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WYDZIAŁY POLITECHNICZNE KRAKÓW

BIBLIOTEKA GŁÓWNA

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Biblioteka Politechniki Krakowskiej

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HANDBUCH

DER

INGENIEURWISSENSCHAFTEN

in fünf Teilen.

Dritter Teil

DerWasserbau.

Begründet von

Ludwig Franzius (f) und Eduard Sonne

Herausgegeben von

G. Franzius, A. Frühling (f), E. Genzmer, Th. Köhn, Fr. Kreuter, Th. Eehbock, 0. Smreker, Ed. Sonne und G. de Thierry.

Fünfte, neu bearbeitete Auflage.

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Leipzig und Berlin

Verlag von Wilhelm Engelmann 1914

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WASSERBAU.

III. Teil des Handbuchs der Ingenieurwissenschaften.

Dritter Sand:

Die Wasserversorgung der Städte.

Herausgegeben und bearbeitet von £)r.*3ng. 0. Smreker

Fünfte, neu. bearbeitete Auflage.

Mit 398 Textabbildungen, Sachregister und 9 Tafeln

LITTERIS i

Leipzig und Berlin

Verlag von Wilhelm Engelmann

1914

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Alle Fechte, insbesondere das der Übersetzung, Vorbehalten.

Copyright by Wilhelm Engelmann 1914.

KRAKÓW

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Vorwort.

der dritte Teil des Handbuchs der Ingenieurwissenschaften, besteht. Nachdem

Die vorliegende fünfte Auflage der »Wasserversorgung der Städte« bildet wie bei der vierten Auflage den dritten der zwölf Bände, aus welchen der »Wasserbau

Geb. Baurat Professor A. Frühling in Dresden, der sich seit der im Jahre 1879 erschienenen ersten Auflage als Herausgeber und Bearbeiter beteiligt hat, mit Tod abgegangen und Geh. Baurat Professor Ed. Sonne mit Bücksicht auf sein vorgeschrittenes Alter von einer weiteren Betätigung als Herausgeber zurückgetreten ist, hat der Unterzeichnete für die fünfte Auflage die Herausgabe und im Interesse der einheitlichen Gestaltung des Werkes auch die alleinige Bearbeitung des ganzen Bandes übernommen.

Die fünfte Auflage der »Wasserversorgung der Städte« hat gegenüber den früheren Auflagen eine vollständige Neubearbeitung erfahren, und zwar sowohl hinsichtlich der Anordnung als auch der Behandlung des Stoffes.

Bei der Anordnung des Stoffes wurde tunlichst der Gang eingehalten, der in Wirklichkeit bei der Projektierung und Ausführung von Wasserversorgungsanlagen zu befolgen ist. Den allgemeinen Erhebungen bezüglich der erforderlichen Wassermenge und der nötigen Druckhöhe folgen die Untersuchungen zur Ermittlung der Bezugsquelle. Dabei sind der Vollständigkeit halber eine kurze Erörterung der Beschaffenheit des Wassers, sowie ein knapper Abriß der Hydrologie eingeschaltet. Der Ermittlung der Bezugsquelle schließt sich die allgemeine Anordnung der einzelnen Bauglieder nach örtlicher Lage und Leistungsfähigkeit und die bauliche Ausführung derselben an. Zum Schlüsse folgt dann die Erörterung des Betriebes und der Unterhaltung der Anlage.

Bei der Behandlung des Stoffes ist das Hauptgewicht auf die grundlegenden Gesichtspunkte gelegt, nach denen die Anordnung von Wasserwerksanlagen und die Beurteilung bestehender Anlagen zu erfolgen hat. Auch bei der Besprechung der baulichen Anlagen sind die grundsätzlichen Anordnungen gegenüber den baulichen Einzelheiten in den Vordergrund gerückt, um die Übersicht nach Möglichkeit zu erleichtern.

Die Talsperren sind trotz ihrer großen und steigenden Bedeutung für die Wasserversorgung nur kurz erörtert, da dieselben im zweiten Band des Wasserbaues eine erschöpfende Behandlung gefunden haben.

Den Fachgenossen und städtischen Verwaltungen, die mir in der bereitwilligsten Weise Material zur Verfügung gestellt haben, sowie insbesondere Herrn Dipl.-Ing. Win ter er, der mich bei der Bearbeitung der Tabellen und bei der Korrektur tatkräftig unterstützt hat, spreche ich an dieser Stelle meinen Dank aus.

Mannheim, im Mai 1914.

0. Smreker.

Inhaltsverzeichnis.

Seite

Einleitung

Kapitel I.

V orunters uchungen.

A. Allgemeine Erhebungen.

§ 1. Erforderliche Wassermenge.............................

1.    Der Wasserverbrauch im allgemeinen....................

2.    Die Schwankungen des Wasserverbrauches.........'.........

3.    Die fluktuierende Wassermenge.......................

§ 2. Bevölkerungszunahme................................

§ 3. Erforderliche Druckhöhe...............................

§ 4. Beschaffenheit des Wassers.............................

1.    Physikalische Eigenschaften, chemische Zusammensetzung, Gehalt an Kleinlebewesen ...................................

2.    Untersuchung des Wassers, Entnahme von Wasserproben...........

3.    Sicherung von Wasserfassungen gegen schädliche Beeinflussung........

§ 5. Das Vorkommen des Wassers............................

1.    Tag- und Bodenwasser...........................

2.    Die Atmosphäre und der Kreislauf des Wassers...............

3.    Die Entstehung von Tag- und Grundwasser.................

4.    Die Erscheinungsformen des Tag- und Grundwassers.............

5.    Wechselwirkungen zwischen Tag- und Grundwasser..............

§ 6. Wahl der Wasserbezugsquelle............................

B. Besondere Vorarbeiten.

120

§ 7. Einleitung der Vorarbeiten....................

§ 8. Besondere Untersuchungen von Tag- und Quellwasser.......

1.    Oberflächliche Wasserläufe und Seen...........

2.    Talsperren.......................

3.    Quellen........................ .

§ 9. Untersuchungen des Grundwassers bezüglich der Erscheinungsformen § 10. Wirkungsweise der verschiedenen Grundwasserfassungsanlagen. . .

1.    Widerstandsgesetz für die Bewegung des Grundwassers . .

2.    Brunnenanlagen im Grundwasser mit freiem Spiegel....

a)    Brunnen im unbewegten Grundwasser.......

b)    Brunnen im Grundwasserstrome..........

c)    Verhältnis zwischen Brunnendurchmesser, Absenkung und Ergiebigkeit. .    152

3.    Horizontale Fassungsanlagen..........

4.    Artesische Bohrlöcher.............

§ 11. Bestimmung der Durchflußmenge von Grundwasserströmen

1.    Bestimmung der Durchflußmenge aus dem Profil und der Geschwindigkeit . . .    157

2.    Bestimmung der Durchflußmenge eines Grundwasserprofils aus dem Vergleich mit

den Ergebnissen eines aufgeschlossenen Versuchsfeldes.....

3.    Ermittelung der Durchflußmenge mit Hilfe des Quantitätsversuchs

123

124

126

. 128

131

139

140

.    144

144

147

153

155

157

158

Seite

167

C. Verschiedene Nebenfragen.

Ausiührung von Wasserwerksanlagen im Anschluß an Entwässerungs- und Lichtanlagen. 167

Kapitel II.

Anordnung von Wasserwerken im allgemeinen.

§ 1.

§ 2.

§ 3.

Allgemeines...............................

Bewegung des Wassers in offenen und geschlossenen Leitungen......

1.    Widerstände bei der Bewegung des Wassers..........

2.    Bewegungswiderstände bei Kichtungs- und Querschnittsänderungen

3.    Vergleich einzelner Formeln für den Bewegungswiderstand mit Ergebnissen der

Beobachtung................................

4.    Gleichung der Drucklinie bei der Bewegung einer Flüssigkeit in einer geschlossenen Rohrleitung..............................

5.    Bestimmung der Ausflußmengen aus Gefäßen.................

6.    Bestimmung der Steighöhen freier Wasserstrahlen...............

Berechnung von Rohrleitungen............................

1.    Wasserabgabe an einzelnen Punkten des Stranges..............

2.    Wasserabgabe am Ende des Stranges....................

3.    Gleichmäßige Wasserabgabe auf der ganzen Länge der Leitung........

4.    Gemischte Abgabe..............................

5.    Verteilung der Wasserlieferung auf mehrere Stränge..............

6.    Kosten eines Rohrstranges..........................

170

180

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189

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212

A. Anordnung der einzelnen Bauglieder bezüglich ihrer Höhen- und örtlichen Lage.

§ 4. Die Höhenlage des Versorgungsgebietes........................

1. Druckzonen .................................

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2.    Gruppenversorgung.............................

3.    Versorgung eines Gebietes durch mehrere Wasserbezugsquellen in verschiedenen

Höhenlagen.................................

§ 5. Die Wassergewinnung................................

219

221

222

§ 6. Wasserhebung

230

1.    Örtliche Lage der Pumpstation.....

2.    Teilung der Hebungsarbeit.......

3.    Hebung nach verschiedenen Druckzoneu

4.    Druckregulierung...........

231

233

.    234

236

§ 7. Zuleitung . . § 8. Hochbehälter

239

241

1.    Allgemeine Anordnung . .

2.    Aufgabe des Hochbehälters

3.    Höhen- und örtliche Lage des Hochbehälters gegenüber dem Versorgungsgebiet 244

241

243

§ 9. Das Rohrnetz.......................

§ 10. Beispiele der Anordnung von Wasserwerken im allgemeinen .

247

251

B. Leistungsfähigkeit der einzelnen Bauglieder.

§ 11. Wassergewinnung § 12. Pumpstation. . . § 13. Zuleitung .... § 14. Hochbehälter . . § 15. Rohrnetz ....

256

258

264

268

270

Kapitel III.

Gewinnung, Reinigung und Aufspeicherung des Wassers. A. Anlagen zur Gewinnung des Wassers.

276

§ 1. Einleitung.........

§ 2. Gewinnung von Regenwasser § 3. Gewinnung von Wasser durch Verdampfung und Kondensation von Meerwasser ....    279

277

Seite

§ 4.

Wasserentnahme aus oberirdischen Wasserläufen, Seen und künstlichen Sammelbecken .

1.    Entnahme aus oberirdischen Wasserläufen..................

2.    Entnahme aus Seen.............................

3.    Entnahme aus künstlichen Sammelbecken...................

280

280

287

289

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Quellfassungen.....................

Gewinnung von Grundwasser durch horizontale Anlagen. .

1.    Gewinnung von Grundwasser durch offene Gräben

2.    Sickerkanäle und Drainleitungen.........

3.    Sammelrohre..................

4.    Sammelkanäle..................

5.    Sammelstollen..................

6.    Aufspeicherung von Grundwasser........

290

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297

298

299

301

306

306

Brunnen

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1.    Schachtbrunnen...................

a)    Hausbrunnen.................

b)    Gemauerte Brunnen von größerem Durchmesser

c)    Eiserne Schachtbrunnen............

d)    Sammelbrunnen................

2.    Rohrbrunnen....................

a)    Rarambrunnen................

b)    Rohrbrunnen.................

Erzeugung von Grundwasser................

Fassungsanlagen für vorübergehende Grundwasserhaltung . .

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310

312

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320

321

328

333

B. Anlagen zur Reinigung des Wassers.

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§16.

Allgemeines...................

Ablagerung...................

Sandfilter....................

Schnellfilter...................

Ausscheidung der im Wasser gelösten Stoffe . . .

1.    Enthärtung des Wassers.........

2.    Ausscheidung von Eisen.........

3.    Ausscheidung von Mangan........

4.    Ausscheidung der freien Kohlensäure. . . Wasserreinigung durch Ozon und andere Verfahren

1.    Das Ozonverfahren...........

2.    Das Permutitverfahren..........

334

335

339

356

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360

360

372

372

374

374

376

C. Anlagen zur Aufspeicherung des Wassers.

§ 16. Allgemeines.....

§ 17. Eingebaute Behälter . § 18. Behälter auf Unterbau

378

378

385

Kapitel IV.

Leitung, Hebung und Verteilung des Wassers. A. Leitung des Wassers.

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Allgemeines.....................

Festigkeit zylindrischer Rohre............

Gußeiserne Rohre..................

Schmiedeeiserne und Stahlrohre............

Verlegung von Rohrleitungen............

Zuleitungen mit freiem Wasserspiegel.........

Leitungen mit innerem Druck............

Kreuzungen von Tälern, Wasserläufen und Eisenbahnen

392

394

397

407

409

411

414

B. Hebung des Wassers.

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Allgemeines.........................

Pampen...........................

Motoren...........................

Hebung des Wassers durch direkte Wirkung der Betriebskräfte

Beispiele von Wasserhebungsanlagen.............

Betriebskosten........................

Seite

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421

424

426

431

443

C. Verteilung des Wassers.

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Rohrnetz...........

Ausführung von Hauszuleitungen Ausführung der Hausleitungen .

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Kapitel V.

Wasserwerksbetrieb.

§    1.    Allgemeines.......

§    2.    Wasserabgabe......

$    3.    Betrieb der Anlage    .    .    .

§    4.    Wassermesser......

§    5.    Kosten von Wasserwerken

471

473

476

481

498

Tabellen zur Bestimmung des Rohrdurchmessers aus der Wassermenge und dem Gefälle. . . .    503

Sachregister...............

Atlas (9 Tafeln) nebst Inhaltsverzeichnis

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Einleitung.

Das Wasser ist eine Lebensbedingung für den Menschen, es dient ihm sowohl als Nahrungs- und Genußmittel wie auch zu Reinigungszwecken für sich und seine Umgebung. Das Bedürfnis nach Wasser ist daher ganz allgemein, und die Bemühungen, dieses Bedürfnis zu befriedigen, sind so alt wie das Menschengeschlecht.

Auf den untersten Kulturstufen stehend, hat sich der Mensch, wie wir dies heute noch bei weniger zivilisierten Völkern sehen, das Wasser auf die primitivste Weise beschafft. Quellen, Bäche und Flüsse dienten zunächst zur Befriedigung des Bedürfnisses, aber schon bald gesellten sich zu diesen natürlichen Bezugsstellen für Wasser künstlich geschaffene, wie Zisternen und Brunnen. Wir finden Brunnen schon in den ältesten Kulturländern, wie Ägypten, Palästina und China, und noch heute sind einige dieser alten, vor Jahrtausenden angelegten Brunnen in Benutzung, wie beispielsweise die Brunnen in Mekka, bei Gizeh und Theben, der Josefsbrunnen in Kairo, der Davidbrunnen zwischen Bethlehem und Jerusalem u. a. m.

Neben der Gewinnung des Wassers durch Zisternen und Brunnen finden wir bei alten Kulturvölkern auch weiter die Wassergewinnung durch Errichtung von Stauweihern, wovon zahlreiche Überreste derartiger Bauten Zeugnis geben.

Mit der Entstehung größerer Ansiedelungen und der wachsenden Kultur steigerte sich der Bedarf an Wasser, und damit wuchsen für den Einzelnen die Schwierigkeiten der Beschaffung der benötigten Wassermengen.

Wie tief die Wertung einer ausreichenden Wasserversorgung bei den alten Kulturvölkern wurzelte, ersieht man am besten daraus, daß in Würdigung der schwierigen Wasserbeschaffung für den Einzelnen die Frage der Wasserbeschaffung als eine öffentliche aufgefaßt wurde, deren Lösung der Gemeinschaft oblag, und wir sehen aus den großartigen Überresten solcher Anlagen, welch ungeheure Anstrengungen die alten Kulturvölker gemacht haben, um ihren größeren Städten genügend Wasser von außen zuzuführen und damit zentrale Wasserversorgungsanlagen zu schaffen.

Die archäologischen Forschungen haben das bemerkenswerte Resultat ergeben, daß nicht nur die großen hervorragenden Städte des Altertums, sondern auch eine Reihe mittlerer und kleinerer Städte mit zentralen Wasserversorgungsanlagen versehen waren; solche Anlagen sind schon vor den Römern in Kleinasien, Ägypten und Griechenland zur Ausführung gelangt. Noch heute benutzen verschiedene Städte, wie beispielsweise Bologna, Rom, Sevilla, Spalato u. a., ganz oder teilweise Anlagen aus der Römerzeit für die Zwecke der Wasserversorgung.

Im Mittelalter und selbst bis zur ersten Hälfte des vergangenen Jahrhunderts trat eigentümlicherweise das Interesse für zentrale Wasserversorgungen in den Hinter-

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

grund, lind in dieser Zeit sind, abgesehen von einigen kleineren Anlagen, größere Ausführungen nur ausnahmsweise zu verzeichnen. Man überließ es in der Hauptsache, unbekümmert um das Heranwachsen der Städte, dem Einzelnen, sich das für den Haushalt erforderliche Wasser durch Anlage von Hausbrunnen oder Zisternen zu beschaffen.

Die alten Wasserversorgungsanlagen beschränkten sich darauf, das Wasser durch öffentliche Brunnen zur Verteilung zu bringen, sowie das Wasser gewissen Verbrauchsorten, wie öffentlichen Bädern usw., zuzuführen. Die Versorgung einzelner Häuser geschah nur ausnahmsweise. Das zugeführte Wasser wurde entweder Quellen oder Flüssen entnommen, und zwar in einer Höhenlage, die eine Zuführung mit natürlichem Gefälle möglich machte, da Pumpwerke in unserem Sinne im Altertum nicht bekannt waren, mit Ausnahme der primitiven Hebung von Wasser durch Schöpfräder für Bewässerungszwecke.

Erst in späterer Zeit, etwa seit Mitte des vergangenen Jahrhunderts, trat die zentrale Wasserversorgung wieder in den Vordergrund des allgemeinen Interesses, und zunächst wurden die großen Städte mit zentralen Wasserversorgungsanlagen versehen. Inzwischen waren aber auch die Ansprüche an diese Anlagen gestiegen, und man begnügte sich nicht mehr damit, das Wasser durch öffentliche Brunnen zur Verteilung zu bringen, sondern man ging dazu über, das Wasser in die einzelnen Häuser einzuleiten und den Bewohnern in jedem Stockwerk zur Verfügung zu stellen. Diese Neuerung war, abgesehen von der Bequemlichkeit des Bezuges, auch geboten durch die immer allgemeiner werdende Einrichtung städtischer Entwässerungsanlagen, bei welchen das Wasser als Mittel für die Ableitung der menschlichen Abfallstoffe dient.

Als Wasserbezugsstellen für solche Anlagen dienten zunächst neben natürlichen Quellen die oberflächlichen Flußläufe, deren Wasser filtriert oder manchmal sogar nur durch Ablagerung in größeren Klärbecken von den gröbsten Beimengungen gereinigt wurde. Durch die Fortschritte im Bau von Wasserliebeweiken war man inzwischen in der Wahl der Entnahmestellen freier geworden, und man konnte dieselben unabhängig von der Höhenlage anordnen.

Sehr bald brach sich jedoch die Erkenntnis der hohen Bedeutung des Wassers für die gesundheitlichen Verhältnisse der damit versorgten Bevölkerung Bahn, und damit begann man, den Eigenschaften des für die Zwecke einer städtischen Wasserversorgung benutzten Wassers eingehendere Beachtung zu schenken. Heute verlangt man von dem im menschlichen Haushalt zur Verwendung gelangenden Wasser in erster Linie, daß es nicht nur keinerlei gesundheitsgefährdende Beimengungen enthält, in hygienischer Beziehung also vollständig einwandfrei ist, sondern man verlangt noch des weiteren, daß das Wasser einer städtischen Wasserversorgung, wenn irgend erreichbar, auch als Genußmittel anzusprechen sein soll, d. h. daß es klar, farb- und geruchlos sein und eine möglichst konstante, nicht zu hohe Temperatur besitzen soll.

Diesen erhöhten Anforderungen an die Beschaffenheit konnte das Flußwasser nicht mehr genügen, und damit trat an die Technik der Wasserversorgung, die sich bis dahin nur mit den rein technischen Aufgaben der Gewinnung, Zuführung und Verteilung des Wassers befaßt hatte, eine neue Aufgabe von besonderer Wichtigkeit heran, die Ermittlung geeigneter Wasserbezugsquellen für die Beschaffung von einwandfreiem, zu Trink- und Brauchzwecken geeignetem Wasser.

In erster Linie war man bestrebt, natürliche Quellen aufzusuchen und deren Wasser den Zwecken zentraler Wasserversorgungen nutzbar zu machen, da der Begriff »Quellwasser« von altersher für den Laien das höchst Erreichbare darstellt. Insbe-

sondere gilt dies für sogenannte Hochquellen, deren Höhenlage die Zuführung des Wassers durch natürliches Gefälle gestattet.

Um die Versorgung durch Quellen, bzw. Hochquellen zu ermöglichen, haben Städte und Gemeinden vielfach große wirtschaftliche Opfer gebracht, und diesbezüglich sei an die Quelleitungen der Städte Frankfurt a. Main und besonders Wien erinnert. Die Stadt Wien wird heute durch zwei Hochquellenleitungen versorgt, und zwar durch die im Jahre 1873 in Betrieb genommene Kaiser-Franz-Josephs-Hochquellenleitung mit einer Zuleitungslänge von rund 100 Kilometern und durch die im Jahre 1910 in Betrieb genommene zweite Hochquellenleitung, die eine Zuleitungslänge von rund 200 Kilometern besitzt. Die Beschaffung von Quellwasser ist aber in vielen Fällen nur in beschränktem Maße oder gar nicht möglich, und dies führte dazu, daß man bei dem immer allgemeiner gewordenen Bedürfnis nach zentralen Wasserleitungen dem in früherer Zeit völlig unbeachteten Grundwasser größere Aufmerksamkeit zuzuwenden begann. Wohl war das Vorhandensein von Grundwasser durch den vielhundertjährigen Gebrauch von Brunnen bekannt, über seine Entstehung und Beziehungen zu den vorhandenen Quellen, Fluß-und Bachläufen bestand jedoch vollständiges Dunkel; man dürfte auch kaum irre gehen, wenn man annimmt, daß es bei den ersten Grundwasserfassungen, die stets in unmittelbarer Nähe von Flußläufen angelegt wmrden, weniger auf die Gewinnung von Grundwasser als auf die Gewinnung von filtriertem Flußwasser abgesehen war, da man damals ziemlich allgemein annahm, daß das in den Flußniederungen befindliche Grundwasser auf Eintritte von Flußwasser in den Untergrund zurückzuführen sei. Die günstigen Erfolge der ersten Gr und Wasserleitungen führten, nachdem die vielfachen Vorurteile gegen das Grundwasser glücklich überwunden waren, zur allgemeineren Benutzung von Grundwasser für die Zwecke städtischer Versorgung, und heute kann man wohl sagen, daß das Grundwasser als Bezugsquelle für städtische Wasserversorgungsanlagen vorherrschend geworden ist.

Die moderne Wasserversorgungstechnik hat sich aber nicht darauf beschränkt, das Grundwasser in immer größerem Umfang nutzbar zu machen, sondern hat ihre Bestrebungen auch auf die wissenschaftliche Erforschung des Wesens, der Erscheinungsformen und der Menge des Grundwassers gerichtet und diese Fragen erfolgreich behandelt.

Neben diesen Fortschritten auf dem Gebiete der Ermittlung geeigneter Bezugsquellen sind in der letzten Zeit auch bemerkenswerte Errungenschaften auf dem Gebiete der Wasserreinigung zu verzeichnen, durch welche man in den Stand gesetzt ist, Wässer, die vermöge ihrer Zusammensetzung für die Zwecke zentraler Versorgungen nicht geeignet erscheinen, durch entsprechende Behandlung von ihren störenden Beimengungen zu befreien und in für Versorgungszwecke brauchbare Wässer umzuwandeln.

Die Frage der Wasserbeschaffung spielt nicht nur bei der Versorgung von Städten und Gemeinden eine wichtige Bolle, sondern sie tritt auch für die heute so hoch entwickelte Industrie mit ihrem gesteigerten Wasserbedarf, sowie für Bewässerungszwecke, Anlage von Kanälen (Wasserzuführung für die Scheitelstrecken) und andere Zwecke in den Vordergrund, wobei sich für den Techniker häufig recht interessante Aufgaben ergeben. Zu diesen gehören auch die mitunter erforderlichen dauernden oder vorübergehenden Absenkungen des Grundwasserspiegels, welche durch umfangreiche Grundwasserentnahmen erzielt werden.

Die Aufgaben, welche bei der Herstellung einer Wasserversorgungsanlage einschließlich der dazu gehörigen Vorbereitungen zu lösen sind, gliedern sich wie folgt:

a)    allgemeine Erhebungen bezüglich der erforderlichen Wassermenge, der Bevölkerungszunahme und der nötigen Druckhöhe,

b)    die Ermittlung einer geeigneten Bezugsquelle für das Wasser.

Die hierfür erforderlichen und damit zusammenhängenden Untersuchungen und Erhebungen werden in der Kegel als »Vorarbeiten« im engeren Sinne bezeichnet.

c)    Anordnung der Wasserwerksanlage im allgemeinen.

d)    Gewinnung, Reinigung und Aufspeicherung des Wassers.

e)    Leitung, Hebung und Verteilung des Wassers.

In dieser Reihenfolge sind die verschiedenen Einzelzweige der heutigen Wasser-versorguugstechnik im nachstehenden behandelt, und diesen Ausführungen ist zum Schlüsse noch eine kurze Erörterung des Betriebes und der Unterhaltung von Wasserversorgungsanlagen angefügt.

Kapitel I.

Voruntersuchungen.

A. Allgemeine Erhebungen.

§ 1. Erforderliche Wassermenge.

1. Der Wasserverbrauch im allgemeinen.

Der Wasserverbrauch einer mit Wasser versorgten Stadt oder Gemeinde richtet sich vollständig nach den lokalen Verhältnissen und wird je nach dem Wohlstand und den Lebensgewohnheiten der Bevölkerung, der Ausdehnung und Art ihrer industriellen und gewerblichen Betriebe, der Art der Bebauung, insbesondere dem Vorhandensein von Gartenanlagen, den klimatischen Verhältnissen und der Beschaffenheit des Leitungswassers größer oder geringer sein. Von Einfluß auf die Wasserentnahme aus der städtischen Wasserleitung ist neben den vorgenannten und vielleicht noch andern örtlichen Faktoren der Umstand, ob es dem Einzelnen, insbesondere den industriellen und gewerblichen Anlagen, möglich ist, mit größeren oder geringeren Kosten unabhängig von der städtischen Wasserleitung Wasser zu beschaffen, etwa durch Brunnen aus dem Untergründe oder durch Entnahme aus benachbarten Wasserläufen. Bei der Wertung des Wasserbedarfes ist auch auf die früher oder später zu erwartende Einführung einer allgemeinen Entwässerungsanlage Bücksicht zu nehmen, welche erfahrungsgemäß den Wasserbedarf rasch ansteigen läßt.

Die Erfahrungen bezüglich der Wasserabgabe bei bestehenden Wasserwerken zeigen, daß mit der durch die Einführung der Wasserversorgung geschaffenen Erleichterung des Wasserbezuges in allen Stockwerken der Verbrauch von Wasser, und zwar hauptsächlich der Privatverbrauch eine dauernde Steigerung zeigt, die besonders in den ersten Jahren nach Eröffnung einer solchen Anlage deutlich in die Erscheinung tritt.

Bei den so vielfachen Ursachen und Umständen, die den Wasserbedarf beeinflussen, und die je nach den örtlichen Verhältnissen einen größeren oder geringeren Einfluß ausüben, ist man nicht in der Lage, für den voraussichtlichen Wasserbedarf einer zu versorgenden Stadt oder Gemeinde von vornherein feste, allgemein gültige Normen zu geben, sondern man ist diesbezüglich darauf angewiesen, unter gewissenhafter Erwägung der örtlichen Verhältnisse andere Städte zum Vergleich Leranzuziehen, die in bezug auf die für den Wasserverbrauch maßgebenden Faktoren möglichst gleichartige Verhältnisse zeigen, und zwar wird man nur solche Städte heranziehen können, bei denen überdies sowohl die Wasserversorgung als auch die Entwässerung bereits längere Zeit in Betrieb sind, so daß in bezug auf Verbrauch ein gewisser Beharrungszustand angenommen werden kann.

Die Wasserabgabe einer Wasserwerksanlage oder der gesamte Wasserverbrauch verteilt sich auf nachstehende Bedarfszwecke:

Öffentliche Zwecke, Privatverbrauch, Selbstverbrauch des Werkes, Verbrauch der Wassermotoren, Wasser Verlust.

Diese Gliederung der Verbrauchszwecke schließt sich der in den vom Deutschen Verein von Gas- und Wasserfachmännern herausgegebenen statistischen Zusammenstellungen der Betriebsergebnisse von Wasserwerken festgesetzten an.

Die Wasserabgabe oder den Wasserverbrauch pflegt man für das Jahr, den Monat, den Tag oder die Stunde anzugeben und dementsprechend als:

Gesamtabgabe im Jahr oder Jahresverbrauch,

Abgabe im Monat oder Monatsverbrauch,

Abgabe in 24 Stunden oder Tagesverbrauch,

Abgabe in einzelnen Stunden oder Stundenverbrauch

zu bezeichnen.

Die Abgabe pro Tag und Kopf der Gesamtbevölkerung wird spezifischer Wasserverbrauch genannt, und dieser spezifische Wasserverbrauch ist als charakteristisches Kennzeichen des Wasserbedarfes der betreffenden Stadt anzusehen.

Die Wasserabgabe für öffentliche Zwecke umfaßt denVerbrauch für Straßen-besprengung, Springbrunnen, Laufbrunnen und Wasserständer, Rinnstein- und Kanal-spülung, Bedürfnisanstalten, Bewässerung der öffentlichen Anlagen, sowie für Feuerlösch-und andere Zwecke. Der Verbrauch für die vorgenannten öffentlichen Zwecke ist nicht gleichmäßig auf das Jahr verteilt, sondern tritt nur zu gewissen Jahreszeiten und innerhalb dieser nur an einzelnen Tagen mehr oder weniger in die Erscheinung.

Der Privatverbrauch umfaßt nicht nur die Bedürfnisse für Trink- und Brauchwasser (Hauswasser), sondern auch den Bedarf der in den betreffenden Orten vorhandenen gewerblichen und industriellen Betriebe. Der Verbrauch für diese gewerblichen und industriellen Zwecke ist im allgemeinen ziemlich gleichmäßig auf das Jahr verteilt, ist aber natürlich je'nach Anzahl und Umfang der versorgten gewerblichen und industriellen Betriebe (bezüglich seiner Größe in den verschiedenen Orten sehr verschieden. Für die Ermittlung der für Neuanlagen erforderlichen Wassermenge kann man sich bezüglich der Gewerbe mit den anderwärts gemachten Erfahrungen begnügen, dagegen wird man bezüglich größerer Industrien gut tun, den Bedarf derselben von vornherein festzustellen.

Der Selbstverbrauch des Werkes und der Verbrauch der Wassermotoren ist in bezug auf den Gesamtverbrauch so gering, daß derselbe bei Bestimmung der erforderlichen Wassermenge zunächst außer acht gelassen werden kann.

Der Wasserverlust ergibt sich als Differenz zwischen der geförderten Wassermenge und den für die einzelnen Bedarfszwecke abgegebenen Wassermengen, er wird also nicht direkt, sondern auf indirektem Weg ermittelt. Als Ursachen dieses Verlustes sind anzusprechen:

Ungenauigkeiten in der Bestimmung der Fördermengen, die selten gemessen, sondern in der Regel nur aus den Umdrehungszahlen und dem Volumeffekt der Pumpen berechnet werden.

Ungenaue Angaben der Wassermesser, welche in den Privathäusern die Wasserabgabe kontrollieren und in der Regel weniger zeigen, als tatsächlich durchgeflossen ist.

Diese Verluste oder, besser gesagt, nicht angezeigten Wassermengen können unter Umständen recht erheblich werden, besonders wenn es sich um kleinere Häuser mit geringem Wasserverbrauch handelt.

Rohrbrüche und Undichtigkeiten des Rohrnetzes und der Hauszuleitungen. Diese Ursache von Wasserverlusten wird immer vorhanden sein und einen größeren oder geringeren Einfluß ausüben, je nachdem die Leitungen mit größerer oder geringerer Sorgfalt verlegt worden sind. Bei hohem Leitungsdruck können mit der Zeit aber auch ganz sorgfältig verlegte Leitungen durch Undicht werden der Verbindungsstellen Veranlassung zu Wasserverlusten geben.

Zu den Verlusten sind weiter noch zu rechnen die für Spülung des Leitungsnetzes erforderlichen Wassermengen, die in der Regel nicht gemessen werden. Spülungen sind regelmäßig erforderlich bei Wasser, welches zu Niederschlägen neigt, und auch bei normalem Wasser bei sogenannten Endsträngen, wo mangels eines Kreislaufes das Wasser in den Rohrleitungen stagniert.

Je nach den Verhältnissen ist die Größe des Verlustes für die einzelnen Fälle sehr verschieden. Für die Ermittlung des Wasserbedarfes kann man den unvermeidlichen Verlust außer Betracht lassen, dagegen wird er dort zu berücksichtigen sein, wo es sich darum handelt, eine gewisse Wassermenge an einem Punkt abzunehmen und dieselbe dann im Versorgungsgebiet zu verteilen und abzugeben, wie dies bei einzelnen Anlagen vorkommt. In diesem Falle kann man nicht die ganze abgenommene Wassermenge als zur Abgabe gelangend rechnen, sondern man muß den unvermeidlichen Verlust berücksichtigen und wird gut tun, denselben, den mittleren Verhältnissen entsprechend, mit ungefähr    anzunehmen.

Der Deutsche Verein von Gas- und Wasserfachmännern hat es sich seiner Zeit angelegen sein lassen, den Wasserbedarf für die einzelnen Zwecke zu ermitteln, und eine Kommission mit dieser Aufgabe betraut. Die Ergebnisse dieser Erhebungen¹) sind heute noch für einzelne Fälle zutreffend und sollen daher nachstehend wiedergegeben werden:

A. Gebrauchswasser in Wohngebäuden und Stallungen.

Zum Trinken, Kochen und Reinigen f. Kopf u. Tag . .

Zur Wäsche desgl..................

» Abtrittsspülung (einmalig)............

» Spülung eines Harnstandes in Zwischenräumen (nach jeder Benutzung) f. d. Tag im Durchschnitt . . . Desgl. zur dauernden Spülung, f. 1 m Spülrohr und Stunde

Ein Wannenbad..................

» Brausebad..................

Gartenbesprengung an trockenen Tagen f. d. qm . . .

Für Fußweg- und Hofbesprengung f. d. qm......

» ein Arbeitspferd oder ein Stück sonstiges Großvieh täglich....................

20—30 1 10—15 »

5—6²) »

30

200

350

20—35

lO

tH tH

50

*) Bericht der Kommission zur Ermittlung des Wasserbedarfes, erstattet’ im Auftrag des Deutschen Vereins von Gas- und Wasserfachmännern. Journal für Gasbeleuchtung und Wasserversorgung 1884.

²) Bei durchgängiger Anwendung von Spülbehältern ist diese Zahl auf 8 bis 10 1 zu erhöhen. Die gleiche Wassermenge ist für Kopf und Tag zu rechnen.

Für ein Stück Kleinvieh

(1 Kalb oder Schaf 8 1, 1 Schwein 13 1). Reinigung eines Wagens zum Fahren von Personen

10 *) 1

200²)

B. Wasserbedarf öffentlicher Anstalten.

In Schulen für jeden Schüler und Schultag......

» Mann jedes Pferd

» Kranken- und Versorgungshäusern für 1 Person und

Verpflegungstag................

» Gasthöfen für 1 Person und Verpflegungstag (ohne

Wasserdruckaufzüge)............. . .

» Badeanstalten für jedes Wannenbad einschl. Reinigung

» Waschanstalten für 100 kg Wäsche........

» Schlachthäusern, Gesamtverbrauch für jedes Stück geschlachtetes Vieh................

» Markthallen, für jedes qm bebaute Fläche und jeden

Markttag...................

» Bahnhöfen, Tagesbedarf für jede im Gebrauch befindliche Lokomotive................

Kasernen »

Verpflegungstag. . .

100—150

100

500

400³)    »

300—400⁴) »

6000—8000⁵)

C. Für sonstige öffentliche Zwecke.

Zum einmaligen Besprengen von 1 qm Pflaster . . . .

Steinschlagbahn Gartenanlagen . Öffentliche Bedürfnisstände, mit Spülung in Zwischenräumen, für Stand und Stunde..........

Desgleichen mit beständiger Spülung für 1 m Spülrohr

und Stunde ..................

Öffentliche Ventilbrunnen, ohne beständigen Abfluß, für jeden Auslauf und Tag..............

- S-¹⁰-

r-1 t—I

200⁷)

3000⁸) »

0 Nach anderen Annahmen gebraucht 1 Stück Jungvieh 25 1, ein Schwein 20 1, ein Schaf 2 bis 3 1.

2)    Für einen Lastwagen genügen 40 bis 100 1 je nach Größe und Art der Reinigung.

³)    Für einzelne Waschstände werden 1,2 cbm täglich gerechnet.

⁴)    Die angegebene Zahl gilt vielfach nur für Großvieh und wird für Kleinvieh auf 150 bis 200 1 beschränkt.

⁵)    Die einmalige Speisung einer Lokomotive erfordert 6 bis 8 cbm Wasser; eine Schnellzugmaschine verbraucht 3,4 bis 4 cbm, eine Güterzugmaschine 2,1 bis 3,6, eine Maschine für gemischte Züge 3,0 bis 3,6 cbm in der Stunde; bei der Berechnung des Tagesbedarfs ist das Wasser für Wagenwäschen, sowie für den Verbrauch in den Werkstätten usw. zu berücksichtigen.

6)    Die Wassermenge, welche zur Besprengung der etwa lt/₆ Millionen qm haltenden Berliner Anlagen mit den darin befindlichen Wegen dient, wird durch Wassermesser gemessen und betrug jährlich 1888/89 = 197 1, 1889/90 = 185 1 für das qm, was der Aufbringung einer Wasserschichthöhe von 19,7, bzw. 18,5 cm entspricht.

⁷)    In Berlin erfordert beständige Spülung unter Anwendung von Stellhähnen (Kaliberhähnen) 3 bis 3,5 cbm in 24 Stunden. — Viel wohlfeiler stellt sich der Betrieb der Ölstände, welche deshalb die Stände mit “Wasserspülung allmählich verdrängen.

8)    Der Verbrauch hängt sehr von dem Umfange der Benutzung ab; für Brunnen mit beständigem Abfluß sind 15 bis 20 cbm täglich zu rechnen.

D. Für gewerbliche Zwecke.

500 *) 1

Wasserverbrauch für das Hektoliter gebrauten Bieres (ohne künstliche Kellerkühlung und Eisbereitung) . .

Dampf- und Grasmaschinen. Ist auf die Versorgung von Dampfmaschinen durch die Wasserleitung Rücksicht zu nehmen, so kann man für eine Dampfmaschine ohne Kondensation etwa 30 1 und für eine solche mit Kondensation 750 l²) für Pferdekraft und Stunde rechnen, unter Voraussetzung der vollständigen Erneuerung des gebrauchten Kondensationswassers (also ohne dessen Wiederverwendung nach erfolgter Abkühlung). — Der Betrieb von Gasmaschinen erfordert 40 bis 60 1 Kühlwasser für 1 cbm Gas.

Springbrunnen. Ein kleiner Springbrunnen in Gärten für Becken von 2 bis 3 m Durchmesser beansprucht 200 bis 500 1 in der Stunde; öffentliche Springbrunnen verbrauchen je nach ihrer Größe 10 bis 100 cbm stündlich und mehr.

Das Verbauen von 1000 Ziegeln einschließlich des Wassers zur Mörtelbereitung erfordert etwa 750 1 Wasser.

Ein Wasserpfosten (Hydrant, Feuerhahn) liefert je nach Ventilweite und Leitungsdruck sekundlich 5 bis 10 1.

Wenn auch bei Ermittlung des Wasserbedarfs die vorstehenden Zahlen einen wertvollen Anhalt bieten, so wird man doch eine zutreffendere Grundlage in den Betriebserfahrungen solcher Wasserwerke finden, welche auf einen mehrjährigen geregelten Betrieb zurückblicken. Der Deutsche Verein von Gas- und Wasserfachmännern veröffentlicht in jedem Jahre durch seinen Ausschuß für Wasserstatistik die Betriebsergebnisse einer Anzahl von Wasserwerken, die reiche Angaben insbesondere auch über den wirklich stattgefundenen Wasserverbrauch enthalten.

Nach den vorstehenden Ermittlungen und Vorschlägen der Kommission erscheint für den gesamten häuslichen Wasserbedarf, wie Kochen, Waschen, Klosettspülung, Bäder usw. eine Wassermenge von 40 bis 50 1 pro Kopf und Tag völlig ausreichend, wobei selbstredend vorausgesetzt ist, daß das Wasser wirtschaftlich verwendet und nicht zwecklos vergeudet wird. Diese Zahlen für den häuslichen Bedarf sind heute im großen und ganzen noch zutreffend, und zwar für mittlere städtische Verhältnisse. Für ländliche Verhältnisse, wo die Benutzung des Leitungswassers zu Bädern in den Hintergrund tritt, werden obige Zahlen nicht näherungsweise erreicht, und man kann für diese Verhältnisse für den häuslichen Gebrauch etwa 20 bis 25 1 pro Kopf und Tag rechnen.

Der Wasserverbrauch in den einzelnen Städten ist sehr verschieden, und zwar nicht nur verschieden bezüglich seiner absoluten Größe, sondern auch hinsichtlich der einzelnen Bedarfszwecke. Um ein Bild von der Verschiedenheit dieses Bedarfes zu geben, ist in der nachstehenden Tabelle für 50 verschiedene Städte Deutschlands, Österreichs und der Schweiz von verschiedener Größe und verschiedenen sonstigen Verhältnissen nach den Angaben der XXI. Zusammenstellung der Betriebsergebnisse von Wasser-

Herstellung von 1 kg

zur

!) Die Wassermenge für künstliche Kühlung (welche aber meistens besonderen Brunnen entnommen wird) beträgt 1,2 bis 1,5 cbm für jedes Hektoliter Bier. — Zur Verwandlung von 1 kg Wolle in Tuch (Dampfmaschine, Wollwasche, Walkerei, Rauherei, Spülen der farbigen Stoffe) ist 1 cbm Zucker etwa 0,1 cbm Wasser erforderlich.

²) Nach den heutigen Erfahrungen rechnet man für den Verbrauch von Kondensationsdampfmaschinen, insbesondere für Verbundmaschinen, den gesamten Bedarf an Speise- und Kondensationswasser zu 300 bis 400 1 pro PS, und zwar steigt der Verbrauch mit der Erhöhung der Temperatur des Kondensationswassers.

Gesamt

abgabe

Wasserabgabe in 50 Städten

nach der XXI. Statistik des Deutschen Vereins von Gas- und Wasserfachmännern für das Jahr 19101)-

; Verluste und zum d. V asser- Ausgleich j ®/o der motoren

cbm

i>

cm"

CO CM CM O

co" co"

11,64

6,94

3,06

11,05

19,79

05 CO 02

r-<_ (M_ GO^

oT o" co"

11,22

4,98

18,23

22,92

16.85 31,22 19,71

13.86 22,93

16,41

<M CM ^ CO. cvf 05"

13,08

CD CO

0^> T-t

Abgabe für

Abgabe

Verbrauch

Selbstverbrau ch

Privatverbrauch

cbm

cbm

°/o der Gesamtabgabe

cbm

öffentliche Zwecke % der Gesamt-cbm abgabe

ohne

Wassermesser

nach

Wassermesser

Gesamtabgabe im Jahre

Einwohner

zahl

Stadt

5 287 738

877 888

3 563 745 1102 865

8000

191892 334 600

57 635 866    84,88

7,22

2,75

1 939 582

1 076 880 450 000 1543 997

2 327 908

921 338 26 004 618 127

725 118 310000 1 002173

1 177 809

861176 1 433 430 900 170 614 017 646 923

400 581

54 923 204 103

208111

19 785 126 709 43 873 35000 6 524 22 935

14 305

429

cbm

cbm

cbm

31475 567    82,54    —

14 259 689    62,65 5 658 911

15,16

12,48

7 206 356    4    910 378

—    1    285 300

6 934 973    5    781 294

6 604 858    2    840750

2 183 531    68 025 874    60 819 518

864 000    46 692 697    —

1999 630    38134 749 [ 31199 776

441700    22 759 350    16154 492

Berlin. . . Hamburg . Wien . . . Köln a. Rh.

einschl.

I Verluste

14    277 389    73,06    168 405

15    274 725    83,42 | 267 405

11639 654    68,04 4 556 633

13 278 448    79,78 i —

t> CO <M CO

I>^ o co «0 O-’ os' i-o' 00"

418 716    —

366 900    —

1536 398    406    752

103 800    —

198 372    —

12 305 900    79,34

11 084 115    75,50

11 590 120    82,96

11169 891    90,78

8 951544    76,11

11,34

8,22

5,27

7,60

4,10

15 897 843    —

5    260 360 1520210

13115 692    1660082

4 511 693    910198

2    559 582    1 427 505

12 353 074    -

3    075 200    1 758 820

6    006 415    1 208 150

2 041 364    736    638

7    883 684    935    312

2 430 267    482    840

380 315    21 979 968    6 082125

532 000    19 537 749    14 277 389

565 632    18 305 077    5189 385

278 707    17 106 485    12 594 792

343 528    16 645 535    14 085 953

237 000    15 583 884    3 230 810

496 896 15 508.500 12 433 300 175 000    14 685 415    9 594 610

564 300    13 974 555    11933191

338 521    12 303 575    4 419 891

269 479    11 762 292    9 332 025

7 460 430

1453

4 645

2 965 620    27,38

7    581585    75,66    66    000

8    383024    91,58    —

7 314 050    81,63    257    007

2 722 000    38,88    —

3,73

14,45

8,14

8,61

404 050 1 448 600 744 900 771170

7    864 480 5 325 869

8    442 036 1 366 027 4 278 000

2 965 620 4 691 654 711 892 7 594 327 2 722 000

233 416    10830100

269 709    10 017 523

97 915    9153 928

358 880    8 960 354

80 000    7 000 000

Frankfurt a. M. . .

Dresden......

Amsterdam . . . . Essen a. d. R. . . .

Düsseldorf.....

Bremen......

Breslau.....

Zürich.......

Leipzig ......

Stockholm .....

Charlottenbnrg. . .

Christiania.....

Stuttgart.....

Augsburg.....

Hannover.....

Bern.......

4    721 189 73,08    527 715

5    667 924    91,05    17    000

4148 848    75,50    39    980

—    —    101650

3    930865    74,40    46    922

4    069 955    77,55

3 530 945    69,09    79    250

2    312138    50,37    689    685

3    349 604    73,34    !    83    305

2 964109    66,92    318    497

1    923 788    68,19    9    763

2    178 875    83,41    178    225

1534 805    62,90    82    734

O ® Tf ifl «O 10_

t>" co" o'

490 550 230 000 304 435

13 000 151500

28 549 32 864

33 598 74 506

40 000 11000 10 000 40000

88.57 77,69 65,19 75,52

42.96

73.96

87.57 74,71 62,18 73,67 75,51 86,95 63,46

2 015125 1 700 778 1148 603 1 201 262 521 735 869 000 670025 531 767 422 004 462 765 401 737 386 647 214 378

Betriebsjahr 1908/09.

2,42

10,54

12,52

3,43

5,13

12,03

8,53

9,78

17,33

8,45

6,05

34,81

9,61

54,33

26,04

7,94

11,38

19,15

12,97

15,84

9,33

17,91

co o

CO tH

o" o"

'S

d

-3

127 797 553 078 640 204 157 591 234 341 533 083 240565 255 540 422 867

192 386 132 570 613 418 152 942 659 872 306 000 60 757 81011 130 000 81 500 84 263 41 500 60 500

1030

25

;/.■

1 706 968 4 893 322 1141 566 3 336 360

1    277 441

2    851 444 1 320 449 1 433 430

986 335 794 752 650 071 1 478 957 705 427 1204 954 1167 923 354103 613 418 308 249 659 872 306 000 49 980 175 302 257 859 165 373 127 263 58 024 123 435 39 350 1650

202

• r—>

W

6 464 572    4 757 604

6 224 924    1 331 602

4 353 870

1    995147 4 005 952

2    396 638

3    791126 3 159 414 3 581 085 3 634 954 2 170 968 1133 683

2 440 987 I 1 735 560 2 320 260 i 1115 306 1107 511 1 834 848 1148 603 1 282 615 554 599 869 000 715 120 536 412 420 850 462 765 404 737 386 647 214 378 170076 149 508 24 514

5 495 436 5 331 507 5 283 393 5 248 082 5 111575 4 592 844 4 567 420 4 429 706 2 821 039 2 612 640

2 275 434 2 188 951 1762 021 1 590 864 1214 471 1175 000 765100 711714 678 709 628138 532 000 444 671 337 813 209 426 151158 24 716

179 000 127 377 233 000 93 500 183 996 123 300 119 908 150 000 113 000 181 888 88 681 39 500 65 670 58 200 147 701 90 000 75 000 63 800 36 600 52 667 34 722 39 402 25 500 28 000

33    000

34    200 14 797 22 000 24 800

6 750

Mannheim . . • •

Crefeld.....

Stettin .... Lübeck .... Halle a. S.. . • Karlsruhe i. B.

Brünn .....

Posen.....

Wiesbaden. . .

Kiel......

Bonn.....

Salzburg. . . . St. Gallen . . . Regensburg . . Krakau .... Ludwigshafen . Preßburg . . . Potsdam. . . . Göttingen . . . Brandenburg. . Reinickendorf . Landsberg a. W. Reutlingen. . . Allenstein . . . Stolp i. Pommern Forst i. L. . . . Bingen a. Rh. . Prenzlau. . . . Schneidemühl . Ludwigslust . .

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3

co

i) Die Angaben in der 1910

werken, herausgegeben vom Deutschen Verein von Gas- und Wasserfachmännern, die Gesamtabgabe, sowie die Abgabe von Wasser für öffentliche Zwecke, Privatversorgungen usw. angegeben und neben dem Verbrauch für öffentliche Zwecke, dem Privatverbrauch und dem Verlust auch noch das Verhältnis dieser Mengen zu der Gesamtabgabe. Ebenso ist in der Tabelle vermerkt, welcher Teil der Gesamtabgabe unter der Kontrolle von Wassermessern und welcher Teil ohne diese Kontrolle abgegeben worden ist.

In der vorstehenden Tabelle ist die Wasserabgabe nur insgesamt für das ganze Jahr angegeben, und ebenso beziehen sich die Zahlenangaben für die einzelnen Bedarfszwecke auf den Verbrauch des ganzen Jahres. Für den Vergleich der Verbrauchsverhältnisse der einzelnen Städte miteinander sind diese Angaben aber nicht geeignet, da für diese Zwecke der spezifische Wasserverbrauch, d. h. der Verbrauch pro Tag und Kopf der Bevölkerung, maßgebend ist.

Der mittlere spezifische Wasserverbrauch ergibt sich direkt aus der Gesamtwasserabgabe für das ganze Jahr, er umfaßt also den Verbrauch für die verschiedenen Bedarfszwecke einschließlich des Selbstverbrauchs und der Wasserverluste.

Der wirkliche spezifische Wasserverbrauch schwankt aber täglich, und zwar je nach der Jahreszeit, den Witterungsverhältnissen und sogar nach den einzelnen Wochentagen. Innerhalb einer Woche ist derselbe bei sonst gleichen Witterungsverhältnissen am Sonnabend und an Vorabenden von Feiertagen in der Kegel am stärksten, weil an diesen Tagen der Verbrauch zu Reinigungszwecken ein besonders starker ist. Für die Beurteilung des Wasserverbrauchs einer Stadt ist daher nicht nur der mittlere, sondern auch der höchste und niedrigste spezifische Wasserverbrauch maßgebend, da das Wasserwerk auch imstande sein muß, den höchsten Verbrauch zu decken.

Zur Vervollständigung der in der vorstehenden Tabelle enthaltenen Zahlenangaben für die Jahresabgabe an Wasser ist in der folgenden Tabelle für dieselben 50 Städte der größte, geringste und mittlere spezifische Wasserverbrauch, sowie das Verhältnis des stärksten zum mittleren angegeben, und zwar für die Jahre 1906 und 1908, um zu zeigen, wie diese Zahlen für dieselbe Stadt auch in verschiedenen Jahren schwanken. Auch diese Angaben sind den vom Deutschen Verein von Gas- und Wasserfachmännern herausgegebenen statistischen Zusammenstellungen entnommen.

Bei näherer Betrachtung dieser beiden Tabellen erhält man ein anschauliches Bild von der ungemeinen Verschiedenheit der Größe des Verbrauchs in den einzelnen Städten. So zeigt im Jahre 1906 Bern einen stärksten spezifischen Verbrauch von 400 1, Zürich 3301, Bremen 256 1, Frankfurt a. M. 220 1, Hamburg 198 1, Berlin 117 1 und Breslau 114 1, dem auf der anderen Seite in Stolp ein höchster spezifischer Wasserverbrauch von 70 1, in Forst i. d. Lausitz von 60 1, in Prenzlau von 44 1, in Schneidemühl von 38 1 und in Ludwigslust von 29 1 gegenübersteht.

Etwas geringere Unterschiede zeigt der mittlere spezifische Verbrauch, der für das Jahr 1906 in Bern 237 1, Zürich 241 1, Bremen 171 1, Frankfurt a. M. 158 1, Hamburg 162 1, Berlin 86 1, Breslau 84 1, Stolp 40 1, Forst i. d. L. 38 1, Prenzlau 24 1, Schneidemühl 15 1 und Ludwigslust 8 1 beträgt.

Die letztgenannten drei Städte können für den Vergleich wohl außer Betracht bleiben, da die Zahl der Hausanschlüsse in denselben noch sehr gering ist, so daß die Verbrauchszififern, die sich aus dem Jahresverbrauch und der Bevölkerungszahl ergeben, kein wahres Bild des wirklichen Verbrauchs der angeschlossenen Bevölkerung darstellen.

Weniger großen Schwankungen ist das Verhältnis zwischen dem stärksten und mittleren spezifischen Verbrauch unterworfen. Dieses Verhältnis ergibt sich für Bern

Geringster, größter und durchschnittlicher Wasserverbrauch für Kopf und Tag in 50 Städten, nach d. Statistik d. Deutschen Vereins v. Gas- u. Wasserfachmännern.

Täglicher Wasserverbrauch in Litern auf den Kopf der Einwohnerzahl gerechnet

Stadt

1906

1908

1.

2.

3.

stärkster

geringster

mittlerer

Verhältnis d. stärksten z. mittleren

1.

2.

3.

stärkster

geringster mittlerer

Verhältnis d.stärksten z. mittleren

Berlin.....

Hamburg. . . .

Wien.....

Köln a. Rh. . . Frankfurt a. M.. Dresden .... Amsterdam. . . Essen a. d. R. . Düsseldorf . . . Bremen .... Breslau ....

Zürich.....

Leipzig .... Stockholm . . . Charlottenburg . Christiania. . . Stuttgart.... Augsburg . . . Hannover . . .

Bern......

Mannheim . . . Crefeld ....

Stettin.....

Lübeck .... Halle a. S. . . . Karlsruhe i. B. .

Brünn .....

Posen .....

Wiesbaden . . .

Kiel......

Bonn.....

Salzburg .... St. Gallen . . . Regensburg . . Krakau .... Ludwigshafen . Preßburg . . . Potsdam .... Göttingen . . . Brandenburg . . Reinickendorf . Landsberg a. W. Reutlingen. . . Allenstein . . . Stolp i. Pommern Forst i. L. . . . Bingen a. Rh. . Prenzlau .... Schneidemühl. . Ludwigslust . .

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134

158

96

87

157

136

171

84

241

66

97

105

134

102

248

75

237

90

143

69

161

79

122

109

96

103

69

99

217

86

107

46

63

68

74

60

47

90

60

40

38

24

15

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188

70

178

241

150

121

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213

194

249

1,357

1,369

1,439

1,546

1,161

1,350

1,092

1,346

1,687

1,666

1,455

1,581

1,366

1,385

1,368

1.492

1.493 1,119 1,662 1,308

1,492

1,676

1,378

1,466

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119

198

170

125

160

95

133

212

159

158

55

113

87

127

142

91

110

111

127

79

76

156

59

24

11

55

85

112

148

32

52

101

102

63

58

105

84

118

56

142

41

56

82

81

47

242

44

200

60

54

39

116

66

70

70

49

77

43

55

140

56

78

25

35

42

43

51

52

37

25

41

28

19

39

14

14

141

160

100

88

167

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180

85

230

68

99

120

126

102

255

68

235

99

134

65

156

98

116

117

83

111

67

87

181

101

109

42

67

69

68

91

61

60

49

73

61

44

36

62

26

16

10

1,447

1,270

1,346

1,262

1,506

1,500

1,375

1,275

1,458

1,383

1,494

1,378

1,455

1,393

1,516

1,357

1,578

1,035

1,367

1,595

1,464

1,380

1,492

1,307

1,214

1,706

1,453

1,506

1,441

1,417

1,529

1,171

1,574

1,449

1,309

1,686

1,260

1,867

1,560

1,491

1,833

2.265

1,739

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05 H K Cfl © O) H Ol

1,500

1,100

zu 1,687, Zürich zu 1,369, Bremen zu 1,497, Frankf

3. Die fluktuierende Wassermenge.

§ 2. Bevölkerungszunalime.

2. Untersuchung des Wassers, Entnahme von Wasserproben.

3. Die Entstehung von Tag- und Grundwasser.

Für die Wasserbeschaffung bestehen die nachfolgend

§ 7. Einleitung der Vorarbeiten.

§ 10. Wirkungsweise der verschiedenen Grundwasserfassungsanlagen.

2. Bestimmung der Durchflußmenge eines Grundwasserprofils aus dem Vergleich mit den Ergebnissen eines aufgeschlossenen Versuchsfeldes.

3. Einrichtung der Anlage.

4. Gleichung der Drucklinie bei der Bewegung einer Flüssigkeit in einer geschlossenen Rohrleitung.

5. Verteilung der Wasserlieferung auf mehrere Stränge.

§ 6. Wasserhebung.

§ 10. Beispiele der Anordnung von Wasserwerken im allgemeinen.

§ 15. Rohrnetz.

/V'/

1. Schachtbrunnen.

§ 9. Fassungsanlagen für vorübergehende Grundwasserhaltung.

§ 13. Schnellfilter.

1. Das Ozonverfahren.

1 pa — pi

§ 7. Leitungen mit innerem Druck.

HS

Pjmj

§ 4. Wassermesser.

Sachregister.

BIBLIOTEKA

K. F K.

zu 1,687, Zürich zu 1,369, Bremen zu 1,497, Frankfurt a. M. zu 1,392, Hamburg zu 1,222, Berlin zu 1,360, Breslau zu 1,357, Stolp zu 1,75 und Forst i. d. L. zu 1,578. Diese geringen Unterschiede in dem Verhältnis zwischen dem stärksten und mittleren spezifischen Verbrauch sind leicht erklärlich, da dieselben Ursachen und Umstände, die den Verbrauch einer Stadt groß oder gering werden lassen, dauernd wirksam sind, den größten wie den mittleren Verbrauch also ziemlich gleichmäßig beeinflussen.

Die Ursachen, welche den Wasserverbrauch beeinflussen, sind zum Teil in den in den einzelnen Städten wesentlich verschiedenen Ansprüchen der verschiedenen Bedarfszwecke, zum Teil aber in der Art der Wasserabgabe zu suchen, die einen einschneidenden Einfluß auf die Höhe des Wasserverbrauchs, insbesondere des Privatverbrauchs, ausübt.

Der Wasserverbrauch [für gewerbliche und industrielle Zwecke ist je nach Art und Umfang der gewerblichen und industriellen Tätigkeit der betreffenden Stadt sehr verschieden. In einzelnen Städten des rheinisch - westfälischen Industriebezirks wird der größte Teil des Leitungswassers für die Bedürfnisse der Industrie abgegeben, gegen welche der häusliche Bedarf in den Hintergrund tritt. Ganz anders gestalten sich natürlich die Ansprüche an das Wasserwerk, wenn es möglich ist, ohne große Schwierigkeiten das Wasser aus dem Untergrund oder aus einem Flußlauf zu gewinnen; in diesen Fällen werden Industrie und Gewerbe, denen es in der Regel nur auf zu ihren Zwecken geeignetes Wasser ankommt, ohne Rücksicht darauf, ob dasselbe auch in hygienischer Beziehung einwandfrei ist, ihren Bedarf durch eigene Anlagen decken. Die städtische Wasserleitung dient in solchen Fällen nur als Reserve im Falle des Versagens der eigenen Leitung. Welchen Einfluß die Art der Beschaffung des Wassers für gewerbliche und industrielle Zwecke auf die Höhe des Wasserverbrauchs ausüben kann, geht daraus hervor, daß man beispielsweise in Berlin, wo die Beschaffung des Wassers aus dem Untergrund im allgemeinen ohne Schwierigkeiten möglich ist, die Menge des auf diese Weise entnommenen Wassers auf 50 1 pro Kopf und Tag schätzt; diese Zahl würde dem spezifischen Verbrauch der Stadt Berlin zuzuschlagen sein, wenn die Gewerbe und Industrien ihr Wasser aus den städtischen Werken beziehen würden. Ähnliche Verhältnisse findet man vielfach auch in anderen Städten, und es ist deshalb geboten, sich von Anfang an darüber zu unterrichten, in welcher Weise die Gewerbe und Industrien einer mit Wasser zu versorgenden Stadt sich ihr Wasser beschaffen, damit man von vornherein sich ein Bild darüber machen kann, in welchem Umfange von dieser Seite Ansprüche an das zu erbauende Werk gestellt werden.

Die Entnahme des Wassers für gewerbliche und industrielle Zwecke zeigt im Laufe des Jahres verhältnismäßig geringe Schwankungen, sie wird daher das Verhältnis zwischen dem größten und durchschnittlichen spezifischen Verbrauch günstig beeinflussen.

Zum Verbrauch für gewerbliche und industrielle Zwecke rechnet man auch die Abgabe für den Eisenbahnbetrieb und für motorische Zwecke, doch hat diese letztere Art der Verwendung des Leitungswassers zu Arbeitsleistungen bis jetzt in Deutschland verhältnismäßig wenig Eingang gefunden.

Der Wasserverbrauch von Wassersäulmaschinen, welche für die Benutzung des Leitungswassers zu motorischen Zwecken in der Regel in Gebrauch sind, ist bei mittlerem Leitungsdruck ziemlich erheblich; in der nachstehenden Tabelle ist der Wasserverbrauch für diese Zwecke pro PS und Stunde für verschiedene Druckverhältnisse angegeben :

so-

CD

P3

Leitungsdruck 30    40    50    60 m

Wasserverbr.

11,25 8,5 6,75 5,62 cbm

pro PS u. Std.

Leitungsdruck 70    80    90 100 na

Sonstige

Zwecke

cbm

19 710

150 640

121 004

168 320

32 987

52 289

Wasserverbr.

4,82 4,22 3,75 3,38 cbm

8unqoso[ g

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8170

3 650

955

5 000

2 000

1018

36

pro PS u. Std.

Der Wasserverbrauch für öf

fentliche Zwecke umfaßt die Wassermenge für Straßenbesprengung, Springbrunnen, öffentliche Laufbrunnen und Wasserständer, Rinnstein- und Kanalspülung, Bedürfnisanstalten, Bewässerung der öffentlichen Anlagen, für Feuerlöschzwecke und andere geringere Bedürfnisse. Die hierfür erforderlichen Wassermengen schwanken, wie die Zusammenstellung der Wasserabgabe der verschiedenen Städte zeigt, innerhalb weiter Grenzen und sind zum großen Teil von den Jahreszeiten und klimatischen Verhältnissen abhängig. Der Wasserverbrauch für öffentliche Zwecke ist nicht gleichmäßig auf das ganze Jahr verteilt, sondern er tritt nur an einzelnen Tagen auf und beeinflußt daher besonders das Verhältnis zwischen dem höch-stenundmittleren spezifischenV erbrauch.

Um zu zeigen, wie sich die für öffentliche Zwecke verbrauchten Wassermengen auf die einzelnen Verbrauchs-zwecke verteilen, sind in nebenstehender Tabelle die für diese einzelnen Zwecke verbrauchten Wassermengen für sieben verschiedene Städte zusammengestellt.

Die Zahlen der nebenstehenden Tabelle geben selbstredend nur ein ungefähres Bild, da die einzelnen Wassermengen nicht durchaus gemessen, sondern vielfach nur durch Schätzung bestimmt sind.

Bewässerung der öffentlichen Anlagen

Bedürfnis

anstalten

Menge und Verteilung des Wassers für öffentliche Zwecke.

Kanal

spülung

Binnstein-

spülung

Laufbrunnen u. Wasserständer

Spring

brunnen

Straßenbe-

Sprengung

cbm

cbm

cbm

cbm

cbm

cbm

cbm

sąnsąnparesaf)

J8P 91XI9ZOJ(T

Abgabe für öffentliche Zwecke

Gesamtabgabe im Jahre

494 078

20983

1 707 473

230 227

973104

1456 633

7,22

427 744

184 828

403 000

134 500

34 262

6 728

5 728

9 350

48 900

4 200

1600

415

6142

6 222

2 885 050

61 488

2 234 630

15,16

390 485

55 000

386 913

371675

7,77

583000

13100

16 668

22 598

12 000

200 000

68 600

270000

11,34

100 000

164 500

72 250

7,59

5 865

323

26 448

38 743

70553

3,43

9,61

cbm

cbm

4 910 378

68 025 874

5 781 294

38134 749

1520 210

19 537 749

1758 820

15 508 500

490 550

6 464 572

157 591

4 592 844

152 942

1 590 864

Der Wasserverlust. Die in der Tabelle für die Wasserabgabe von 50 Städten S. 10 und 11 aufgeführten Zahlen für den Wasserverlust zeigen große Unterschiede, was in der Hauptsache darauf zurückzuführen ist, daß diese Zahlen nicht direkt bestimmt,

Stadt

Berlin

Wien

Dresden

Breslau

Mannheim .

Posen

Potsdam

sondern nur durch Rechnung ermittelt sind. Die verschiedenen Ursachen, die die Wasserverluste bewirken, sind bereits früher angeführt, und es ist Aufgabe der Betriebsleitung, die Verluste durch Rohrbrüche und Undichtigkeiten des Rohrnetzes und der Hauszuleitungen möglichst rasch zu beheben, während die Verluste durch Ungenauigkeiten in der Bestimmung der Fördermeugen und durch ungenaue Angaben der Wassermesser wohl gemindert, aber niemals ganz behoben werden können, ebensowenig wie die Wasserverluste, die durch Spülung des Rohrnetzes entstehen.

Im allgemeinen wird man annehmen dürfen, daß bei geordneten Verhältnissen der durch die unvermeidlichen Ursachen entstehende Wasserverlust 10^ der gesamten Wasserabgabe nicht erreichen, jedenfalls aber diese Grenze nicht überschreiten soll.

Die Art der Wasserabgabe. Für den Wasserverbrauch, insbesondere aber für den Haus verbrauch ist es, wie die Erfahrung gezeigt hat, von ganz außerordentlicher Bedeutung, ob der Verbrauch durch geeignete Maßregeln, Wassermesser, kontrolliert wird, oder ob die Wasserabgabe ohne diese Kontrolle erfolgt. Die vorstehenden Tabellen zeigen mit eindrucksvoller Bestimmtheit das übermäßige Anwachsen des Wasserverbrauchs in den Städten mit unkontrollierter Abgabe gegenüber den Städten, welche das Wasser unter Kontrolle von Wassermessern abgeben, und es genügt, diesbezüglich auf die Verhältnisse von Bremen und Hamburg einerseits und Berlin andererseits hinzuweisen. In Bremen betrug der mittlere spezifische Verbrauch im Jahre 1908 180 1, in Hamburg 148 1 gegen 85 1 in Berlin, obwohl in Berlin von dem Wasser für häusliche Zwecke der ausgiebigste Gebrauch gemacht wird. Am besten sieht man die Wirkung der Einführung der Kontrolle durch Wassermesser auf die Höhe des Verbrauchs in den Städten, welche erst nach mehrjährigem Betriebe ihrer Wasserleitung ohne Kontrolle durch Wassermesser dazu übergegangen sind, die Wassermesser obligatorisch einzuführen, wie beispielsweise Magdeburg, Stettin und Reutlingen. In Magdeburg wurde der mittlere spezifische Wasserverbrauch, der im Jahre 1879 auf 180 1 gestiegen war, durch Einführung der Wassermesser im Jahre 1882 auf 90 1 vermindert, und betrug derselbe im Jahre 1908 100 1. In Stettin ist durch die allgemeine Einführung der Wassermesser der Wasserverbrauch von 115 1 auf 71 1 zurückgegangen und betrug im Jahre 1908 65 1. In Reutlingen sind die Wassermesser in der Zeit von 1904 bis 1906 obligatorisch eingeführt worden, und dadurch trat eine Verminderung des spezifischen Verbrauchs von 108 auf 83 1 ein, der sich 1908 sogar auf 73 1 ermäßigte. Ähnliche Erfahrungen sind auch in anderen Städten, beispielsweise in Wiesbaden, durch Einführung der Wassermesser gemacht worden.

Diese Zahlen widerlegen auch die oft geäußerte Befürchtung, daß durch Einführung der Wassermesser der Wasserverbrauch so herabgemindert würde, daß die Wasserleitung ihrem hauptsächlichsten Zweck, der Zufuhr von Wasser in ausreichender Menge, nicht mehr genügen würde, und daß durch übertriebene Sparsamkeit gesundheitliche Nachteile entstehen könnten, denn die nach Einführung der Wassermesser in den oben genannten Städten verbrauchten Wassermengen genügen zweifelsohne in reichlichem Maße für alle Bedürfnisse. Es soll ja auch nicht Aufgabe des Wassermessers sein, dem Verbraucher jeden Liter Wasser mit ängstlicher Genauigkeit zuzumessen, sondern der Wassermesser erfüllt seinen Zweck vollständig, wenn er nutzloser Wasser Vergeudung steuert. Die diesbezüglichen Erfahrungen haben auch dazu geführt, daß in den letzten Jahren fast alle Städte, die Wasserleitungen erbauten, die Wasserabgabe unter Kontrolle von Wassermessern eingeführt haben, und auch die meisten Städte, die bis dahin das Wasser ohne Kontrolle abgaben, sind inzwischen ganz oder teilweise zur Abgabe unter Kontrolle von Wassermessern Ubergegangen, so daß man beute die Abgabe unter Kontrolle von Wassermessern als Kegel, die Abgabe ohne diese Kontrolle als Ausnahme ansprechen darf.

von

Der oben erwähnten Befürchtung, daß durch zwangsweise allgemeine Einführung Wassermessern eine übertriebene Sparsamkeit im Wasserverbrauch herbeigeführt werden könnte, kann wirksam dadurch begegnet werden, daß man den Abnehmern einen gewissen Mindestverbrauch zur Pflicht macht in der Weise, daß der diesem Mindestverbrauch entsprechende Betrag in Form eines sog. Mindestsatzes bezahlt werden muß, unbekümmert darum, ob die dem Mindestsätze entsprechende Wassermenge tatsächlich verbraucht worden ist oder nicht.

zu

Bei der Bemessung des Mindestsatzes ist aber einige Vorsicht geboten, denn ein hoher Mindestsatz, der den in vernünftigen Grenzen gehaltenen Wasserverbrauch erheblich übersteigt, führt sehr leicht dazu, daß der Abnehmer dann an besonders heißen Tagen oder bei anderen Gelegenheiten einen übermäßigen Verbrauch eintreten läßt, der, wenn allgemein geworden, dann das Verhältnis zwischen dem höchsten und mittleren spezifischen Wasserverbrauch sehr ungünstig beeinflußt, indem er den Höchstverbrauch ganz gewaltig emporschnellen läßt.

Nicht ohne Einfluß auf den Wasserverbrauch ist die Festsetzung der Termine für die Abrechnung des Wasserverbrauchs gegenüber dem Mindestsätze. Wird beispielsweise der Mindestsatz für das ganze Jahr festgesetzt, und erfolgt die Abrechnung des allfälligen Mehrverbrauchs gegenüber dem Mindestsätze am Jahresschluß, so ergibt sich für den Abnehmer eine große Freiheit bezüglich der Verteilung seines Verbrauchs. Der Abnehmer wird sich daher so einrichten, daß er in der heißen Jahreszeit große Mengen verbraucht, während er in der kalten Jahreszeit seinen Verbrauch möglichst einschränkt, und erreicht dadurch, daß er, ohne den Mindestsatz schließlich zu überschreiten, doch den Verbrauch in der Zeit des Höchstverbrauchs des Werkes erheblich steigert und das Verhältnis zwischen dem höchsten und mittleren spezifischen Verbrauch in der ungünstigsten Weise beeinflußt. Erheblich anders gestalten sich die Verhältnisse, wenn die Abrechnung des Wasserverbrauchs in bezug auf den Mindestsatz vierteljährlich oder gar monatlich erfolgt. Bei dieser Abrechnungsart kann der Abnehmer seinen Verbrauch nur innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen verteilen, so daß die Ansprüche an das Wasserwerk gleichmäßiger verteilt sind.

Der Wasserpreis spielt, wie die Erfahrung lehrt, für die Höhe des Privatverbrauchs keine so bedeutende Rolle, wie man auf den ersten Blick glauben möchte, es sei denn, daß es sich um ganz ausnahmsweis hohe Preise handeln würde. Im allgemeinen kann man annehmen, daß die Preise für den Privatverbrauch zwischen 15 und 30 Pfg. pro cbm in einzelnen Städten schwanken; Preise, welche die obere Grenze überschreiten oder die untere Grenze unterschreiten, sind, von den Preisen für Industriewasser oder Großverbrauch abgesehen, als Ausnahme anzusprechen. Eine Preisdifferenz von selbst 15 Pfg. pro cbm würde für den Bedarf einer Familie aus 5 Köpfen, den Verbrauch für häusliche Zwecke zu 50 1 pro Kopf und Tag gerechnet, eine Mehrausgabe von Mk. 1,12 pro Monat bedingen, wobei zu berücksichtigen ist, daß dieser Betrag sich auf die Differenz zwischen dem höchsten und niedrigsten Preis bezieht, und daß weiter für kleine Verhältnisse für die Festsetzung des Mindestsatzes in der Regel geringere Verbrauchsmengen angesetzt werden als die vorstehend angenommene von 50 1 pro Kopf und Tag. Man sieht daher, daß wirtschaftlich die Verschiedenheiten im Wasserpreis beim Privatverbrauch nicht erheblich in Betracht fallen, dagegen sind die Verhältnisse

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

wesentlich andere bezüglich des Preises für industrielle und gewerbliche Zwecke, wo der Verbrauch in der Regel nur vom Preise abhängen wird.

Nach den vorstehenden Zusammenstellungen und Ausführungen über die verschiedenen den Wasserbedarf beeinflussenden Ursachen ist man ohne Schwierigkeiten in der Lage, die ungefähren Verbrauchsziffern anzugeben, die man dem Projekt für ein neu zu errichtendes Wasserwerk zugrunde legen kann. Unter Voraussetzung der allgemeinen Kontrolle der Wasserabgabe durch Wassermesser und monatlicher oder vierteljährlicher Abrechnung gegenüber dem Mindestsätze und unter der weiteren Voraussetzung, daß die Bedürfnisse der Industrie an Wasser besonders berücksichtigt werden, wird man je nach der Größe der Städte für den mittleren und höchsten spezifischen Verbrauch die nachstehenden Angaben machen können:

Für mittlere und größere Städte (50000 Einwohner und darüber)

150 bis 1701.

mittlerer spezifischer Verbrauch 100 1, höchster

Die höheren Zahlen für den spezifischen Höchstverbrauch kommen in Betracht, wenn bei der zu versorgenden Stadt öffentliche und private Gartenanlagen in besonderem Umfange vorhanden sind.

Für kleinere und mittlere Städte (bis zu 50000 Einwohnern)

100 » 120

mittlerer spezifischer Verbrauch 70 bis 80 1, höchster

Bei Landgemeinden mit vorwiegend Landwirtschaft treibender Bevölkerung wird man gut tun, auf den in so verschiedenem Umfang vorhandenen Viehstand Rücksicht zu nehmen, und man pflegt deshalb neben der Bevölkerungszahl auch den Viehstand besonders zu berücksichtigen. Als Höchstbedarf für diesen Fall rechnet man eine Wassermenge pro Tag von 50 1 für jeden Einwohner, 50 1 für jedes Stück Großvieh und 15 1 für jedes Stück Kleinvieh. Tritt bei der betreffenden Bevölkerung der Betrieb der Landwirtschaft in den Hintergrund, so kann man von einer besonderen Feststellung des Viehstandes Abstand nehmen, und es genügt, wenn man als Höchstbedarf 75 bis 100 1 pro Tag und Kopf rechnet. Diese Zahlen für den Wasserbedarf von Gemeinden sind nach dem ministeriellen Erlaß¹) vom 7. Juli 1905 in Preußen den Projekten für die Wasserversorgung von Gemeinden zugrunde zu legen.

Für Landgemeinden, bei denen der landwirtschaftliche Betrieb nahezu fehlt und deren Bevölkerung vorwiegend aus Arbeitern besteht, kann man insbesondere dann, wenn die Beschaffung größerer Wassermengen verhältnismäßig teuer wird, die Ver-brauchsziflfern noch wesentlich unter die obigen Zahlen herabsetzen, und man wird bei Annahme eines Höchstbedarfs pro Kopf und Tag von 50 1 und ev. auch noch darunter sein Auskommen finden.

Für die Festsetzung der Leistungsfähigkeit einer neu zu erbauenden Anlage wird man der zu erwartenden zukünftigen Entwicklung und Bevölkerungszunahme entsprechend Rechnung tragen müssen. Für Städte ist diese Frage von Fall zu Fall zu entscheiden, und es wird später darauf noch näher eingegangen werden. Für Landgemeinden, deren Entwicklung in der Regel eine äußerst langsame ist, ist es aus-

l) Dr. Rudolf Abel Versorgung, Berlin 1911.

Die Vorschriften zur Erreichung gesundheitsgemäßer Trink- und Nutzwasser-

reichend, wenn man unter Zugrundelegung der obigen Verbrauchszahlen mit einem Wachstum der Bevölkerungsziffer von 20 bis 25^ rechnet.

Auf den Wasserverbrauch in außerdeutschen Städten einzugehen, würde hier zu weit führen, und es dürften diesbezüglich die nachstehenden Bemerkungen genügen.

Der Verbrauch in österreichischen Städten, von denen einige in den vorstehenden Tabellen Berücksichtigung gefunden haben, schließt sich im allgemeinen den deutschen Verhältnissen an, ebenso der in belgischen und holländischen Städten, die verhältnismäßig geringen Verbrauch zeigen, weil hier die Abgabe nach Wassermessern fast allgemein eingeführt ist. In Italien steht Rom entsprechend den großen Mengen des zugeführten Wassers auch mit seinem Wasserverbrauch (ca. 650 1 pro Kopf und Tag) an der Spitze, dann folgt Neapel und Genua, während die übrigen Städte im allgemeinen normale Verhältnisse zeigen, wie Florenz mit einem mittleren spezifischen Verbrauch von 86 1, Turin 70 und Bologna 53 1. In den größeren französischen Städten schwankt der Wasserverbrauch zwischen 120 und 450 1, Paris hält mit ungefähr 215 1 etwa die Mitte. Auch die englischen Städte entfernen sich von unseren Verhältnissen in bezug auf Wasserverbrauch nicht allzuweit, dagegen zeigen amerikanische Städte verhältnismäßig großen Verbrauch, so New York ca. 300 1 pro Kopf und Tag, San Franzisko 230 1, Philadelphia 500 1 und Washington 600 1, was in der Hauptsache darauf zurückzuführen ist, daß das Wasser in amerikanischen Städten zum ganz geringen Teil nach Wassermessern abgegeben wird. Vielfach wird das Wasser auch noch in unfiltriertem Zustande in den Häusern verteilt und die Reinigung der Hausfiltration überlassen. In Amerika ist übrigens in der letzten Zeit auch eine Besserung der Verhältnisse zu bemerken, sowohl in bezug auf die Reinigung des verteilten Wassers, wie auch die Kontrolle des Verbrauchs durch Wassermesser.

2. Die Schwankungen des Wasserverbrauchs.

Die Wasserabgabe eines Jahres verteilt sich nicht gleichmäßig auf die einzelnen Monate und Tage, sondern sie folgt dem jeweilig wechselnden Bedarfe, der in den einzelnen Monaten und Tagen ein sehr verschiedener ist. Auch für den einzelnen Tag vollzieht sich die Abgabe nicht gleichmäßig während der 24 Stunden, weil der Stundenverbrauch großen Schwankungen unterworfen ist. Sowohl für die Errichtung als auch für den Betrieb einer Wasserversorgungsanlage, die imstande sein muß, den größten Tagesbedarf dem Versorgungsgebiet zuzuführen und den größten Stundenbedarf daselbst zur Verteilung zu bringen, ist es erforderlich, diese Schwankungen genau zu kennen, um die Anlage und den Betrieb entsprechend einrichten zu können. Ebenso ist die Kenntnis dieser Verbrauchsschwankungen erforderlich für die Beurteilung und Untersuchung vorhandener Anlagen, bei denen sich in bezug auf Wasserzuführung und -Verteilung Mängel zeigen.

Neben den Schwankungen des Verbrauchs innerhalb eines Jahres sind auch die Schwankungen im Laufe der Jahre zu berücksichtigen, weil man bei der Anlage eines Wasserwerkes der Zukunft Rechnung tragen und wissen muß, wie der zukünftige Bedarf einzuschätzen ist.

Der Jahresverbrauch oder die Wasserabgabe pro Jahr zeigt bei fast allen Wasserwerken eine aufsteigende Richtung; diese Steigerung findet eine naturgemäße Erklärung durch die Entwicklung der betreffenden Stadt und die damit zusammenhängende Bevölkerungszunahme. Für die Bewertung des zukünftigen Bedarfes ist es aber neben der Beurteilung der zu erwartenden Entwicklung von besonderem Interesse festzustellen,

Abb. 1. Schwankungen des größten und mittleren spezifischen Wasserverbrauchs und des Verhältnisses des größten zum

mittleren spezifischen Wasserverbrauch.

Berlin.

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Größter spezifischer Wasserverbrauch.

Mittlerer »    »

Verhältnis des größten zum mittleren spezifischen Wasserverbrauch.

Größter und mittlerer spezifischer Wasserverbrauch und Verhältnis des größten zum mittleren spez. Wasserverbrauch für

einige Städte Deutschlands in den Jahren 1894 bis einschließlich 1908.

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= Verhältnis des größten zum mittleren spez. Wasserverbrauch.

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1.54    156

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1894    97

1895    109

1896    112

1897    115

1898    120

1899    113

1900    121

1901    113

1902    115

1903    109

1904 128

1905 134

1906    117

1907    117

1908    123

ob der spezifische Wasser verbrauch sich auch mit der Zeit ändert und in welcher Weise sich diese Änderungen vollziehen.

Um diese Frage an Hand der Erfahrung beantworten zu können, sind in der vorstehenden Tabelle für eine Reihe von Städten der größte und mittlere spezifische Wasserverbrauch, sowie das Verhältnis dieser beiden für die Jahre 1894 bis einschließlich 1908 zusammengestellt und in Abb. 1 die Schwankungen des größten und mittleren Wasserverbrauches, sowie das Verhältnis dieser beiden übersichtlich in Schaulinien für 5 verschiedene Städte für dieselbe Zeitperiode dargestellt.

Diese Zusammenstellung, sowie die bildliche Darstellung zeigen im großen und ganzen übereinstimmende Verhältnisse in den einzelnen Städten. In Berlin ist der mittlere sowohl wie der größte spezifische Wasserverbrauch im Laufe der ersten 10 Jahre angestiegen, aber in den letzten 5 Jahren ziemlich gleich geblieben, das Verhältnis zwischen beiden hat jedoch während der ganzen Zeit um eine gewisse mittlere Lage geschwankt.

Abb. 2. Wasserverbrauch in den einzelnen Monaten eines Jahres.

Jan.

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1909

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In Dresden war während der 15jährigen Periode das Ansteigen des spezifischen Verbrauches sehr gering, das Verhältnis zwischen größtem und mittlerem spezifischen Verbrauch ist daher nur ganz geringen Schwankungen unterworfen gewesen. In Mannheim wurde das Wasserwerk erst im Jahre 1888 in Betrieb gesetzt, doch war der Anschluß, wenn auch nicht zwangsweise eingeführt, bald ein so allgemeiner, daß bereits im Jahre 1897 in bezug auf den spezifischen Verbrauch ein gewisser Beharrungszustand erreicht war, der bis zum Jahre 1902 audauerte. In diesem Jahre erfolgte die Eingemeindung von Neckarau, wodurch zwar die Einwohnerzahl, aber nicht der Wasserverbrauch erhöht wurde, da Neckarau nicht sofort mit Wasser versorgt wurde. Deshalb sieht man in den Jahren 1902 und 1903 einen Rückgang im spezifischen Wasserverbrauch, der sich 1904 und 1905 wieder ausgeglichen hatte. Von da ab steigt der spezifische Wasserverbrauch wieder an und zwar hauptsächlich durch Einführung der Entwässerung. Auch in Mannheim hat das Verhältnis zwischen dem höchsten und mittleren Verbrauch in dieser Periode bis auf die letzten Jahre keine sehr erheblichen Schwankungen gezeigt, und der Rückgang in den letzten Jahren ist darauf zurückzuführen, daß der Verbrauch für öffentliche Zwecke an den Tagen des höchsten Verbrauches etwas eingeschränkt wurde. Ähnliche Verhältnisse zeigen auch die übrigen Städte, und man darf deshalb wohl sagen, daß sich im allgemeinen die Entwicklung des mittleren spezifischen Verbrauches in der Weise vollzieht, daß derselbe von der Inbetriebsetzung einer Wasserversorgungsanlage ab durch eine Reihe von Jahren sich stetig entwickelt und dann einen gewissen Beharrungszustand erreicht. Der Höchstverbrauch folgt in derselben Weise, so daß das Verhältnis zwischen diesen beiden im allgemeinen keinen sehr großen Schwankungen unterworfen ist.

Der Monatsverbrauch, der im Durchschnitt 8,33 ^ der Jahresabgabe beträgt, zeigt verhältnismäßig nicht sehr große Schwankungen. In der nachstehenden Tabelle ist der Monatsverbrauch für einige Städte angegeben und in Abb. 2 für die Städte Berlin und Mannheim für das Jahr 1909 aufgetragen.

Wasserverbrauch in den einzelnen Monaten eines Jahres in Prozenten

des Jahresverbrauches.

Monat

Dortmund

Berlin

Dresden

Wiesbaden

Mannheim

Berlin

im Mittel

1910

1910

1910

1910

1909

1909

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7,39

7,89

7,99

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8,44

8,63

8,82

8,62

9,07

8,29

8,71

7,32

6,81

7,63

8,06

8,96

10,33

9,02

9,24

8,65

8,51

7,62

7,85

7,30

6,54

7,48

8,22

9,28

9,70

9,01

9,20

8,34

8,89

7,90

8,14

7,28

6,83

7,84

8,46

9,76

9,51

8,68

9,12

8,73

8,58

7,69

7,52

8,17

7,15

8,23

8,00

9,69

9,00

9,08

8,87

8,14

8,40

7,56

7,71

7,79

7,63

6,98

6,95

7,85

7,92

8,88

9,18

9,11

9,54

8,82

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7,82

8,11

9,13

9,36

8,92

9,13

8,55

8,68

7,78

7,94

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100,00

Die Schwankungen im Monatsverbrauch sind, wie das Beispiel Dortmund zeigt, für Städte mit überwiegender Abgabe für Industriezwecke sehr gering gegenüber den Städten, bei denen die Abgabe für Industriezwecke nicht so sehr in den Vordergrund tritt. Bei den letzteren wird das Monatsmittel in der wärmeren Jahreszeit erheblich überschritten, in der kälteren Jahreszeit aber nicht erreicht, und zwar bleiben in der Regel die Monate Januar, Februar, März, zeitweilig auch April, sowie November und Dezember unter dem Mittel, die übrigen Monate über demselben.

Der Tagesverbrauch zeigt im allgemeinen große und häufig recht unregelmäßige Schwankungen entsprechend den vielen Ursachen, die denselben beeinflussen. Um ein anschauliches Bild dieser Schwankungen zu geben, ist auf Tafel I, Abb. 1 und 2 der Tagesverbrauch für die Städte Berlin und Mannheim für das Jahr 1909 dargestellt. Aus diesem wechselvollen Bilde tritt zunächst eine gewisse Periodizität der Schwankungen in die Erscheinung, die dadurch veranlaßt ist, daß in der Regel unter sonst gleichen Verhältnissen an Sonnabenden der größte und an den darauffolgenden Sonntagen der kleinste Verbrauch der betreffenden Woche eintritt. Die übrigen Schwankungen voll-

wenn

an einem oder zwei Tagen im Jahre auftritt.

Der Stunden verbrauch, der im Durchschnitt 4,167^ des Tagesverbrauches beträgt, spiegelt gewissermaßen die Verteilung des Tagesverbrauches auf die einzelnen Stunden. Die Industrie mit ihrem Tag und Nacht durchgehenden Betriebe hat einen ziemlich gleichmäßigen Verbrauch, während der häusliche Bedarf in den Nachtstunden last vollständig ruht und sich nur auf die Stunden des Tages verteilt.

Die nachstehende Tabelle gibt den Stundenverbrauch für eine Reihe von Städten an und zwar für die Jahre 1909 und 1910 und für diese beiden Jahre jeweils für den

ziehen sich aber völlig unregelmäßig, nur ist zu erseheD, daß entsprechend den Schwankungen des Monatsverbrauches auch in den warmen Monaten ein Ansteigen, in den kalten Monaten ein Ablallen des Tagesverbrauches stattfindet. Von Interesse ist weiter die Wahrnehmung, daß der Höchstverbrauch nur ganz vereinzelt auftritt, während für den Mindestverbrauch immer eine Reihe von ziemlich gut miteinander übereinstimmenden lagen vorhanden ist. Man ersieht daraus also, wie wichtig es ist, durch geeignete Maßregeln den Höchstverbrauch herabzusetzen, weil dadurch erheblich an Anlagekosten gespart werden kann, da das Werk für den Höchstverbrauch errichtet werden muß, derselbe auch nur

Tag des Höchstverbrauches und für einen Tag, der dem mittleren Verbrauch ziemlich nahekommt.

In der nachstehenden Tabelle ist mit Ausnahme von Dortmund der Stundenverbrauch von Mitternacht zu Mitternacht angegeben, während für Dortmund der Stundenverbrauch von 6 Uhr morgens bis 6 Uhr morgens des darauffolgenden Tages verzeichnet ist.

Auch im Stundenverbrauch macht sich bei der Stadt Dortmund die vorwiegende Abgabe von Industriewasser geltend, indem dadurch die Unterschiede des Verbrauchs in den einzelnen Stunden verhältnismäßig geringer werden e in den übrigen Städten, die im allgemeinen das Bild zeigen, daß der Verbrauch von Mitternacht bis 6 Uhr morgens, in Wiesbaden sogar bis 7 Uhr morgens, ein sehr geringer ist, während er dann kräftig einsetzt und in den Vormittagsstunden sogar teilweise noch steigend anhält. In der Mittagsstunde von 12 bis 1 Uhr macht sich ein kleiner Rückgang bemerkbar, dem dann bis etwa 6 Uhr abends ein weiteres Ansteigen des Verbrauches folgt. Von 6 Uhr abends nimmt dann der Stunden verbrauch allmählich bis Mitternacht ab. Man kann daher sagen, daß im allgemeinen von den Städten mit großem Verbrauch, von Industriewasser abge

Wasserverbrauch, der verschiedenen Tagesstunden in Prozenten des Tagesverbrauchs.

Tages-

stunde

Bant,

Heppens u. Neuende

Brandenburg a. H.

1909

1910

höchster

Verbrauch

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Verbrauch

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8.VI. | 9.VI. 1909 i 1909

Dortmund

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Berlin

26.IV.

1910

hchst. mittl. Yerbr. Verbr. 26. VI. 27.X. 1909    1909

Dresden

hchst. mittl.

Verbr. Verbr.

14. VI. 28. I. 20. VI. 11. VI.

Hamburg

Mannheim

Wiesbaden

1910    1911    1908

1909

Verbrauch

1910 höchst, mittl. höchst. | mittl. höchst, j mittl.

1910

1909

1910

1909

1910

Verbrauch

Verbrauch

Verbrauch Verbrauch höchst, mittl. hchst. mittl.

Verbrauch

hchst. mittl.

Vorm.

12—1

1-2

2-3

3—4

4-5

5—6

6—7

7—8

8—9

9—10

10-11

11—12

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sehen, der Tagesverbrauch in der Hauptsache in den 16 Stunden von 6 Uhr morgens bis 10 Uhr abends zur Abgabe gelangt. In Zahlen ausgedrückt beträgt der Verbrauch in den 16 Stunden von 6 Uhr morgens bis 10 Uhr abends etwa 85^ und in den restlichen 8 Stunden 15^ des Tagesverbrauchs.

Genau genommen verteilt sich der Verbrauch auch innerhalb einer Stunde nicht gleichmäßig, sondern es sind auch hier große Schwankungen vorhanden, deren Verlauf man aus den Spiegelabnahmen in den Behältern und den Druckschwankungen an einem und demselben Punkt des Verteilungsnetzes verfolgen kann. Es würde aber zu weit führen, diese Schwankungen im einzelnen zu verfolgen, da es für alle Zwecke genügt, den Stundenverbrauch zu kennen.

Von besonderem Interesse ist die Feststellung des größten Stundenverbrauches, da die Wasserwerksanlagen so eingerichtet sein müssen, diesen decken zu können. In der nachstehenden Tabelle ist der größte Stundenverbrauch für einige Städte angeführt, und zwar vergleichsweise für die beiden Jahre 1909 und 1910; für jedes Jahr ist der größte Stundenverbrauch sowohl für den Tag des Höchstverbrauches, als auch für einen Tag des mittleren Verbrauches angegeben, und zwar in Prozenten des Tagesverbrauchs. Neben dem Höchstverbrauch ist in der Zusammenstellung für dieselben Tage auch das Verhältnis des höchsten zum mittleren Stundenverbrauche angegeben.

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Die vorstehende Zusammenstellung zeigt zunächst, daß der größte Stunden verbrauch, wie auch aus der obigen Zusammenstellung des Stundenverbrauchs im allgemeinen ersichtlich, ebenso wie der Verbrauch in den übrigen Tagesstunden verhältnismäßig, d. h. in Prozenten des Tagesverbrauchs ausgedrückt, fast unverändert bleibt für die Tage des Höchstbedarfs wie für die mittleren Bedarfstage. Dementsprechend bleibt auch das Verhältnis zwischen dem höchsten zum mittleren Stunden verbrauch nahezu dasselbe für die Tage des Höchstbedarfs wie für die Tage des mittleren Bedarfs, und dasselbe kann nach der obigen Zusammenstellung

im Mittel zu 1,5 bis 1,6

angenommen werden.

Bezieht man alles auf den mittleren Tagesbedarf, so kommt man zu nachfolgenden Verhältniszahlen:

Der mittlere Stundenbedarf beträgt 4,167^" des mittleren Tagesbedarfs. Der höchste Stundenbedarf an einem Tag des mittleren Verbrauchs beträgt 6,35 bis 7,20^.

Da der höchste Tagesbedarf entsprechend dem früher entwickelten Verhältnis des höchsten spezifischen Verbrauchs zum mittleren spezifischen Verbrauch etwa das 1,5 bis

I, 7fache, im Durchschnitt also das l,6fache, des mittleren Tagesbedarfs beträgt, so ergibt sich der höchste Stundenverbrauch am Tage des Höchstverbrauchs zu 10,2 bis

II, 5^ des mittleren Tagesverbrauchs.

Man wird also, um mit runden Zahlen zu rechnen, annehmen können, daß in Städten, in denen der höchste spezifische Wasserverbrauch etwa das l,5fache des durchschnittlichen spezifischen Verbrauchs ist, der höchste Stundenbedarf an dem Tage des Höchstverbrauchs 10% des mittleren Tagesbedarfs beträgt, während derselbe in Städten mit größerem spezifischen Verbrauch auf etwa 11,5^ des mittleren Tagesbedarfs ansteigt.

3. Die fluktuierende Wassermenge.

Die idealste Art der Wasserversorgung wäre unstreitig die, dem Versorgungsgebiet jederzeit die Wassermenge zuzuführen, die dem augenblicklichen Bedarfe entspricht. Dieses ist aber in Wirklichkeit schon darum nicht möglich, weil man den wechselnden Bedarf nicht zum voraus kennt find deshalb mit der Zuführung dem Bedarf nicht Schritt halten kann, sondern demselben nachfolgen muß.

In Wirklichkeit stellen sich aber noch andere Hindernisse entgegen, die teilweise in der Natur der Bezugsquelle liegen und teilweise durch die Vorrichtungen bedingt sind, die zur Förderung des Wassers dienen. Bei der Versorgung durch Quellen, deren Wasser mit eigenem Gefälle dem Versorgungsgebiet zugeführt wird, ist der Zufluß innerhalb der 24 Stunden eines Tages konstant. In Fällen, wo das Leitungswasser künstlich gehoben werden muß, wird sich die Zuführung der Tagesmenge auf die Betriebszeit der Hebungsanlage verteilen, und zwar je nach der Betriebsform gleichmäßig oder ungleichmäßig, da man bei größeren Anlagen die Fördermenge vielfach dem Bedarf entsprechend entweder durch beschleunigten Gang der Maschinen oder durch Ingangsetzung weiterer Maschinensysteme verändert.

Die dem Versorgungsgebiete zugefiihrte Wassermenge wird daher nur durch ein zufälliges Zusammentreffen dem Verbrauch gleich sein, in der Regel aber werden der Verbrauch und die zugeführte Wassermenge Verschiedenheiten aufweisen. Ganz unabhängig von der Betriebsform wird es eine Reihe von Tagesstunden geben, in welchen der Verbrauch größer, und eine Reihe von Tagesstunden, in welchen der Verbrauch geriuger ist als die zugeführte Wassermenge, so daß sich also für jede Stunde des Tages gegenüber der zugeführten Wassermenge ein Mehr- oder Minderverbrauch ergibt. Die Summe des Mehrverbrauchs für jeden Tag, die gleich ist der Summe des Minderverbrauchs, da sich Mehr- und Minderverbrauch selbstredend ausgleichen, wird die fluktuierende Tagesmenge genannt, d. h. jene Wassermenge, wetehe in den Stunden des Minderverbrauchs gesammelt werden muß, um in den Stunden des Mehrverbrauchs die fehlende Menge decken zu können. Die Bestimmung der fluktuierenden Wassermeuge für die verschiedenen Betriebsformen ist von besonderer Wichtigkeit, denn dieselbe ist maßgebend für die Festsetzung des Behälterinhaltes.

In der nachstehenden Tabelle ist der Wasserverbrauch in den verschiedenen Tagesstunden, der Mehr- und Minderverbrauch gegenüber dem durchschnittlichen Stunden-

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in Prozenten des Tagesverbrauches.

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Dortmund

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1909

1909

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Bant, Heppens und Neuende

mittlerer Verbrauchstag I höchster Verbrauchstag [ mittlerer Verbrauchstag I höchster Verbrauchstag 1909    2. VI. 1909    29. IX. 1909    ¹

Wiesbaden

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6. VIII. 1908

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verbrauch für jede einzelne Stunde und schließlich die fluktuierende Tageswassermenge, sämtlich in Prozenten des Tagesbedarfs, für eine Reihe von Städten angegeben, und zwar für den höchsten Verbrauchstag und einen mittleren Verbrauchstag für das Jahr 1909.

Diese Zusammenstellung zeigt zunächst, daß die fluktuierende Wassermenge, die in der Zusammenstellung als Summe des Mehr- oder Minderverbrauchs angegeben ist, flir ein und dieselbe Stadt für den Höchstverbrauch sowohl wie für den mittleren Verbrauch, in Prozenten der jeweiligen Tagesabgabe angegeben, fast konstant bleibt. Die einzelnen Städte dagegen zeigen hierin erhebliche Abweichungen, und zwar ist die fluktuierende Wassermenge am geringsten bei Dortmund mit ca. %% mit seinem ziemlich gleichmäßigen Stundenverbrauch. Daran schließt sich Hamburg mit 16—18$, Berlin mit 21^, Wiesbaden mit 21—22^, Brandenburg mit 25^, Dresden und Mannheim mit ungefähr 25—26^' und Bant-Heppens-Neuende mit 26^.

Die Zahlen der vorstehenden Zusammenstellung, die den Mehr- oder Minderverbrauch über den durchschnittlichen Verbrauch eines Tages zeigen, gelten unverändert für die Betriebsfälle der gleichmäßigen Zuleitung mit eigenem Gefälle oder der gleichmäßigen Förderung mittels künstlicher Hebung durch 24 Stunden. Diese Betriebsform kann aber nur in einzelnen Fällen eingehalten werden, es ist daher zu untersuchen, welchen Einfluß eine Verminderung der Zuführungsdauer auf die fluktuierende Wassermenge ausübt. Es ist dabei aber nicht gleichgiltig, in welchen Stunden die Zuführung

Fluktuierende Wassermengen für verschiedene Betriebsformen berechnet nach den Betriebsverhältnissen der Städte Berlin und Mannheim (1910).

Betriebszeit

Dauer des Betriebes

Fluktuierende Wassermenge in % des Tagesbedarfes für die Stadt

Berlin

Mannheim

Stündliche Fördermenge in o/o des Tagesbedarfes

vormittags 5 Uhr bis nachmittags 5 Uhr

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nachts 12

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18.42 19,56 39,80 34,10 29,38 25,08 21,48 21,00

34,43

28,12

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14,84

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30,28

24,98

20,21

16,26

14,08

13.57 14,76 16,67 19,27

21.58 21,96 40,21 33,90 28,57 23,82 19,89 25,53

8,33

7,69

7,14

6,66

6,25

9.09

8,33

7,69

7,14

6,66

6,25

5,88

5,55

5,26

5.00

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10,00

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24 std. Förderung N. 12 ~ N. 12

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24stündiger Dauer der Wasserförderung.

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Fluktuierende Wassermengen bei 12-, 16-, 20- und 24stündiger Dauer der Wasserförderung.

Bant, Heppens und Neuende

Brandenburg a. H.

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N. 12 ~ N. 12

12 std. Förderung Vm. 6 ~ Nm. 6

mittlerer | 12std. Förderung | 16std. Förderung | 20std. Förderung | 24std. Förderung | höchster

Verbr.-

tag

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Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

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des Wassers erfolgt, weil dadurch der Mehr- oder Minderverbrauch in den einzelnen Stunden wesentlich verschieden ist.

Um den Einflußjder verschiedenen Betriebsformen zu zeigen, sind in der Tabelle S. 30 für die Städte Berlin und Mannheim für 2 Tage des mittleren Verbrauchs die fluktuierenden Wassermengen für verschiedene Betriebsformen zusammeDgestellt und zwar unter der Annahme, daß der Beginn der Zuführung auf 5, 6 oder 7 Uhr vormittags fällt und daß die Förderung verschieden lang und zwar 10 bis 24 Stunden dauert.

Die Tabelle zeigt, daß für die verschiedenen Betriebsformen die fluktuierenden Wassermengen für die beiden Städte nahezu die gleichen sind, und zeigt weiter, welch großer Einfluß dem Beginn der Zuführung und der Dauer derselben zukommt. Die geringste fluktuierende Wassermenge entspricht einer 17stündigen Zuführungsdauer mit dem Beginn um 6 Uhr morgens, nahezu gleich kommt die Zuführungsdauer von 16 und 18 Stunden, gleichfalls morgens um 6 Uhr beginnend, während alle übrigen Betriebsformen, insbesondere aber der 12stündige Betrieb, die fluktuierenden Wassermengen erheblich anwachsen lassen.

Der 16- bis 20stündige und ev. auch durchgehende Betrieb kann bei maschinellen Anlagen je nach der Größe des betreffenden Werkes als normal angesehen werden. Bei kleineren Anlagen mit künstlicher Hebung legt man aber mitunter Wert darauf, die Wasserförderung in einer sogenannten Tagesschicht zu erledigen, für welche man eine Betriebsdauer von höchstens 12 Stunden rechnen kann. Um die Verhältnisse dieser Betriebsformen bei verschiedenen andern Städten zu zeigen, sind in den vorstehenden Tabellen (S. 31, 32 und 33] für 6 weitere Städte von verschiedener Größe und verschiedenen Abgabeverhältnissen die fluktuierenden Wassermengen für 12-, 16-, 20- und 24stündige Zuführung bzw. Förderung des Wassers ermittelt.

Aus diesen Tabellen ist ersichtlich, daß die 12stündige Förderung durchweg die größte fluktuierende Wassermenge bedingt, die nahezu das doppelte der Mengen erreicht, die sich bei 16- oder 20stündiger Förderung ergeben. Diese beiden letzten Betriebsformen zeigen sich in allen Verhältnissen als die günstigsten mit Ausnahme von Dortmund, wo die kontinuierliche Förderung die geringste fluktuierende Wassermenge ergibt.

Fluktuierende Wassermenge bei verschiedenen Betriebszeiten in Prozenten

des Tagesbedarfes.

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Fluktuierende Wassermenge berechnet nach den Betriebsverhältnissen der Städte

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15,46 12,25 16,06

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Der Übersichtlichkeit halber sind in der vorstehenden Tabelle die fluktuierenden Wassermengen für die oben erwähnten Städte nochmals zusammengestellt und die Mittel

Abb. 3. Fluktuierende Wassermenge bei 24stündiger Dauer der Wasserförderung.

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Abb. 4. Fluktuierende Wassermenge bei lßstündiger Dauer der Wasserförderung.

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daraus gezogen. Diese in Prozenten des Tagesbedarfs ausgedrückten Werte beziehen sich gleichmäßig auf die Tage des höchsten wie des mittleren Verbrauchs.

Bezieht man die fluktuierende Wassermenge für den Tag des Höchstbedarfs auf den mittleren Wasserbedarf, der in der Regel die Grundlage für die Leistungsfähigkeit der Anlage bildet, so erhält man, da der höchste Tagesbedarf das 1,5 bis l,7fache des mittleren Tagesbedarfs beträgt, für die fluktuierende Wassermenge die nachstehenden Grenzzahlen in Prozenten auf den mittleren Tagesbedarf bezogen:

bei 12stündigem Betrieb 44,7 bis 50,6% des mittleren Tagesbedarfs

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Zur Veranschaulichung der Verschiedenheiten des Stundenbedarfs und der sich bei 16- und 24stündiger Dauer der Wasserförderung ergebenden fluktuierenden Wassermenge ist in den vorstehenden Abbildungen 3 und 4 der mittleren Verhältnissen entsprechende Stundenbedarf mit dem sich bei den verschiedenen Betriebsformen ergebenden Mehr- oder Minderverbrauch aufgetragen.

§ 2. Bevölkerungszunalime.

Unsere Städte sind im allgemeinen in steter Zunahme ihrer Bevölkerungsziffer begriffen, während bei Landgemeinden die Zunahme der Bevölkerung in der Regel ganz langsam fortschreitet, oft längere Zeit stagniert und in einzelnen Fällen sogar Rückgänge zeigt. Für die Zunahme der Bevölkerung in den Städten sind verschiedene Ursachen wirksam, und zwar zunächst der Überschuß der Geburten Uber die Todesfälle, weiter die Zuwanderung nach der betreffenden Stadt von außen und in letzter Linie die Eingemeindung benachbarter Ortschaften.

Der Zuwachs durch den Überschuß an Geburten gegenüber den Todesfällen vollzieht sich ziemlich regelmäßig, der Zuwachs durch Zuwanderung tritt hauptsächlich in Städten mit größeren industriellen und gewerblichen Betrieben zu Zeiten eines Aufschwunges in die Erscheinung, während durch Eingemeindungen die Bevölkerungszunahme sprungweise aufschnellt.

Der Zuwachs durch Zuwanderung macht sich seit Anfang der siebziger Jahre in stärkerem Maße geltend, d. i. seit dem Beginn des Aufschwunges der industriellen Entwicklung. Unter 100 Bewohnern Preußens lebten 1848 nur 26,5, 1871 schon 32,3 und 1900 55,5 in Städten von mehr als 2000 Einwohnern; ähnlich ist das Verhältnis im Deutschen Reiche. Dabei entfiel der Hauptteil dieser Zunahme auf die Großstädte (über 100000 Einwohner) und die Mittelstädte (20000 bis 100000 Einwohner); sie sind im Durchschnitt um mehr als 20^ gewachsen, während 1890 bis 1900 die Vermehrung der Gesamtbevölkerung 1,14 % betragen hat. Es hat eben ein fortdauerndes Abwandern vom Lande in die Städte und von den kleinen Städten in die mittleren und großen stattgefunden, deren aufsaugende Wirkung anscheinend noch in der Zunahme begriffen ist. Noch deutlicher tritt die Wirkung des Anwachsens der Großstädte und der mittleren Städte in die Erscheinung, wenn man das Verhältnis der Landwirtschaft treibenden Bevölkerung zur gesamten Bevölkerung ins Auge faßt. Während im Jahre 1871 18,65 Millionen Angehörige der Landwirtschaft, das sind 47,3^ der Gesamtbevölkerung Deutschlands, gezählt wurden, waren es im Jahre 1907 nur noch 17,68 Millionen oder 28,6 % der Gesamtbevölkerung. Es hat demnach die Landwirtschaft treibende Bevölkerung bezüglich ihrer absoluten Zahl durch die Abwanderung in die Städte eine Abnahme erfahren, und dieser Unterschied, sowie der Gesamtzuwachs an Bevölkerung in den letzten 36 Jahren, der mit etwa 25 Millionen geschätzt werden kann, ist von Großstädten aufgenommen worden.

Ein ähnlicher Vorgang zeigt sich in Österreich, wo 1900 etwa 41 % der Bevölkerung in Städten lebte; ebenso in Frankreich, wo die Stadtbevölkerung von 24^ im Jahre 1846 auf 40^ im Jahre 1900 gestiegen ist. Noch höher ist dieser Anteil in England; hier erreichte er 1850 schon die Hälfte, 1900 aber 77^ der Gesamtbevölke-ruug. Besonders stark ist London gewachsen und zwar von 3 800000 Einwohnern im Jahre 1881 auf 4500000 Einwohner im Jahre 1901; einschließlich der weiteren, den Polizeibezirk London umfassenden Umgebung zählt es sogar 6 600000 Einwohner. Eine eigenartige Entwicklung zeigt Nordamerika. Hier ist die Stadtbevölkerung seit 1870 von 8 auf 25, gleichzeitig aber auch die Landbevölkerung von 30 auf 50 Millionen gestiegen; ebenso hat infolge der Einwanderung die Bewohnerzahl der kleineren Städte verhältnismäßig starken Zuwachs erfahren. Das auffallendste Beispiel des Wachstums einer Stadt bietet wohl Chicago, welches im Jahre 1837 nur 4000, 1900 aber schon gegen 2 Millionen Einwohner zählte.

Als Maßstab für den Zuwachs einer Stadt wird in der Regel der prozentuale Zuwachs pro Jahr, auf die Bevölkerungsziffer des Vorjahres bezogen, angegeben. Dieser prozentuale Zuwachs bleibt bei gleichmäßiger Entwicklung konstant und verändert sich nur bei außergewöhnlichen Schwankungen der Bevölkerungsziffer durch Zu- oder Abwanderung oder durch Eingemeindung.

Namen der Städte

Bevölkerungszahl Ende Dezember

Zuwachs in Prozenten pro Jahr für die Periode

1861

1875

1910

1861—1875

1875—1910

Hamburg. Breslau. . Dresden . München . Leipzig. . Dortmund Mannheim Heidelberg

175 683 145 589 128 152 130 222 78 495 22 5731) 27116 17 1882)

346 265 239 387 197 262 193 024 127 387 57 763 46 453 22 334

931 035 512 727 548 319 596 467 589 850 214 233 193 928 56 016

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In der vorstehenden Tabelle ist die Bevölkerungszunahme einiger Städte verschiedener Größe für die Periode von 1861 bis einschließlich 1910 dargestellt, und zwar sind die Bevölkerungsziffern und der prozentuale jährliche Zuwachs für die Perioden 1861 bis 1875 und 1875 bis 1910 angegeben. In Abb. 5 ist das Anwachsen der Bevölkerung für einige Städte durch Schaulinien dargestellt, wobei, um den Gang der Bevölkerungszunahme richtiger darstellen zu können, die Bevölkerungszahlen einzelner Zwischenjahre noch Verwendung gefunden haben.

Man sieht aus der Zusammenstellung und Auftragung des Ganges, daß die Bevölkerungsziffern in der ganzen Periode der letzten 40 Jahre in der Hauptsache zunehmende Tendenz, wenn auch in verschiedenem Maße, gezeigt haben, und weiter, daß die Zunahme in den letzten Dezennien der Periode eine verhältnismäßig größere war als vorher. Es liegt auch durchaus kein Grund vor zu der Annahme, daß das Anwachsen der Städte für die nächste Zukunft aufhören werde, wenn auch vielleicht der Zuwachs sich etwas geringer stellen sollte.

!) berechnet aus der Bevölkerungszunahme zwischen den Jahren 1860—1863.

1833-1864.

Abb. 5. Anwachsen der Bevölkerung in einigen deutschen Städten.

600000

580000

jMünchen /; Leipzig

560000

54-0000

Dresden

520000

Breslau

500000

4-80000

4-60000

44-0000

420000

400000

380000

r/i i/

360000

340000

320000

j/

300000

280000

260000

240000

-7

220000

200000

Dortmund

Mannheim

180000

160000

140000

120000

■100000

i)7

80000

60000

Heidelberg

No

CO

C3

1870

1872

1874

9Z81

1878

10881

1882

1884

9881

1888

1890

3681

1894

9681

8691

0061

1902

1904

1906

9061

1910'

Man hat, um den durch das übermäßige Anwachsen der Städte sich einstellenden Mißständen zu steuern, verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen, wie beispielsweise das Verlegen der industriellen Anlagen auf das Land, doch alle diese Vorschläge haben sich bis jetzt als wenig wirksam erwiesen. Man wird daher bei der Festsetzung der Leistungsfähigkeit einer zu errichtenden Wasserversorgungsanlage immer damit rechnen müssen, daß die Entwicklung der zu versorgenden Stadt oder Gemeinde in der Zukunft weiter fortschreitet, und wird für die Entwicklung in der nächsten Zukunft mit ausreichender Sicherheit annehmen können, daß sich dieselbe etwa in derselben Weise vollziehen wird, wie sie sich in den letztverflossenen 10 bis 15 Jahren vollzogen hat.

Bei dem heute fast überall, insbesondere aber in Deutschland, vorliegenden umfassenden statistischen Material ist es ein leichtes, die Entwicklung der zu versorgenden Städte oder Gemeinden in den letzten 15 bis 20 Jahren zu verfolgen und die mittlere prozentuale Zunahme pro Jahr zu bestimmen. Für die Ermittlung dieses mittleren Jahreszuwachses fallen selbstredend die Jahre außer Betracht, in welchen die Entwicklung durch Eingemeindungen oder andere Umstände sich sprungweise vollzogen hat. Kennt man auf diese Weise die prozentuale mittlere Jahreszunahme, so kann man ohne weiteres die für die nächste Zukunft zu erwartende Bevölkerungszunahme durch Rechnung ermitteln.

Bezeichnet:

Z die Einwohnerzahl einer Stadt zu einem gewissen Zeitpunkt, p die mittlere Jahreszunahme (in Prozenten ausgedrückt und auf 1 Jahr bezogen) der Bevölkerung dieser Stadt während einer längeren, dem vorstehend bezeichneten Zeitpunkte unmittelbar vorangehenden Zeitperiode, Zn die voraussichtliche zukünftige Einwohnerzahl der Stadt nach Ablauf von n Jahren von dem Zeitpunkte ab gerechnet, zu welchem die Bevölkerungsziffer gleich Z war,

so bestehen zwischen den genannten Größen nachstehende Gleichungen:

p — 100 n = log Zn - log Z

los(1 + w)

Diese Gleichungen ermöglichen, die voraussichtliche Bevölkerungsziffer Zn nach n Jahren bei bekanntem mittleren Jahreszuwachs p, oder auch umgekehrt den mittleren Jahreszuwachs p für die Periode von n Jahren, oder schließlich die Anzahl n der Jahre zu berechnen, nach welchen eine Bevölkerungszahl Zn voraussichtlich erreicht sein wird.

Die auf diese Weise berechneten zukünftigen Bevölkerungszahlen werden mit den später in Wirklichkeit erreichten um so besser übereinstimmen, je weniger sich die Verhältnisse der Zeitperiode, welche zur Bestimmung des mittleren Jahreszuwachses dienten, in der Zukunft ändern. Man wird daher für jeden Einzelfall sorgfältig zu erwägen haben, ob die die Entwicklung der letzten Jahre bedingenden Verhältnisse voraussichtlich Änderungen erleiden, und diesen entsprechend Rechnung tragen müssen. Zu diesen für die Entwicklung einer Stadt wichtigen Bedingungen gehören die Erschließung neuer Bauterrains, die Schaffung neuer Verkehrswege, die Eingemeindung von Nachbarorten usw.

In der zukünftigen Entwicklung einer Stadt hat man aber zwei Perioden zu unterscheiden, und zwar die nächste Zukunft, d. h. die nächsten 15 bis 20 Jahre, und die weitere Zukunft, die sich zeitlich nicht begrenzen läßt. Für die nähere Zukunft, für welche die geplante Wasserversorgungsanlage in ihrem ersten Umfang ausreichen soll, wird man die voraussichtliche Bevölkerungszunahme nach den vorentwickelten Grundlagen ohne Schwierigkeiten ermitteln können. Für die weitere Zukunft aber, die nur die Richtlinien für eine später ins Auge zu fassende Vergrößerung geben soll, ist man angewiesen, die einschlägigen Faktoren schätzungsweise zu ermitteln.

§ 3. Erforderliche Druckhöhe.

Die Druckhöhe, unter welcher das Wasser in dem zu versorgenden Gebiete zur Verteilung gelangen soll, richtet sich hauptsächlich nach den Zwecken, denen dasselbe zu dienen hat. Für eine Stadt handelt es sich in dieser Beziehung in erster Linie darum, daß die städtische Wasserversorgungsanlage neben ihrer ersten und obersten Aufgabe, Wasser in allen, selbst den obersten Stockwerken der Häuser der Stadt zur Abgabe bringen zu können, auch Feuerlöschzwecken dienen soll, wie dieses von einer zentralen Wasserversorgung gefordert werden muß. Die beiden vorgenannten Verwendungszwecke stellen aber verschiedene Anforderungen an die Druckhöhe.

Für die Zwecke der häuslichen Versorgung genügt ein Druck, der imstande ist, das Leitungswasser im höchsten bewohnbaren Stockwerk mit einer genügenden Geschwindigkeit dem Zapfhahn entströmen zu lassen. Der für diese Zwecke ausreichende Druck, der nach Thiem »bürgerlicher Versorgungsdruck« genannt wird, richtet sich ausschließlich nach der Höhe der Häuser und wird je nach der in den verschiedenen Städten üblichen Bauweise mit 20 bis 25 m Uber dem höchsten Punkt des Versorgungsgebietes ausreichend bemessen sein. Für Großstädte mit hohen Häusern und weit zurückreichenden Hintergebäuden wird man den bürgerlichen Versorgungsdruck höher bemessen und mit mindestens 30 m Uber Straßenpflaster bewerten müssen.

Die zur Verwendung des Wassers zu Feuerlöschzwecken erforderliche Druckhöhe ist verschieden je nach der Art, wie das Wasser der städtischen Leitung zu Löschzwecken verwendet wird, bzw. welche Ansprüche die Feuerwehr in dieser Richtung stellt. Nach den Gepflogenheiten der Feuerwehr in den mit Wasser bereits versorgten Orten haben sich zwei verschiedene Verwendungsarten herausgebildet, und zwar:

1.    wird das Wasser städtischer Hydranten nur dazu benutzt, die Feuerspritzen zu speisen, und den letzteren fällt dann die Aufgabe zu, das Wasser unter entsprechendem Druck auf das brennende Objekt zu werfen;

2.    wird das Wasser aus den städtischen Hydranten direkt mittels Schlauchleitung und Strahlrohr zur Bekämpfung des Feuers verwendet ohne Beihilfe von Spritzen oder ähnlichen Apparaten.

Im ersten Falle erscheint der bürgerliche Versorgungsdruck als vollständig ausreichend; er ist auch ausreichend für die Speisung von sog. Privatfeuerhähnen oder Privathydranten in sämtlichen Stockwerken, die eine große Sicherheit gegen Feuersgefahr bieten, da sie es ermöglichen, sofort bei Ausbruch eines Feuers größere Wassermengen zur Bekämpfung desselben zur Verfügung zu stellen und so den Brand in der Entstehung zu unterdrücken. Tatsächlich wird dadurch in den meisten Fällen der Brand verhütet, und darauf kann die Erfahrung zurückgeführt werden, daß mit Einführung der Wasserleitung allgemein die Anzahl der Brände abnimmt.

Für den zweiten Fall, die direkte BekämpfuDg des Feuers durch das Wasser der städtischen Hydranten ohne Zuhilfenahme von Spritzen, ist der bürgerliche Versorgungsdruck jedoch nicht mehr ausreichend; für diesen Fall muß das Wasser der städtischen Leitung unter größerem Druck bereitgestellt werden, der sich näherungsweise aus der folgenden Rechnung ermitteln läßt.

Für die Höhe des Hauptgesimses eines Hauses Uber Straßenpflaster kann man, je nach der Bauweise, 15 bis 20 m rechnen. Nimmt man die gegenseitige Entfernung der städtischen Hydranten zu rund 100 m an, so ergibt sich, wenn das Brandobjekt sich in der Mitte zwischen zwei solcher Hydranten befindet, die Schlauchlänge bis zum Hauptgesims zu 65 bis 70 m. Der Druckverlust in dem Schlauch für die Förderung von ca. 6 Sekundenlitern, der normalen Leistungsfähigkeit eines Hydranten, beträgt ca. 0,1 m pro lfd. m, für die gesamte Schlauchlänge also 6,5 bis 7 m. Die Erzeugung eines 10 bis 15 m hohen Strahls aus dem Strahlrohr erfordert bei 20 mm Durchmesser de& Mundstücks und 6 Sekundenliter Förderung eine Druckhöhe von 11 bis 17,5 m, so daß sich die insgesamt erforderliche Druckhöhe wie folgt ergibt:

15,0 bis 20,0 m 6,5 »

Höhe des Hauptgesimses über Straßenpflaster

7,0

Druckverlust in der Schlauchleitung ....

17,5

Druckhöhe zur Erzeugung eines Strahls von 10 bis 15 m Höhe 11,0

32,5 bis 44,5 m

In Großstädten mit hohen Häusern und weit zurückreichenden Hintergebäuden reicht auch der Druck von 44,5 m unter Umständen für eine wirksame direkte Bekämpfung des Feuers nicht mehr aus und derselbe muß auf ca. 50 m erhöht werden. Die Anforderung an eine Wasserleitung, das Feuer mittels der Hydranten direkt wirksam bekämpfen zu können, bedingt demnach eine Erhöhung des Druckes gegenüber dem bürgerlichen Versorgungsdruck um 12,5 m bei kleineren, 15 m bei größeren Städten und 20 m bei Großstädten. Gestattet die hohe Lage der Bezugsquelle des Wassers die Zuführung desselben unter diesem erhöhten Druck, ohne nennenswerte Mehrkosten zu verursachen, so wird man unbedenklich das Wasser unter diesem erhöhten Druck zur Verteilung bringen. Ist man aber gezwungen, das Wasser künstlich zu heben, so erfordert die größere Druckhöhe auch vermehrte Betriebskosten, die nachstehend näher ermittelt werden sollen, um den wirtschaftlichen Einfluß der Vergrößerung der Druckhöhe genau bewerten zu können.

Bezeichnet:

S die Kosten des Betriebes einschließlich Verzinsung und Amortisation pro PS und Stunde,

K die Hebungskosten für 1 cbm Wasser und 1 m Förderhöhe, und zwar einschließlich der anteiligen Beträge für Zinsen und Amortisation,

Ky die Hebungskosten der betreffenden Anlage für 1 m Förderhöhe pro Tag gerechnet, und

iT₂ die zu 4^ kapitalisierten Hebungskosten Ku so erhält man die Hebungskosteu K für 1 cbm Wasser auf 1 m Förderhöhe zu

75x 3,6    270'

Die Betriebs- und Amortisationskosten pro PS und Stunde S sind je nach der Art des Motors und nach der Größe desselben verschieden. Da es sich hier aber nur

darum handelt, ungefähre Zahlen zu erhalten, so können bezüglich der Verschiedenheit des Motors Mittelwerte angenommen werden, während man der Größe desselben dadurch Rechnung trägt, daß man diese Betriebskosten für Städte von drei verschiedenen Größen, und zwar für Städte unter 10000 Einwohnern, für Städte mit etwa 100000 Einwohnern und für Großstädte mit etwa 1 Million Einwohnern berechnet. Die diesen Verhältnissen entsprechenden täglichen Fördermengen können mit 500, 10000 und 100000 Tagescbm angenommen werden, und unter diesen Voraussetzungen ergeben sich für die Hebungskosten die nachstehenden Zahlenwerte:

Fördermenge pro Tag cbm

Hebungskosten K für 1 cbm und

1 m Förderhöhe

Hebungskosten für 1 m Förderhöhe

Kapitalisierte

Hebungskosten

pro Tag K\

pro Jahr

Ki

Mk.

Hk.

Mk.

Mk.

500

10000

100000

0,00080

0,00040

0,00035

0,4

4,0

35,0

146

1460 12 775

3 650 36 500 319 375

45 625.— bei 500 cbm Tagesleistung 547 500.— » 10000    »

» 6387 500.— > 100000    »

Die vorstehend kapitalisierten Betriebskosten beziehen sich nur auf 1 m Förderhöhe; rechnet man aber, daß die zur direkten Bekämpfung des Feuers aus Hydranten erforderliche Druckerhöhung bei kleinen Städten 12,5 m, bei mittleren Städten 15 m und bei Großstädten 20 m beträgt, so ergeben sich die zur Erzeugung dieser größeren Druckhöhe erforderlichen kapitalisierten Mehrbetriebskosten für kleinere Städte zu Mk.

» mittlere > Großstädte

Bei kleineren Städten, bei denen die Baukosten ohnehin verhältnismäßig, d. h. auf den cbm Tagesleistung bezogen, größere sind, mögen die durch den erhöhten Betriebsdruck bedingten größeren Betriebskosten vielleicht nicht so schwer ins Gewicht fallen, bei mittleren Städten und Großstädten machen sie sich aber wirtschaftlich doch in einer Weise nachteilig fühlbar, daß es am Platze scheint, dieser wirtschaftlichen Mehrbelastung gegenüber die Vorteile kritisch zu beleuchten, welche die direkte Bekämpfung des Feuers aus Hydranten bietet.

Zunächst ist in dieser Beziehung zu bemerken, daß, wie aus den statistischen Nachweisen (vgl. Zusammenstellung der Mengen und Verteilung des Wassers für öffentliche Zwecke, S. 15 § 1) hervorgeht, die zu Feuerlöschzwecken einschließlich der Übungszwecke der Feuerwehren verbrauchten Wassermengen gegenüber dem Gesamtverbrauch fast verschwindende sind; der weitaus überwiegende Teil des Wassers wird also ganz nutzlos unnötig hoch gehoben, da die Vermehrung des Leitungsdruckes für die übrigen Zwecke der Wasserversorgung einen sonstigen Vorteil nicht bietet, ausgenommen vielleicht für die ebenfalls fast verschwindende Verwendung des Wassers zu motorischen Zwecken.

Ferner ist zu berücksichtigen, daß man für den Fall eines Brandes zur direkten Bekämpfung des Feuers nur die nächsten Hydranten heranziehen kann, während die weiter entfernten wegen des großen Druckverlustes nicht mehr wirksam arbeiten können, wogegen zur Speisung der Feuerspritzen selbst noch sehr entfernt liegende Hydranten nutzbar gemacht werden können. Zur Bekämpfung des Feuers durch Feuerspritzen kann demnach die Wasserleitung unvergleichlich größere Wassermengen trotz des geringeren Leitungsdruckes zur Verfügung stellen, als bei direkter Bekämpfung durch Hydranten mit höherem Druck. Schließlich ist noch darauf hinzuweisen, daß selbst bei Vorhandensein eines höheren Druckes ein Hydrant nie und nimmer in der Lage ist, eine Feuerspritze zu ersetzen; denn letztere ist transportabel, und der Hydrant ist es nicht. Die Feuerspritze kann an jeder beliebigen Stelle wirksam sein, während bei den Hydranten die Leistung mit der Entfernung der Brandstätte von den Hydranten rasch abnimmt. Die Feuerwehr kann deshalb selbst bei großem Druck in der Leitung die Feuerspritze niemals entbehren, besonders in Rücksicht darauf, daß es sich oft um Brandstellen handelt, z. B. in Hinterhäusern, die für Hydranten schwer erreichbar sind, und in Rücksicht darauf, daß bei Bränden von großem Umfange die Zahl der zur Verfügung stehenden wirksamen Hydranten zu gering ist.

Vorstehende Ausführungen zeigen, daß die direkte Bekämpfung des Feuers durch Hydranten keinerlei Vorteile, wohl aber erhebliche Nachteile gegenüber der Verwendung von Feuerspritzen bietet, und daß überdies die Feuerwehr selbst bei ausreichendem Druck die Feuerspritze nicht entbehren kann. Es scheint daher die durch die Erzeugung des höheren Druckes bedingte wirtschaftliche Mehrbelastung nicht gerechtfertigt, da bei Verwendung von Feuerspritzen der bürgerliche Versorgungsdruck vollständig ausreicht. Dieser Schlußfolgerung entsprechen auch die Erfahrungen, die man mit der Verwendung der bestehenden Wasserleitungen zu Feuerlöschzwecken gemacht hat, und man findet einen den bürgerlichen übersteigenden Versorgungsdruck nur bei solchen Anlagen, bei denen dieser erhöhte Druck Mehrkosten nicht erfordert, während man in völliger Übereinstimmung mit der Feuerwehr und deren Erfahrungen sich in fast allen Fällen, wo es sich um künstliche Hebung des Leitungswassers handelt, mit dem bürgerlichen Versorgungsdruck begnügt. In vereinzelten Fällen, insbesondere bei der Versorgung von Fabriken, ist die Einrichtung getroffen, daß in Brandfällen durch geeignete Vorkehrungen (Ausschaltung des Hochbehälters oder Anwendung eines Standrohres usw.) der Leitungsdruck eine vorübergehende erhebliche Steigerung erfährt. Voraussetzung für die Anwendbarkeit des Verfahrens ist aber ein verhältnismäßig eng begrenztes Versorgungsgebiet und die Anordnung der Pumpstation in unmittelbarer Nähe desselben. Bei größeren Städten mit einem weitverzweigten Rohrnetz und größerer Entfernung der Pumpstation vom Versorgungsgebiet ist dieses Verfahren aber nicht anwendbar, deshalb findet man auch diese Einrichtung bei städtischen Versorgungsanlagen bei uns sehr selten.

In Nordamerika, wo man im allgemeinen im Zusammenhang mit der hohen Bauart der Häuser den Leitungsdruck erheblich höher hält als bei uns und wo eine Druckhöhe von 50 m etwa als mittlerer Wert anzusehen ist, finden sich Einrichtungen zur Erhöhung des Druckes in Brandfällen häufiger und kommen dort Steigerungen des Druckes um 50 bis sogar, 120 m vor. In der Regel wird diese Druckerhöhung durch vermehrte Leistung der Pumpen unter Anwendung von Standrohren oder durch Ausschaltung der gewöhnlichen und Einschaltung höher gelegener Behälter bewirkt.

Hier ist auch noch der Versorgung eines Stadtbezirks von London mit stark gepreßtem Wasser zu gedenken. Der Druck in dem 65 km langen Leitungsnetz beträgt 527 m (52,7 kg für den qcm), und es wurden 1892 wöchentlich 18 bis 20000 cbm zum Betriebe von Hebezeugen, Pressen usw. abgegeben; eine ähnliche Anlage findet sich in Birmingham. Zürich besitzt seit Jahren eine besondere, in einem »industriellen Quartier« sich verzweigende Leitung für Triebwasser, welche unter verstärktem Drucke steht.

Wegen der größeren Bequemlichkeit, welche die Anwendung des elektrischen Stromes bietet, ist jedoch auf die Schaffung ausgedehnter neuer Anlagen dieser Art kaum mehr zu rechnen.

Die auf Grund der vorstehenden Erwäguugen für ein Versorgungsgebiet als notwendig und ausreichend ermittelte Druckhöhe stellt das Minimum des Druckes dar, der im Rohrnetz herrschen soll. Den Druck im Rohrnetz bei völliger Ruhe des Wassers in demselben nennt man den statischen, den Druck beim Gange der Pumpen oder beim Zufluß durch natürliches Gefälle und gleichzeitigem Verbrauch den dynamischen Druck. Der statische Druck, der in der Hauptsache von der Höhenlage des Hochbehälters abhängt, wird nur annähernd erreicht und ist für einen gewissen Punkt des Versorgungsgebietes gleich der Höhendifferenz zwischen diesem Punkt und dem Wasserspiegel im Behälter. Der dynamische Druck dagegen ist ein sehr wechselnder und von dem Gange der Pumpen und dem jeweiligen Verbrauch abhängig und erreicht sein Minimum in den Stunden des größten Verbrauchs. Zur näherungsweisen Bestimmung des dynamischen Druckes dienen die sogenannten Druckkurven, die man erhält, wenn man den Druck für verschiedene Punkte der Hauptverteilungsstränge für die größte Stundenabgabe rechnet und die Punkte gleichen Druckes durch Kurven miteinander verbindet unter Berücksichtigung des in den zwischen liegenden Verteilungssträngen auftretenden Druckverlustes. Aus der Differenz zwischen der Kote der Druckkurve und der Kote des betreffenden Punktes ergibt sich dann näherungsweise die dynamische Druckhöhe für den betreffenden Punkt, die nicht geringer sein darf, als der oben erörterte bürgerliche Versorgungsdruck.

In den meisten Fällen wird man von der umständlichen Berechnung dieser Druckkurven Abstand nehmen und sich damit begnügen können, die dynamische Druckhöhe für die höchsten Punkte und für jene Punkte zu berechnen, die vermöge ihrer Lage größeren Druckverlust voraussetzen lassen.

Bei einem Versorgungsgebiet, das große Höhendifferenzen aufweist, wird naturgemäß der Leitungsdruck ein sehr verschiedener werden. In Rücksicht auf die Betriebssicherheit, das ist auf das Dichthalten der Muffen, der Hauszuleitungen und insbesondere der Zapfhähne, ist ein Versorgungsdruck, der 5 bis 6 Atm. überschreitet, nicht zu empfehlen; man zieht es daher vor, in solchen Fällen zur Vermeidung der mit dem überhohen Druck verknüpften Übelstände das Versorgungsgebiet bezüglich seiner Höhenlage in verschiedene Zonen zu teilen. Durch diese Zoneneinteilung wird im Falle der künstlichen Hebung noch der weitere Vorteil erreicht, daß das Wasser für die tiefer gelegenen Zonen nicht unnötig hoch gehoben wird, wogegen allerdings besondere Anlagen für die Hebung und Zuleitung erforderlich werden, die es nötig erscheinen lassen, die gegenseitigen Vor- und Nachteile in jedem einzelnen Falle gewissenhaft zu erwägen.

§ 4. Beschaffenheit des Wassers.

1. Physikalische Eigenschaften, chemische Zusammensetzung, Gehalt an Kleinlebewesen.

Für die Beurteilung der Beschaffenheit eines Wassers sind dessen physikalischen und chemischen Eigenschaften, also Aussehen, Farbe, Geruch, Geschmack, Temperatur usw. einerseits, der Gehalt an fremden Bestandteilen mineralischer oder organischer Natur andererseits maßgebend. Die genaue Ermittlung dieser Eigenschaften ist Aufgabe des Bakteriologen und Chemikers, doch ist es auch für den Techniker unerläßlich, die Anforderungen, die man heute an die Beschaffenheit des Wassers stellt, zu kennen, da dieselben für die Ermittlung der Bezugsquelle von maßgebendem Einfluß sind. Die Anforderungen an die Beschaffenheit eines Wassers bestimmen sich im allgemeinen lediglich nach dem Gebrauchszwecke. Ein Wasser, das zum Trink- und zum Hausgebrauch bestimmt ist, soll farb- und geruchlos und glanzhell sein, eine niedere» möglichst konstante Temperatur von etwa 9 bis 12° C und einen angenehm erfrischenden Geschmack besitzen. Der Gehalt an mineralischen Stoffen, insbesondere der durch die Härte des Wassers ausgedrückte Gehalt an Kalk und Magnesia, ist, solange derselbe gewisse Grenzen nicht überschreitet, für die Eignung eines Wassers als Trinkwasser ziemlich belanglos. Absolut ausgeschlossen vom Trink- und Hausgebrauch sind solche Wässer, die durch tierische oder menschliche Abfallstoffe verunreinigt oder selbst nur der Gefahr einer solchen Verunreinigung ausgesetzt sind, und es gilt heute als Hegel, daß nur solche Wässer den Häusern zugeleitet werden dürfen, die gesundheitlich vollständig einwandfrei sind. Werden in einem Versorgungsgebiet Trink- und Nutzwasser gesondert zugeführt, sind also zwrei Leitungen mit Wasser von verschiedenen Eigenschaften vorhanden, so soll es als Regel gelten, daß in die Häuser zum Trink- und Hausgebrauch nur gesundheitlich einwandfreies Wasser eingeleitet werden soll, während das Brauchwasser zur Deckung des Bedarfs für Industrie, Gewerbe und öffentliche Zwecke dient.

Für die Beurteilung eines Wassers hinsichtlich seiner Eignung zu industriellen und gewerblichen Zwecken, also als Brauchwasser, ist die Härte ausschlaggebend. Zu diesem Zwecke kann ein Wasser nicht weich genug sein, während Klarheit, Reinheit, Temperatur und die übrigen für ein Trinkwasser unentbehrlichen Eigenschaften für das Brauchwasser weniger ins Gewicht fallen.

Unter »Härte« des Wassers versteht man dessen Gehalt an Kalk bzw. kohlensaurem Kalk und dessen äquivalenter Menge Erdalkalimetalle, besonders Magnesiasalze. Man unterscheidet Gesamthärte, bleibende Härte und vorübergehende Härte.

Die Gesamthärte bezeichnet die Härte des Wassers bei gewöhnlicher Temperatur, die bleibende Härte die Härte des Wassers in gekochtem Zustande und die vorübergehende Härte den Unterschied zwischen Gesamt- und bleibender Härte, also die Härte, welche das Wasser beim Kochen verliert. Die Härte wird in deutschen, französischen oder englischen Härtegraden ausgedrückt, und zwar entspricht 1 deutscher Härtegrad 1 Teil Kalk bzw. dessen Äquivalent Magnesia usw. in 100000 Teilen Wasser, 1 französischer Härtegrad 1 Teil kohlensauren Kalk bzw. dessen Äquivalent in 100000 Teilen Wasser und 1 englischer Härtegrad ebenfalls 1 Teil kohlensauren Kalk in 70000 Teilen Wasser oder 1 Teil Kalk bzw. dessen Äquivalent in 125000 Teilen Wasser.

Dementsprechend sind:

Härtegrade = 179 französische = 125 englische Härtegrade, »    =56 deutsche

70

80

= 143 französische

100 deutsche 100 französische 100 englische

Für die Verwendbarkeit eines Wassers zu Brauchzwecken ist die Gesamthärte maßgebend, wenn das Wasser im gewöhnlichen Zustand zur Verwendung kommt. Dagegen kommt die bleibende Härte in Betracht, wenn es sich um die Verwendung des Wassers in gekochtem Zustande handelt. Beim Kochen verlieren die doppelkohlensauren Kalk- und Magnesiaverbindungen einen Teil ihrer Kohlensäure und fallen als schwer löslicher einfachkohlensaurer Kalk und einfachkohlensaures Magnesia aus. Diese Niederschläge bilden in den Dampfkesseln den sog. Kesselstein, deshalb legt man bei Kesselspeisewasser besonderen Wert auf geringe Härte bzw. auf geringe vorübergehende Härte. Die Härte des Wassers ist auch von großem Einfluß auf die Verwendung des Wassers zu Waschzwecken hinsichtlich des Seifenverbrauchs, da die Stearinsäure der Seife zunächst den Kalk und die Magnesia des Wassers ausscheidet, bevor der Uberschuß der Seife zu Wasch zwecken wirksam wird. Die von dem Kalk- und Magnesiagehalt verbrauchte Seifenmenge beträgt für 10 Härtegrade im Liter 1,2 g, im cbm 1,2 kg, ist also bei hartem Wasser immerhin sehr erheblich.

Wässer mit weniger als 10 deutschen Härtegraden pflegt man im Sprachgebrauch als weiche Wässer, solche mit 10 bis 20 deutschen Härtegraden als mittelharte Wässer und Wässer mit über 20 deutschen Härtegraden als harte Wässer anzusprechen.

Das Wasser einer städtischen Wasserleitung soll als Trink- und Brauchwasser verwendbar sein, und deswegen ist große Härte keine erwünschte Beigabe. Wenn man auch von einer Grenzzahl für die Härte des Wassers nicht sprechen kann, so darf man doch wohl sagen, daß man Wässer von über 30 deutschen Härtegraden für die Verwendung zu städtischen Wasserversorgungen, wenn irgend möglich, vermeiden soll. Daß Wässer mit größerer Härte aber ohne Nachteil für die Gesundheit zur Wasserversorgung dienen können, zeigt das Beispiel einer Reihe von Städten, deren Leitungswasser 30° Härte übersteigt, und diesbezüglich sei hier nur Göttingen mit 45 Härtegraden und das thüringische Städtchen Bürgel mit 103 Härtegraden angeführt. Letztere Stadt dürfte nach Gärtner¹) wohl das härteste Trinkwasser haben, das bekannterweise in Verwendung steht.

Das Meteorwasser enthält, wenn es an die Oberfläche der Erde gelangt, nahezu keine mineralischen Bestandteile, es nimmt dieselben erst beim Durchsickern durch die Bodenschichten auf. Man kann daher aus der chemischen Zusammensetzung des Wassers einen Rückschluß auf dessen Herkunft ziehen. Dementsprechend zeigt auch die Erfahrung, daß Wässer aus Granit, Gneis, Basalt, Tonschiefer usw. durchaus weich sind, während die Wässer aus den aus Kalk bestehenden Formationen, Dolomiten, Kreide, Kalksanden usw., durchaus mittelhart oder hart sind. Das Fluß- und Bachwasser hat durch seine Bewegung und Berührung mit der atmosphärischen Luft seine vorübergehende Härte größtenteils verloren und ist deshalb erheblich weicher als das die Fluß- und Bachläufe speisende Grund- oder Quellwasser.

Die gelösten Bestandteile unserer Wässer bestehen, von Mineralquellen und Meerwasser abgesehen, in der Hauptsache aus Kalzium, Magnesium und Natrium in den verschiedenen Verbindungen, weiter aus Eisen, Mangan, Chlor, Ammoniak, Schwefelsäure, Salpeter- und salpetriger Säure und Kohlensäure; ferner finden sich an Gasen atmosphärische Luft und Kohlensäure dem Wasser beigemengt bzw. von diesem gelöst.

Reines Wasser soll im allgemeinen in 1 1 nicht mehr als nachstehende Teile der einzelnen Stoffe in mg enthalten²):

1.    500 Teile mineralische und organische, bei dem Verdampfen auf dem Wasserbade zurückbleibende Stoffe,

2.    180 bis 200 Teile Erdalkalimetalloxyde (Kalziumoxyd und Magnesiumoxyd),

3.    20 bis 30 Teile Chlor, bzw. 33 bis 50 Teile Kochsalz,

4.    80 bis 100 Teile Schwefelsäure (S0₃),

0 Gärtner, Klin. Jahrbuch 1902, 9.

²) Nach T iemann-Gärtners Handbuch der Untersuchung und Beurteilung der Wässer. Bearbeitet von "Walter und Gärtner. 4. Auflage. Braunschweig 1895. S. 4 und 751.

5.    5 bis 15 Teile Salpetersäure (N₂0₅),

6.    Ammoniak und salpetrige Säure entweder gar nicht oder in kaum nachweisbaren Spuren;

7.    die in 1 1 reinen Wassers vorhandenen organischen Stoffe sollen nicht mehr als 8 bis höchstens 10 Teile Kaliumpermanganat reduzieren.

Klut¹) gibt für gute Trinkwässer der norddeutschen Tiefebene die nachstehenden

Grenzwerte :

Abdampfrückstand unter 300 mg im Liter,

Chlorgehalt unter 30 mg im Liter,

Schwefelsäuregehalt (S0₃) unter 60 mg im Liter,

Salpetersäuregehalt (N₂0₅) bis zu 30 mg im Liter,

Kaliumpermanganatverbrauch (KMn0₄) unter 12 mg = 3 mg Sauerstoff im Liter.

Die vorstehenden Zahlen sind keineswegs als Grenzwerte im engeren Sinne zu betrachten, sondern sollen nur einen Anhalt geben für die Beurteilung eines zu untersuchenden Wassers. Je nach den örtlichen Verhältnissen kann der Gehalt an einzelnen Bestandteilen die vorstehenden Zahlen erheblich überschreiten, insbesondere bei Bestandteilen, die an sich unschädlich sind.

Der Gehalt an Chlor ist an sich unschädlich, solange derselbe auf den Salzgehalt des Bodens oder auf die Beeinflussung durch salzhaltige Grund- oder Flußwässer zurück-geführt werden kann. Hier ist die Grenze nur dadurch gezogen, daß man verlangen muß, daß das Wasser nicht nach Salz schmecken soll. Die Grenze für die Geschmacksempfindung liegt bei Kochsalz nach Rubner²) bei etwa 350 mg, während für Chlormagnesium diese Grenze bei dem Gehalt von 90 bis 110 mg im Liter liegt. Ein gegenüber den oben genannten Grenzzahlen erhöhter Chlorgehalt kann aber auch organischen Ursprungs sein, d. h. auf menschliche Abfallstoffe zurückgeführt werden. Deshalb ist es erforderlich, bei solchen Wässern unzweifelhaft festzustellen, daß der Chlorgehalt nicht auf Verunreinigung zurückzuführen ist.

Das gleiche gilt von dem Vorhandensein von Ammoniak und salpetriger Säure, die zwar an sich angesichts der äußerst geringen Mengen, in denen dieselben Vorkommen, direkt unschädlich sind, aber durch ihr Vorhandensein doch zur Vorsicht mahnen, da beide Stoffe auf das Vorhandensein organischer Faul- bzw. Zersetzungsprozesse hinweisen und deshalb auch als Indikatoren dienen. Wässer, die mit Ammoniak und salpetriger Säure behaftet sind, sind daher eingehend darauf zu untersuchen, ob diese Beimengungen der Verunreinigung durch tierische oder menschliche Abfallstoffe zuzuschreiben oder auf harmlosen organischen Ursprung zurückzuführen sind.

Weitere Bestandteile des Wassers sind Eisenverbindungen, die zwar selbst beim Vorkommen in größerer Menge nicht gesundheitsschädlich wirken — es sei diesbezüglich nur auf die vielen eisenhaltigen Heilquellen verwiesen —, die Verwendbarkeit des Wassers aber durch eine Reihe unangenehmer Nebenerscheinungen doch sehr beschränken. Eisenhaltiges Wasser ist in der Natur durchaus keine Ausnahme, sondern man findet dieses Vorkommen sehr häufig. Das Grundwasser der ganzen norddeutschen Tiefebene zeigt in der Regel einen höheren oder geringeren Eisengehalt, desgleichen die Grundwässer in den diluvialen Schichten des Rheintals, sowie die Grund- und Quellwässer aus den verschiedensten geologischen Formationen.

Der Eisengehalt im Wasser entstammt dem im Erdreich vorhandenen Eisen, welches in der Regel als Eisenoxyd oder Eisenoxyd-Hydrat auftritt. Das Eisenoxyd wird durch die Einwirkung der Zersetzung organischer Stoffe, welche für diesen Vorgang Sauerstoff absorbieren, reduziert und in Oxydul Ubergeführt, welches durch die Kohlensäure des Gfrundwassers in das im Wasser lösliche doppelkohlensaure Eisenoxydul übergeführt und als solches von dem Grundwasser in Lösung aufgenommen wird. Entnimmt man dieses eisenhaltige Wasser dem Untergrund, so zeigt es sich zunächst glanzhell und farblos und unterscheidet sich von eisenfreiem Wasser nur durch den je nach dem Gehalt an Eisen mehr oder weniger in die Erscheinung tretenden tintenartigen Beigeschmack. Bei längerem Stehen an der Luft zerfällt das doppelkohlensaure Eisenoxydul jedoch in Kohlensäure und Eisenoxyd, und dieser Prozeß zeigt sich äußerlich zunächst durch ein Opalisieren des Wassers, dem in einiger Zeit das Ausscheiden des unlöslichen Eisenoxyds in Form von rostbraunen Flocken folgt. Das Uber dem Niederschlag verbleibende Wasser ist inzwischen wieder kristallhell und auch eisenfrei geworden. Diese Ausscheidung des Eisens, die sich beim Kochen in erheblich beschleunigtem Maße vollzieht, ist es, welche die Verwendung des eisenhaltigen Wassers zum Waschen und vielen industriellen und gewerblichen Zwecken ausschließt. Im Rohrnetz städtischer Leitungen setzt das eisenhaltige Wasser im Laufe der Zeit sein Eisen ab, wodurch unangenehme Trübungen des Leitungswassers und schließlich eine Verengung der Leitungsquerschnitte herbeigeführt werden. Die größte Gefahr für städtische Leitungen bietet das eisenhaltige Wasser aber dadurch, daß der Eisengehalt den Nährboden für verschiedene, speziell in der norddeutschen Tiefebene häufig vorkommende Algen, wie der Leptothrix ochracea und der Chrenotrix polyspora bildet und dadurch das Wuchern dieser Algen im Rohrnetz ermöglicht, wodurch die Benutzung des Leitungswassers, wie die Erfahrungen seinerzeit beispielsweise in Berlin und anderen Städten gezeigt haben, geradezu unmöglich gemacht wird. Diese vorgenannten unangenehmen und schädlichen Folgen des Eisengehaltes zeigen sich erst bei einem gewissen Eisengehalt des Wassers, den man nach den heutigen Erfahrungen etwa zu 0,1 bis 0,2 mg im Liter annehmen kann, während ein Eisengehalt, der unter dieser Grenze bleibt, das Wasser in seiner Verwendbarkeit nicht beeinträchtigt. Wässer mit einem höheren Eisengehalt als 0,2 mg im Liter können nur dann zu Wasserversorgungszwecken Verwendung finden, wenn das Eisen vorher ausgeschieden bzw. entsprechend vermindert wird, wofür die heutige Technik über eine Reihe zuverlässig wirkender Methoden verfügt.

In der Natur kommt das Eisen aber nicht nur in der Form von doppelkohlensaurem Eisenoxydul im Wasser vor, sondern findet sich auch an Huminstoflfe gebunden. Diese humus- und huminsauren Eisenverbindungen geben dem Wasser einen gelblichbraunen Stich und einen moorigen Geschmack und machen es deshalb zum Trinkgebrauch minderwertig. Auch diese Verbindungen müssen ausgeschieden werden, wenn ein derartiges Wasser für städtische Leitungen Verwendung finden soll.

Häufig findet man in Verbindung mit dem Eisengehalt auch das Vorhandensein von Schwefelwasserstoff, der sich durch seinen Übeln Geruch bemerkbar und dadurch das Wasser zu Trinkzwecken untauglich macht. Die Entstehung des Schwefelwasserstoffes im Wasser ist darauf zurückzufiihren, daß durch die Oxydation bzw. Zersetzung der organischen Stoffe im Untergrund die vorhandenen Sulfate in Sulfite übergeführt werden, aus denen sich unter Mitwirkung der Kohlensäure des Wassers oder der Luft Schwefelwasserstoff entwickelt. Schwefelwasserstoff ist aber aus dem Wasser ohne Schwierigkeit durch Lüftung auszuscheiden.

Die vorgeschilderte Entstehung des Eisengehaltes macht es erklärlich, daß, je nachdem die dabei mitwirkenden Ursachen mehr oder weniger wirksam sind, auch der Eisengehalt im Wasser in bezug auf Menge ein sehr wechselnder ist, und zwar zeigt sich, daß dieser Eisengehalt oft bei räumlich eng benachbarten Punkten, sowie an ein und demselben Punkte in verschiedenen Tiefen unter der Erdoberfläche ein sehr verschiedener ist. Man kann daher Uber den Eisengehalt eines größeren Entnahmegebietes bezüglich seiner Menge erst urteilen, wenn man denselben für eine größere Reihe von einzelnen Punkten und für verschiedene Tiefen bestimmt hat.

Neben den gelösten festen Bestandteilen enthält das Wasser in der Regel auch Gase in Lösung, wie Luft, Sauerstoff und freie Kohlensäure.

Die freie atmosphärische Luft ist ein Gemisch von Sauerstoff (ca. 21^) und Stickstoff (ca. 79^), dem in der Regel noch Kohlensäure und Wasserdampf beigemengt sind. Die im Wasser gelöste Luft enthält in der Regel mehr Sauerstoff als die Luft der freien Atmosphäre, deshalb ist auch die Bodenluft durch Abgabe eines Teiles ihres Sauerstoffes meist sauerstoffarmer und dafür kohlensäurereicher als die Luft der freien Atmosphäre. Bei höherem Gehalt an gelösten Gasen zeigen die damit behafteten Wässer häufig aggressive Eigenschaften, die sich durch zerstörende Angriffe auf einzelne Metalle wie Blei, Eisen, Kupfer, Zink, Zinn und auf Zement äußern. Durch solche Wässer werden guß- und schmiedeeiserne Rohre ebenso wie verzinkte oder verzinnte schmiedeeiserne Rohre und Bleirohre direkt korrodiert und der Zementverputz in Hochbehältern angegriffen und zerstört.

Während die metallösenden Eigenschaften solcher Wässer bei guß- oder schmiedeeisernen Rohren nur eine mit der Zeit bis zur Unbrauchbarkeit sich steigernde Zerstörung der Rohre herbeiführen, liegt bei den so vielfach, insbesondere bei Hausleitungen, in Verwendung stehenden Bleirohren die Gefahr vor, daß die giftig wirkenden Bleilösungen bei den dieses Wasser genießenden Personen mehr oder minder schwer verlaufende Bleivergiftungen herbeifuhren, wie dieses in vielen Fällen unzweifelhaft nachgewiesen ist, beispielsweise in Dessau, Wilhelmshaven und anderen Orten. Man findet vielfach Grenzzahlen für den Bleigehalt im Wasser, der noch als ungefährlich anzusehen ist, angegeben; diese Grenzzahlen schwanken zwischen 0,35 und 1 mg im Liter, es scheint jedoch ratsam, diese Zahlen mit Vorsicht aufzunehmen, da der Bleigehalt je nach dem längeren oder kürzeren Stehen des Wassers in den Rohren ein schwankender sein wird. Man wird vielmehr gut tun, bei Wässern, welche derartige bleilösende Eigenschaften zeigen, die Ursachen dieser Erscheinung durch geeignete Vorkehrungen zu beheben und nur solches Wasser dem Versorgungsgebiet zuzuführen, das diese Eigenschaft nicht mehr zeigt.

Das Verhalten der Wässer in bezug auf ihre Fähigkeiten, Metalle zu lösen, und ihre sonstigen aggressiven Eigenschaften ist verschieden, jedoch ist die Ursache dieses oft bei gleichem Gehalt an freier Kohlensäure verschiedenen Verhaltens heute noch nicht endgültig festgestellt. Man darf jedoch annehmen, daß das Vorhandensein von freiem Sauerstoff und freier Kohlensäure, wobei der erstere die lösende Wirkung einleitet, als die tätige Ursache anzusehen ist, während die übrigen Bestandteile im Wasser die Wirkungen dieser Ursache zum Teil eindämmen, zum Teil erhöhen. Jedenfalls hat man das Augenmerk auf das Vorhandensein von freiem Sauerstoff und freier Kohlensäure zu richten, da bei Wässern ohne diese Beimengungen aggressive Eigenschaften nicht beobachtet worden sind. Ein geringer Gehalt an freier Kohlensäure bis etwa 7 bis 8 mg im Liter scheint in dieser Beziehung unschädlich zu sein.

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

Der Gehalt an Humus- und Huminsäure, der das Aussehen und den Geschmack des Wassers recht unangenehm beeinflußt, scheint auch die metallösenden Eigenschaften damit behafteter Wässer zu erhöhen.

In Wässern, die einen hohen Gehalt an Kalkverbindungen aufweisen, also mittelharten und härteren Wässern, findet sich freie Kohlensäure in größeren Mengen selten vor, da die Kohlensäure bereits bei der Lösung des Kalkes während der Wanderung des Wassers durch kalkreiche Bodenschichten bzw. bei der Überführung des unlöslichen kohlensauren Kalkes in den löslichen doppelkohlensauren Kalk gebunden wird und als halbgebundene Kohlensäure unschädlich ist. Bei weichen Wässern dagegen findet sich häufig ein hoher Gehalt an freier Kohlensäure und auch freiem Sauerstoff, und deshalb sind weiche Wässer unter allen Umständen auf ihren Gehalt an diesen Gasen eingehend zu untersuchen.

Neben dem Gehalt an unbelebter organischer Substanz birgt das Wasser meist Kleinlebewesen und deren Keime. Die im Wasser vorkommenden Kleinlebewesen scheiden sich in solche Arten, die dem menschlichen Organismus gegenüber harmlos sind, und solche, die, wenn sie in den menschlichen Organismus eingedrungen sind, als Krankheitserreger wirken. Diese letzteren nennt man pathogene Bakterien oder Keime, zu denen die Cholera- und Typhusbazillen, sowie die Erreger verschiedener anderer Infektionskrankheiten gehören.

Die in unseren Gegenden im Wasser einheimischen Bakterien und Keime sind durchweg in bezug auf den menschlichen Organismus unschädlich; die im Wasser etwa vorkommenden pathogenen Keime sind nicht im Wasser entstanden, sondern entstammen dem Verdauungstrakt des Menschen, können also nur dadurch in das Wasser gelangen, daß menschliche Abfallstoffe demselben zugeführt werden. Das Oberflächenwasser ist in erster Linie solchen Verunreinigungen ausgesetzt, und deshalb ist diesem gegenüber auch entsprechende Vorsicht geboten.

Unter der selbstverständlichen Voraussetzung, daß pathogene Keime nicht vorhanden sind, wird man doch Wässer mit größerer Keimzahl von der Verwendung für menschliche Genußzwecke ausschließen, weil mit der Größe der Keimzahl auch die Anzahl der Arten wächst und damit die Gefahr, daß pathogene Keime darunter Vorkommen können, eine größere ist. Man nimmt heute allgemein an, daß etwa 100 Keime im Kubikzentimeter Wasser noch als zulässig anzusehen sind, und diese allerdings ganz willkürlich gegriffene Zahl scheint sich bisher ganz gut bewährt zu haben. Bezüglich der Keimzahl ist aber noch zu bemerken, daß die Bestimmung derselben an ganz frisch entnommenen Proben durchgeführt werden muß, weil eine Wasserprobe, die einige Zeit, selbst in keimdicht verschlossenen Gefäßen, aufbewahrt wird, ein rasches Anschwellen der Keimzahl zeigt. Wässer, die bei der bakteriologischen Untersuchung weniger als 8 bis 10 Keime zeigen, sind als keimfrei anzusehen, weil selbst bei der größten Vorsicht und Fertigkeit bei der Probeentnahme ein Hinzutreten von Keimen aus der Luft fast nicht auszuschließen ist.

Bei der Bewegung des Wassers durch filtrierende Bodenschichten werden die Kleinlebewesen jedoch zurückgehalten, deshalb findet man das in einer gewissen Tiefe erschlossene Grundwasser in der Regel keimfrei. Nach den bisherigen Erfahrungen genügt es für das Wasser, einen Weg von 4 bis 5 m in vertikaler oder horizontaler Richtung durch filtrierende Bodenschichten zurückzulegen, um keimfrei zu werden, und es behält diese Eigenschaft dauernd, wenn nicht verunreinigende Zuflüsse hin-zutreten.

In epidemiologischer Beziehung spielt die Wasserleitung eine bedeutende Bolle. Es ist klar, daß im Falle der Verseuchung der Bezugsquelle eines städtischen Wasserwerkes durch pathogene Keime die Wasserleitung den geeignetsten und sichersten Weg für die Zuführung der Krankheitserreger in den Körper der Abnehmer bildet. Deshalb erscheint es auch naheliegend, daß umgekehrt die Ursache für eine besonders rasch und allgemein auftretende Epidemie in der Wasserleitung gesucht und für diese Fälle sogar eine besondere Bezeichnung »Wasserepidemie« geprägt wurde. In bezug auf Choleraepidemien scheint der Verdacht, daß dieselben durch das Wasser der städtischen Leitungen entstanden bzw. verbreitet worden sind, ein begründeter zu sein, während in bezug auf Typhus die Fälle, in denen man dem Leitungswasser direkt das Verschulden an dem Entstehen und der Ausbreitung der Epidemie nachweisen konnte, recht vereinzelte sind.

Die große Choleraepidemie, welche im Sommer und Herbst des Jahres 1892 in Hamburg gewütet und ca. 18000 Personen befallen hat, von denen etwa 8000 mit Tod abgegangen sind, kann mit gutem Kecht auf das Wasser zurückgeführt werden. Damals wurde Hamburg in der Hauptsache noch mit unfiltriertem, nur in Absitzbecken von den gröbsten mechanischen Beimengungen gereinigtem Elbwasser versorgt, welches voraussichtlich infiziert war, und zwar durch die Abgänge von cholerakrankem Schiffspersonal. Charakteristisch für den Verlauf der Epidemie, die sich explosionsartig in wenigen Tagen, nachdem die ersten Erkrankungen an Cholera festgestellt wurden, über ganz Hamburg verbreitete, ist der Umstand, daß die Epidemie sich nur auf die politischen Grenzen der Stadt Hamburg beschränkte und auf die engbenachbarte, mit Hamburg gewissermaßen aneinandergewachsene Stadt Altona nicht Übergriff. Die Stadt Altona wurde im Jahre 1892, wie noch heute, auch mit Elbwasser versorgt, aber mit filtriertem, und zwar recht sorgfältig filtriertem Elbwasser, was wohl als Grund dafür angesehen werden kann, daß die Cholera an den Grenzen von Altona Halt machte, da das Leitungswasser in Altona von den Cholerabazillen durch die Filtration befreit war. Cholerabazillen wurden im Jahre 1892 im Hamburger Leitungswasser nicht nachgewiesen, wohl aber bei dem Wiederaufleben der Choleraepidemie, wenn auch in kleinem Umfang, im Jahre 1893, wo es gelang, im Elbwasser und im städtischen Leitungswasser Choleravibrionen nachzuweisen. Bei objektiver Prüfung kann weder der mangelnde Nachweis von Cholerabazillen im Jahre 1892 gegen die Verbreitung durch die Wasserleitung, noch der gelungene Nachweis derselben im Jahre 1893 für die Verbreitung geltend gemacht werden. Der mangelnde Nachweis findet eine genügende Erklärung durch die damals wenig entwickelten Methoden der bakteriologischen Untersuchung auf Cholerakeime, andererseits kann es nicht wundernehmen, wenn in der Elbe Cholerabazillen gefunden wurden, nachdem die Cholera monatelang in Hamburg gewütet und jedenfalls unter den Rekonvaleszenten und Genesenen eine Reihe von »Bazillenträgern« und »Dauerausscheidern« zurückgelassen hat, welche Vibrionen der Cholera asiatica mit ihren Abgängen dem Abwasser aufgegeben haben, das in die Elbe geleitet wird. Auf diese Weise ist das Vorkommen von Cholerabazillen in der Elbe und demensprechend auch im Leitungswasser vollständig ausreichend erklärt. Dem weiteren Einwand, daß die Choleraepidemie in Hamburg im Jahre 1893 trotz der im Leitungswasser nachgewiesenen Cholerabazillen keine größere Ausdehnung genommen hat, kann aber entgegengehalten werden, daß im Jahre 1893 die Stadt Hamburg in epidemiologischer Beziehung, d. h. in bezug auf Behandlung und Beschränkung der Cholera, unvergleichlich besser ausgerüstet war wie im Jahre 1892 bei dem ganz unerwarteten plötzlichen Auftreten

und der enorm raschen Verbreitung der Seuche; insbesondere ist daraufhinzuweisen, daß das Leitungswasser seit der Epidemie im allgemeinen nur in gekochtem Zustand genossen wurde, und weiter, daß auch in bezug auf Wasserversorgung eine Besserung durch Niederbringen einer Reihe von Straßenbrunnen, welche artesisches Wasser liefern, geschaffen wurde.

Eine der größten Typhusepidemien, welche in Deutschland beobachtet wurden, war die, welche das vom Wasserwerk Gelsenkirchen gespeiste Versorgungsgehiet im Herbst des Jahres 1901 heimgesucht hat. Diese Epidemie mit rund 3200 Krankheitsund etwa 350 Todesfällen wurde zunächst ohne weiteres darauf zurückgeführt, daß seitens des Wasserwerkes infolge der nicht ausreichenden Ergiebigkeit der Brunnenanlage unfiltriertes Ruhrwasser dem Brunnenwasser beigemischt wurde. In der gerichtlichen Verhandlung, welche gegen die für diesen Vorgang verantwortlich gemachten Personen durchgeführt wurde, ist die Tatsache, daß zur Zeit der Typhusepidemie unfiltriertes Ruhrwasser mittels eines Stichrohres dem Fluß entnommen und dem Versorgungsgebiet zugeführt wurde, festgestellt worden. Diese Inanspruchnahme des Stichrohres bzw. die Beimischung von Ruhrwasser ist aber auch vor der Typhusepidemie wiederholt erfolgt, wenn Wassermangel drohte, ohne daß in gesundheitlicher Beziehung nachteilige Wirkungen im Versorgungsgebiet beobachtet werden konnten. Von besonderem Interesse in epidemiologischer Beziehung war die Feststellung, daß sich das gesamte Versorgungsgebiet in bezug auf Verbreitung der Typhusepidemie in zwei Teile scheiden ließ; von diesen wurde zuerst nur der eine Teil von der Epidemie ergriffen und vollständig verseucht, während der andere Teil zunächst seuchenfrei blieb und erst nach Ablauf mehrerer Wochen langsam verseucht wurde, obwohl, wie ebenfalls festgestellt werden konnte, das Wasser, welches dem zunächst von der Epidemie verschont gebliebenen Teil des Versorgungsgebietes zugeführt wurde, einen verhältnismäßig größeren Zusatz an Ruhrwasser enthielt, wie das Wasser, welches dem zuerst vom Typhus ergriffenen Teil des Versorgungsgebietes zugeführt wurde. Nach diesen einwandfreien Feststellungen konnte, wie auch das richterliche Urteil in diesem Prozeß erkannt hat, zwischen der Entstehung und Verbreitung des Typhus im Versorgungsgebiet des Gelsen-kirchener Wasserwerkes und der Wasserleitung bzw. der Beimischung von unfiltriertem Ruhrwasser ein ursächlicher Zusammenhang nicht als erwiesen angesehen werden.

Es kann daher die von Koch und seiner Schule aufgestellte und vertretene »Trinkwassertheorie des Typhus«, wonach auftretende Typhusepidemien ohne weiteres bezüglich ihrer Entstehung und Verbreitung auf das Leitungswasser zurückzuführen sind, nicht als uneingeschränkt zutreffend angesehen werden. Andererseits hat sich aber auch die »lokalistische Theorie« v. Pettenkofers, wonach Typhus- und Cholerabazillen sich nur auf einem besonders dazu geeigneten Boden und unter gewissen Bedingungen entwickeln können und auf diese Weise in den menschlichen Organismus gelangen, nicht zur allgemeinen Geltung durchringen können, so daß man heute noch nicht in der Lage ist, die Ursache für die Entstehung von Typhusepidemien mit Bestimmtheit anzugeben.

Es würde hier im Rahmen eines technischen Handbuches zu weit führen, auf diese beiden Theorien weiter einzugehen und weitere Beispiele von Epidemien, deren Entstehung in dem einen oder anderen Sinne gedeutet werden kann, anzuführen. Nur der Umstand soll noch Erwähnung finden, daß in einzelnen Städten, wie beispielsweise Zürich und München, durch die Einführung einer zentralen Wasserversorgung tatsächlich der früher in diesen Städten endemisch gewesene Typhus verschwunden ist, während andere Städte diese Besserung ihrer gesundheitlichen Verhältnisse erst durch die Einführung einer richtigen Entwässerung erreicht haben.

Für den mit dem Bau und Betrieb von Wasserversorgungsanlagen betrauten Techniker ergibt sich aber aus dem Vorstehenden ohne weiteres, daß die Wasserbezugsquelle unter allen Umständen gegen Verunreinigung durch menschliche Abfallstoffe in einer Weise gesichert werden muß, die eine solche Gefahr auf alle Fälle ausschließt. Wichtig für die zu treffenden Schutzmaßregeln ist die rechtzeitige Erkenntnis des Zusammenhanges der ins Auge gefaßten Bezugsquelle mit Oberflächen- bzw. Tagwasser, welches immer der Gefahr der Verunreinigung ausgesetzt ist. In dieser Beziehung leistet eine gründliche Untersuchung der betreffenden Wasserbezugsquelle und insbesondere die bakteriologische Untersuchung des Wassers die besten Dienste. Schwankungen in der Temperatur des Wassers der ins Auge gefaßten Bezugsquelle lassen, wenn sie gewisse Grenzen überschreiten, auf die Möglichkeit des Zusammenhanges mit Oberflächenwasser schließen, geben aber in dieser Richtung keine absolute Sicherheit, da je nach den klimatischen Verhältnissen und der Lage der betreffenden Bezugsquelle nennenswerte Temperaturschwankungen auch bei Grund- und Quellwasser, das von Oberflächenwasser unbeeinflußt ist, beobachtet worden sind. Dagegen läßt ein höherer Keimgehalt bei Grund- oder Quellwasser und insbesondere ein wechselnder Keimgehalt mit Sicherheit auf eine Beeinflussung durch Tagwasser schließen. Zeigt die bakteriologische Untersuchung Kleinlebewesen, die nur im menschlichen Verdauungstrakt Vorkommen, wie beispielsweise das Bacterium coli, so kann daraus mit Sicherheit auf die Verunreinigung durch menschliche Abfallstoffe geschlossen werden und auf die dadurch gegebene Gefahr, daß auf diese Weise pathogene Keime in das betreffende Wasser gelangen können. Das Bacterium coli, das an sich nicht pathogen ist, kann im allgemeinen als Kriterium dafür angesehen werden, ob menschliche Abfallstoffe in das betreffende Wasser gelangt sind, und deshalb gilt in neuerer Zeit, insbesondere bei einigen französischen Filterwerken¹), das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Bacterium coli im Filtrat als Maßstab für die genügende oder ungenügende Filtration des Wassers. Diese Anschauung hat gewiß ihre Berechtigung, da man mit einiger Sicherheit annehmen darf, daß ein Filtrat, welches das im Rohwasser vorhandene Bacterium coli nicht mehr enthält, auch auf denselben Ursprung zurückzuführende pathogene Keime nicht mehr enthalten dürfte.

Zeitweilig auftretende Trübungen bei Grundwasser oder Quellen nach heftigen oder andauernden Regengüssen oder nach der Schneeschmelze lassen zunächst mit einiger Wahrscheinlichkeit auf einen direkten Zusammenhang mit Oberflächen- bzw. Tagwasser schließen. Dieser Rückschluß kann mit völliger Sicherheit gezogen werden, wenn mit der Trübung auch ein gleichzeitiges Anschwellen der Keimzahlen konstatiert wird. Trübungen können bei Quellen, die beispielsweise den Klüften eines feinkörnigen weichen Sandsteins entstammen, auch ohne jeden Zusammenhang mit Oberflächenwasser dadurch entstehen, daß bei der größeren Ergiebigkeit dieser Quellen die erhöhte Geschwindigkeit feine Sandpartikelchen mitreißt und dadurch die Trübung bewirkt. Die Frage, ob die bei Grund- und Quellwässern zeitweise auftretenden Trübungen von Oberflächenwasser herrühren, kann daher nur durch die bakteriologische Untersuchung endgültig beantwortet werden.

Zum Schluß sei noch mit einigen Worten der Teniperatur des Wassers gedacht. Für die Zwecke einer städtischen Wasserleitung soll das auch zu Genußzwecken dienende Wasser eine möglichst konstante und niedere Temperatur haben. Diese Voraussetzung

q Marboutin, Annales de l’Observatoire Municipal Ville de Paris 1908 IX.

kann nur bei Grund- oder Quellwasser zutreffen, da der Wärmegrad des Oberflächen-wassers in den verschiedenen Jahreszeiten und sogar auch in den einzelnen Tagesstunden großen Schwankungen unterworfen ist. Filtriertes Flußwasser wird daher niemals als Genußmittel angesprochen werden können.

Die Temperaturschwankungen des Oberflächenwassers vollziehen sich im großen und ganzen parallel den Schwankungen der Lufttemperatur. Flüsse, in deren Quellgebieten Gletscher vorhanden sind, zeigen in dieser Richtung in ihren Oberläufen Ausnahmen, da im Sommer das Gletscher wasser den Wärmegrad des Wassers entsprechend herabsetzt.

Die Temperatur der Grund- und Quellwässer entspricht im allgemeinen den Wärmegraden des Bodens, dem sie entstammen, und zeigt wie die Bodentemperatur selbst verhältnismäßig geringe Schwankungen. Die Bodentemperatur zeigt bekanntlich bis zu einer gewissen Tiefe, in welcher die konstante mittlere Jahrestemperatur erreicht wird, Schwankungen. Von dem Punkte der konstanten mittleren Jahrestemperatur des Bodens, die gleich ist dem Jahresmittel der Lufttemperatur, steigt die Bodentemperatur ziemlich gleichmäßig an. Dadurch erklärt sich auch die hohe Temperatur der aus großen Tiefen aufsteigenden Quellen oder in großen Tiefen erbohrter Grundwässer, die man im allgemeinen mit »Thermalwässer« zu bezeichnen pflegt. Ebenso wird es dadurch erklärlich, daß das durch tiefe Brunnen erschlossene Grundwasser eine angenehmere konstante Temperatur hat, während das Wasser aus flachen Hausbrunnen, in welchen das Grundwasser nur eine geringe Uberdeckung schützender Erdschichten besitzt, größeren Temperaturschwankungen unterworfen ist und im Sommer recht fühlbar warm werden kann.

Durch die Untersuchungen von F. W. Stapff¹) bei den Wässern des Gotthardtunnels hat sich herausgestellt, daß die Temperatur des Grundwassers in der Regel verschieden ist von der des Gesteins, in dem es sich befindet. Stapff hat gezeigt, daß bei 73 Beobachtungen nur ein einziges Mal Grundwasser und umgebendes Gestein die gleiche Temperatur hatten, während in den übrigen 72 Fällen die Temperaturen verschieden waren.

Neben der Verschiedenheit der Temperatur von Gestein und Grundwasser an ein und demselben Punkte zeigt sich auch eine Verschiedenheit in der Zunahme der Bodentemperatur und der Temperatur des Grundwassers bei zunehmender Tiefe. Man unterscheidet deshalb die geothermische und hydrothermische Tiefenstufe und bezeichnet mit der ersteren jene Tiefenabschnitte, die in der Reihenfolge der Erhöhung der Bodentemperatur um je 1° C entsprechen, und mit hydrothermischer Tiefenstufe jene Tiefenabschnitte, welche jeweils einer Erhöhung der Grundwassertemperatur um 1° C entsprechen. Die geothermische Tiefenstufe ist sehr wechselnd, die Werte derselben betragen beispielsweise im Alberti-Schachte zu Pribram in Böhmen²) der Reihe nach 34, 97, 53, 172, 74, 52,8, 68,7, 57,7, 55,9, 135,5 82,7 m. Bei dem Bohrloch für das Wasserwerk Liverpool beträgt dieselbe 71,3 m im Durchschnitt, dagegen hat eine Bohrung bei Sulz am Neckar, welche in den Jahren 1888 bis 1890 von der württem-bergischen Regierung ausgeführt wurde, für die geothermische Tiefenstufe einen Mittelwert von nur 24,08 m ergeben. Die hydrothermische Tiefenstufe ist dagegen viel gleichmäßiger und schwankt etwa um 30,0 m als Mittelwert.

9 F. W. Stapff, Les eaux du Tunnel du St. Gotthard 1891. ²) Hippolyt J. Haas, Quellenkunde.

In bezug auf die physikalischen Eigenschaften, chemische Zusammensetzung und das bakteriologische Verhalten können Grund- und Quellwässer in der Kegel als hygienisch einwandfrei und deshalb als zu Trink- und Brauchwässern gleich gut geeignet angesprochen werden. In den meisten Fällen entsprechen diese Wässer auch noch den höheren Anforderungen, die man an das Wasser als Genußmittel stellt, und sind daher für die Zwecke der städtischen Wasserversorgung besonders geeignet. Tagwässer eignen sich zwar vermöge ihrer meist geringeren Härte sehr gut als Brauchwasser sowie zur Verwendung für industrielle und gewerbliche Zwecke, als Trink- und Brauchwasser erscheinen sie aber vermöge der schwankenden Temperatur und der steten Gefahr der Verunreinigung dem Grund- und Quellwasser gegenüber als minderwertig.

¹

Klut, Berichte d. deutsch, pharmazeut. Gesellsch. 1909, S. 140.

²

23 Ruhner, Viertelj. f. ger. Med. u. öff. San. 3. Folge, 1902, 24, Suppl., 75.

2. Untersuchung des Wassers, Entnahme von Wasserproben.

Die physikalischen Eigenschaften und chemische Zusammensetzung, sowie die Keimzahlen und -arten sind bei dem Tagwasser großen, zum Teil auch periodischen Schwankungen unterworfen. Bei anhaltendem Niederwasser zeigen unsere Flüsse und Bäche, die zu solchen Zeiten fast nur das Wasser der sie speisenden Quellen und Grundwässer abführen, das Maximum an mineralischen Bestandteilen, während bei Hoch-und Mittelwasser der Gehalt an mineralischen Stoffen infolge der starken Verdünnung durch Regenwasser geringer wird. Ebenso wechseln Klarheit und Farbe, Gehalt an Schwebestoffen und Keimgehalt mit den verschiedenen Wasserständen, während die Temperatur des Tagwassers je nach der Tages- und Jahreszeit periodische Schwankungen aufweist. Die chemische und bakteriologische Untersuchung eines solchen Wassers wird deshalb in ihren Ergebnissen immer nur ein Augenblicksbild darstellen; daher ist es zur Beurteilung der Eigenschaften eines solchen Wassers erforderlich, eine Reihe von Untersuchungen bei verschiedenen Wasserständen vorzunehmen, um aus den Ergebnissen dieser verschiedenen Untersuchungen ein Durchschnittsbild zu gewinnen. Die bakteriologische Untersuchung wird aber immer nur ein Augenblicksbild bleiben und zwar sowohl inbezug auf Keimzahlen als auch insbesondere auf Keimarten, weil in das Oberflächenwasser Keime aller Art hineingelangen können.

Grund- oder Quellwässer, welche von Oberflächenwasser nicht beeinflußt und auch gegen sonstige Einwirkungen geschützt sind, zeigen sich in der Regel als keimfrei und hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften und chemischen Zusammensetzung als nahezu konstant. Für solche Wässer genügt eine einmalige Untersuchung, um chemische Zusammensetzung und Keimgehalt festzustellen. Handelt es sich um ein ausgedehntes Grundwassergebiet, so sind diese Untersuchungen allerdings für mehrere Punkte des Gebietes durchzuführen, da das Grundwasser hinsichtlich seiner Zusammensetzung, die zwar für einen und denselben Punkt nahezu konstant bleibt, doch örtliche Verschiedenheiten aufweist.

Vielfach sind Grund- und Quellwässer von Oberflächenwasser beeinflußt, und in diesen Fällen wechselt je nach dem Maß der Beeinflussung auch die chemische Zusammensetzung und der Keimgehalt. Für die Untersuchung solcher Wässer gilt dasselbe, was oben bezüglich der Untersuchung von Tagwässern ausgeführt worden ist.

Die Entnahme der zur Untersuchung erforderlichen Wasserproben ist bei Tag-und Quellwässern in der Regel einfach; bei Grundwässern erfolgt die Entnahme von Wasserproben aus den zur Untersuchung des Untergrundes ausgeführten Bohrlöchern, oder aus den zur Bestimmung der Wassermengen hergestellten Versuchsbrunnen. Die chemische Untersuchung der Wasserproben wird, da die Zusammensetzung des Wassers sich bei dem Transport nicht ändert, im Laboratorium durchgeführt, für die bakteriologische Untersuchung ist es aber im Hinblick darauf, daß die Keimzahlen auch bei keimdicht abgeschlossenen Gefäßen sich sehr rasch vermehren, erforderlich, die Gelatineplatten möglichst unmittelbar nach der Entnahme der Wasserproben anzulegen. Es bedarf wohl keiner besonderen Erwähnung, daß bei der Entnahme von Wasserproben für die bakteriologische Untersuchung alle dabei verwendeten Apparate und Gefäße vorher sterilisiert sein müssen.

Für die Entnahme von Wasserproben aus Bohrlöchern wird das Wasser aus dem Bohrloch zunächst solange abgepumpt, bis dasselbe klar zum Abfluß gelangt. Man hat dabei besonders darauf zu achten, daß das gepumpte Wasser soweit von dem Bohrloch abgeleitet wird, daß eine Versickerung desselben in der nächsten Umgebung des Bohrloches ausgeschlossen ist. Besonders für die bakteriologische Untersuchung ist diese Vorsichtsmaßregel streng zu befolgen, da das einsickernde Wasser aus den oberen Bodenschichten Keime in die Tiefe bringt, wodurch ein ganz falsches Bild von der bakteriologischen Beschaffenheit des betreffenden Wassers gewonnen werden kann. Es ist beispielsweise vorgekommen, daß in Wasserproben, die auf diese unzulässige Weise entnommen worden sind, 500 bis 1000 Keime im Kubikzentimeter, allerdings harmlose Bodenbakterien, festgestellt wurden, obwohl das betreffende Grundwasser, wie sachgemäß entnommene Wasserproben gezeigt haben, keimfrei war.

Durch die Wasserentnahme aus den Versuchsbohrungen wird natürlich infolge der geringen geförderten Wassermenge und der kurzen Dauer des Pumpbetriebes nur ein verhältnismäßig kleiner Teil der Umgebung des Bohrloches in Anspruch genommen, und dementsprechend gibt die Untersuchung der Wasserprobe nur ein Bild der Beschaffenheit des Wassers für diesen Punkt. Bei dem Betrieb eines Versuchsbrunnens werden aber größere Wassermengen längere Zeit hindurch gefördert und ein größeres Gebiet in der Umgebung des Versuchsbrunnens in Anspruch genommen. Es wird daher eine dem Versuchsbrunnen entnommene Wasserprobe gewissermaßen ein Durchschnittsergebnis der Beschaffenheit des Wassers in dem ganzen vom Versuchsbrunnen beeinflußten Gebiet, also ein viel zuverlässigeres Ergebnis liefern, als die Untersuchung der Wasserprobe aus einem Versuchsbohrloch.

Auf künstlichem Wege herbeigefiihrte Veränderungen in der Zusammensetzung des Wassers dienen vielfach dazu, um einen nicht direkt sichtbaren Zusammenhang zwischen zwei an örtlich verschiedenen Stellen auftretenden Wässern nachzuweisen. Man kann diese künstliche Veränderung in der Zusammensetzung entweder durch Einführung von löslichen Substanzen oder durch Einsäen von Bakterien herbeiführen, und der vermutete Zusammenhang zwischen zwei verschiedenen Wässern wird als erwiesen angesehen werden können, wenn die an der einen Stelle eingeführte Substanz oder die eingesäten Bakterien auch an der andern Stelle in die Erscheinung treten. Voraussetzung für einen derartigen Versuch ist aber immer, daß sowohl die eingeführte Substanz als auch die eingesäten Keime schädigende Wirkungen nicht herbeiführen können, da man die Folgen von vornherein nicht übersehen kann. Als Zusatzmittel werden u. a. vielfach Kochsalz oder auch Färbemittel wie Fluoreszin und in der letzten Zeit auch Uranin mit gutem Erfolg verwendet; die Menge des Zusatzes ist in dem Maße größer zu bestimmen, als die Entfernung der beiden in Frage stehenden Gewässer voneinander größer ist.

Auf diese Weise ist auch der vermutete Zusammenhang zwischen Donau und Rhein bzw. Donau und Aach tatsächlich erwiesen worden.

Einen andern interessanten Fall des Zusammenhanges von Flußwasser mit Quellen hat Gärtner anläßlich der im Jahre 1898 in den beiden Städten Weimar und Apolda gleichzeitig aufgetretenen Typhusepidemie klargestellt. Diese beiden Städte, welche in bezug auf Bebauung und Art der Bevölkerung sehr verschiedene Verhältnisse aufweisen, werden aus Quellen versorgt, die im Ilmtale beim Dorfe Oettern oberhalb Weimar entspringen. Diese Quellen sind aber keine eigentlichen Quellen im engeren Sinne, sondern sind zum großen Teil wieder zutage tretendes Ilmwasser, welches etwa

4,5 km oberhalb der Quellen aus der Ilm durch Spalten in den das Flußbett bildenden Wellenkalk eindringt und den Weg bis zum Austritt als »Quelle« unterirdisch zurücklegt.

Diesen zunächst vermuteten Zusammenhang hat Gärtner einwandfrei dadurch nachgewiesen, daß er in der Nähe der Versickerungsspalten sowohl größere Mengen von Kochsalz eingebracht und gleichzeitig auch den Bazillus ruber, der gewöhnlich in der Ilm nicht vorkommt, eingesät hat. Das Kochsalz erschien in den abwärts liegenden, zur Versorgung der Städte Weimar und Apolda dienenden Quellen erst nach 19 Stunden, während der Bazillus ruber bereits 17 Stunden nach der Einführung in dem Wasser der Quellen nachgewiesen werden konnte.

3. Sicherung von Wasserfassungen gegen schädliche Beeinflussung.

Ist es gelungen, für ein gewisses Versorgungsgebiet einwandfreies Grund- oder Quellwasser nachzuweisen, so hat man dafür Sorge zu tragen, daß diese einwandfreie Beschaffenheit des Wassers auch für die Zukunft gewährleistet ist und schädliche Beeinflussungen ferngehalten werden. Bei Quellen kann ein wirksamer Schutz nur dadurch geboten werden, daß man das Einzugsgebiet vor schädlichen Beeinflussungen bewahrt durch Schaffung eines besonderen Schutzbezirkes. Es ist dabei allerdings nicht zu verkennen, daß die richtige Abgrenzung dieses Schutzbezirkes mitunter recht schwierig ist, doch kann diese Frage nur im einzelnen Falle auf Grund eingehender Erhebungen gelöst werden.

Bei günstigen Verhältnissen dürfte ein

Bei Grundwasser liegt die Sache einfacher, denn hier bildet die Uberdeckung des Grundwassers, wenn sie aus wasserundurchlässigen Lehm- oder Tonschichten oder auch aus keimdicht filtrierenden feinen Sanden von genügender Mächtigkeit besteht, einerseits und die eminent filtrierende Wirkung der Bodenschichten andrerseits schon von vornherein einen ausreichenden Schutz gegen schädliche Beeinflussungen von der Oberfläche her. Nichtsdestoweniger empfiehlt es sich doch, bei Grundwasserfassungen bzw. bei Brunnenanlagen, wenn es in Rücksicht auf den Kostenpunkt nicht möglich ist, das ganze für die Wasserfassung in Betracht kommende Terrain zu erwerben, um die einzelnen Brunnen herum genügende Schutzbezirke zu sichern. Je nach der Tiefe des Grundwasserspiegels unter Terrain, der Beschaffenheit der das Grundwasser überdeckenden Schichten in bezug auf Wasserundurchlässigkeit oder Filtrationsfähigkeit und je nach der Korngröße der wasserführenden Schichten selbst ist der Schutzbezirk um den Brunnen geringer oder größer anzuordnen.

Schutzbezirk von ca. 10 m Radius von dem Brunnenmittelpunkt aus beschrieben genügen, während bei ungünstigen Verhältnissen der Schutzbezirk entsprechend größer, bis zu 25 und 30 m Radius gewählt werden soll.

Am besten ist es, den Schutzbezirk dem landwirtschaftlichen Betrieb vollständig zu entziehen, wenn dieses aber nicht angängig, ist doch darauf zu achten, daß menschliche oder tierische Abfallstoffe nicht als Dünger Verwendung finden.

Als allgemeine Schutzmaßregel bei Entnahme von Grundwasser aus Brunnen ist zu empfehlen, innerhalb ein und desselben Wasserstockwerkes das Wasser möglichst aus tieferen Schichten zu entnehmen, um dadurch dem etwa eintretenden Oberflächenwasser einen größeren Weg durch die filtrierenden Schichten des Untergrundes vorzuschreiben.

§ 5. Das Vorkommen des Wassers.

1. Tag- und Bodenwasser.

Das Wasser ist auf unserem Planeten in allen seinen drei Aggregatzuständen vorhanden ; es findet sich auf der Erde, in der die Erde umgebenden Atmosphäre und unter der Erdoberfläche. Sieht man zunächst von dem Wassergehalt in der atmosphärischen Luft, die als Grund- oder Bodenluft auch unter die Erdoberfläche eindringt, ab, so kann man das in flüssiger Form vorkommende Wasser unseres Planeten in Tagwasser einerseits und Boden wasser andererseits scheiden und versteht unter Tagwasser das gesamte Wasser auf und unter Boden wasser das gesamte Wasser unter der Erdoberfläche.

Das Tagwasser zeigt sich unserem Auge entweder in tropfbar flüssiger Form oder als Eis, doch tritt die Eisbildung bei den Gewässern unseres Klimas nur periodisch auf, als Dauerform dagegen bei den Gletschern unserer Gebirge und den Meeren der Polarzonen. Auch das Bodenwasser kommt in tropfbar flüssiger wie in Eisform vor, und es sei bezüglich der letzteren an die großen diluvialen Niederungen der nördlichen Flüsse erinnert, deren Grund wasser bis auf gewisse Tiefen vollständig gefroren ist, welchem Umstande man es zu verdanken hat, daß einige vorzeitliche Tierformen, wie beispielsweise das Mammut, in diesen vereisten Geröllmassen unversehrt bis auf unsere Zeit erhalten worden sind. Neben der tropfbar flüssigen Form, in welcher das Bodenwasser dieselben physikalischen Eigenschaften wie das Tagwasser zeigt und insbesondere dem Gesetz der Schwere folgt, findet man das Wasser im Untergründe auch derart unter dem Einfluß der kapillaren Wirkung der umgebenden Bodenteilchen, daß das Wasser vollständig an die letzteren gebunden scheint.

Die im Untergründe befindlichen Wasserteilchen stehen zunächst unter dem Einfluß verschiedener Molekularkräfte, und zwar der Kohäsion, d. i. der Anziehung, welche die einzelnen Wassermoleküle aufeinander ausüben, und weiter unter dem Einfluß der Adhäsion, d. i. der Anziehung, welche die Wasserteilchen und die mit denselben in Berührung stehenden Bodenteile gegenseitig aufeinander ausüben. Durch die Kohäsion werden die einzelnen Partikelchen eines Wassertropfens zusammengehalten, während durch die Adhäsionskraft die Wasserpartikelchen an den umgebenden Bodenteilchen festgehalten werden.

Wasser, welches sich in einer vertikalen Röhre befindet, steht an den Rohrwänden infolge der Adhäsion stets höher als in der Mitte. Dasselbe Verhalten zeigt das Wasser in den engen Spalten und Hohlräumen des Untergrundes, indem auch hier das Wasser an den Wänden der Spalten und Hohlräume höher zu steigen sucht als im Innern. Treffen sich schließlich die an den Wänden aufsteigenden Wasserteilchen, so fließen sie zusammen, und dadurch erfolgt ein Aufsteigen des Wassers in den Spalten und Hohlräumen, aber nicht in tropfbar flüssiger Form, sondern immer nur durch die Adhäsion zwischen den Wänden und den Wasserteilchen. Dieses Aufsteigen des Wassers nennt man kapillare Erhebung und die ganze Erscheinung Kapillarität.

Für eine kreisförmige, zylindrische, vertikale Röhre vom Durchmesser d berechnet sich die mittlere Erhebungshöhe h an der benetzten Rohrwand nach der folgenden empirischen Formel:

? _ 30 (1 — 0,002 t) d    ’

wobei t die Temperatur des Wassers in Zentigraden bedeutet, h und d in Millimetern ausgedrückt sind. Man sieht aus dieser Formel, daß die kapillare Erhebung eine um so größere wird, je geringer der Durchmesser der Röhre ist.

In Übereinstimmung mit dieser Formel ist durch die Beobachtungen v. Kl en z es¹) festgestellt worden, daß das Wasser im Untergrund um so höher kapillar ansteigt, je dichter das Gefüge des Untergrundes ist, d. h. je kleiner die im Untergrund vorhandenen Poren sind. Bei Beurteilung der kapillaren Wirkung im Untergründe ist aber weiter noch zu berücksichtigen, daß es sich hier nicht etwa um parallel gerichtete Hohlräume handelt, sondern daß die Hohlräume sich bezüglich Form und Größe regellos aneinanderschließen, und daß das die Wände dieser Hohlräume bildende Material an sich auch wieder porös ist und dadurch kapillare Wirkungen erzeugt. Übersteigen die Hohlräume im Untergrund eine gewisse Grenze, so hört die kapillare Wirkung auf, und das Wasser wird sich dann in solchen Hohlräumen als tropfbar flüssiger Körper in Ruhe befinden oder bewegen. Die im Untergrund vorhandenen Zwischenräume und Poren kann man dementsprechend in drei Arten scheiden, und zwar in:

1.    Solche Zwischenräume, welche so groß sind, daß sie ein meßbares Aufsteigen des Wassers durch die Kapillarität nicht mehr zulassen. Solche Zwischenräume nennt man nichtkapillare Zwischenräume.

2.    Zwischenräume, welche durch ihre Abmessungen und durch das enge Aneinanderschließen gleichgearteter Hohlräume ein Aufsteigen des Wassers durch kapillare Wirkungen und damit auch ein Festhalten dieses unter der Wirkung der Kapillarität stehenden Wassers an den Bodenteilchen ermöglichen. Diese Zwischenräume nennt man kapillare Zwischenräume.

3.    Die außerordentlich kleinen Hohlräume oder Poren, welche sich in jedem noch so kompakt scheinenden Material finden und auch noch dem kleinsten Teil des Materials eigentümlich sind. Diese kleinen Hohlräume oder Poren werden bei dem Transport eines Materialstückes in der Natur in keiner Weise verändert.

Kapillare und nichtkapillare Zwischenräume sind demnach Merkmale der Schichten, die Poren Merkmale der Einzelbestandteile, aus denen sich die Schichten zusammensetzen.

Die Schichten unseres Untergrundes sind in der Regel in der Weise zusammengesetzt, daß sie sämtliche vorerwähnten drei Arten von Hohlräumen enthalten, insbesondere trifft dieses zu bei den Geröll- oder Geschiebeschichten, die in der Regel Träger von Wasser sind. Hier finden sich nichtkapillare und kapillare Zwischenräume zwischen den einzelnen Geröllstücken von verschiedenster Größe, und diese einzelnen Geröllstücke besitzen wieder für sich kleine Zwischenräume, das sind die Poren derselben.

Den Gesamtinhalt der Hohlräume in einem gewissen begrenzten Teil des Untergrundes nennt man das Porenvolumen. Dasselbe wird in der Regel in Prozenten, d. h. als Verhältnis des Hohlraumes zum Gesamtinhalt des betreffenden Erdkörpers angegeben.

Das Wasser im Untergründe wird vermöge der Kapillarität um so höher an-steigen, je weniger nichtkapillare Zwischenräume im Untergrund vorhanden sind. Die

kapillare Wirkung wird um so stärker, je feiner die einzelnen Bodenteilchen und je enger dieselben aneinander gelagert sind, dagegen nimmt die kapillare Wirkung mit der Zunahme des Porenvolumens ab.

Nach den Versuchen v. Klenzes scheint auch die chemische Beschaffenheit des Wassers einen gewissen Einfluß auf die Kapillarität auszuüben, und zwar kommt hierbei insbesondere der Gehalt an Mineralsalzen in Betracht. Es hat sich hei diesen Versuchen ergeben, daß die kapillare Steighöhe von Salzlösungen im Vergleich zu der kapillaren Steighöhe des destillierten Wassers um so geringer ist, je höher der Konzentrationsgrad der Salzlösung ist.

Zur Bestimmung der Höhe, auf welche das Wasser infolge der Kapillarität im Untergründe aufsteigt, ist die oben angegebene empirische Formel nicht verwendbar, da sich dieselbe nur auf Röhren von geringem Durchmesser bezieht.

Die im Untergrund vorhandenen Zwischenräume und Poren nehmen das Bodenwasser auf, sind also Voraussetzung für das Vorhandensein des letzteren. Die drei oben erwähnten verschiedenen Arten von Zwischenräumen im Untergründe zeigen sich in bezug auf ihre Fähigkeit der Wasseraufnahme verschiedenartig und zwar so, daß das Bodenwasser entsprechend dem Aufenthalt in den verschiedenen Arten von Hohlräumen sich verschieden darstellt und verschieden benannt wird.

Das in den kleinsten Hohlräumen oder Poren eines Gesteins oder Minerals vorkommende Wasser, welches gewissermaßen an das Gestein dauernd gebunden ist, nennt man Bergfeuchtigkeit. Der Gehalt an Bergfeuchtigkeit ergibt sich als Differenz zwischen dem Gewicht eines frisch gebrochenen Mineralstückes gegenüber dem Gewicht, welches dasselbe Mineralstück nach erfolgter Trocknung aufweist. Bergfeuchtigkeit findet sich allenthalben, da es kein Mineral gibt, das ohne Poren wäre. Selbst Mineralien, die sich ganz trocken anfühlen, enthalten einen größeren oder geringeren Grad von Bergfeuchtigkeit. Nach den Untersuchungen von Deiesse¹) ergibt sich die Bergfeuchtigkeit der weißen Kreide im Kreidebecken von Paris zu 19,3 bis 20,7, des tertiären groben Kalkes von Paris zu 23,4, des plastischen Tones zu 19,6 bis 23,2, des Gipses zu 1,5, des grobkörnigen Granits zu 0,37, des Quarzes zu 0,08 Gewichtsprozenten. Man ersieht daraus, daß selbst so völlig wasserundurchlässig scheinende Gesteine wie Granit oder Quarz Wasser als Bergfeuchtigkeit gebunden enthalten. Das Wasser in der Form der Bergfeuchtigkeit entspricht zwar in seiner chemischen Zusammensetzung dem gewöhnlichen Wasser, nicht aber bezüglich seiner physikalischen Eigenschaften, da ihm die tropfbar flüssige Form fehlt.

Das in den kapillaren Zwischenräumen des Untergrundes enthaltene und durch kapillare Wirkungen festgehaltene Wasser nennt man Bodenfeuchtigkeit. Die Bodenfeuchtigkeit hängt bezüglich ihrer Menge nicht nur von den vorhandenen kapillaren Zwischenräumen, sondern auch von anderen, die Bildung der Bodenfeuchtigkeit beeinflussenden Faktoren ab, so daß die Bodenfeuchtigkeit bei sonst gleichen Verhältnissen des Untergrundes nicht nur an verschiedenen Stellen, sondern auch an einer und derselben Stelle zu verschiedenen Zeiten verschieden sein kann. Das als Bodenfeuchtigkeit vorhandene Wasser zeigt in seiner chemischen Zusammensetzung gegenüber dem gewöhnlichen Wasser keine Veränderung; in bezug auf seine physikalischen Eigenschaften unterscheidet es sich aber dadurch, daß es sich zwar der tropfbar flüssigen Form in der Grenzlage nähert, aber noch nicht dem Einfluß der Schwerkraft folgt, da die

r) Del esse in Daubrée. Les eaux souterraines à l’époque actuelle I. 1887.

Wirkungen der letzteren durch die Kapillarität aufgehoben werden. Die Wassermenge, die ein bestimmter Untergrund bei seiner vollen Sättigung als Bodenfeuchtigkeit aufzunehmen vermag, nennt man die Wasserkapazität des betr. Untergrundes. Die Wasserkapazität ist also die Grenze der Wassermenge, welche eine Bodenart als Bodenfeuchtigkeit zurückzuhalten vermag, und sie wird in der Weise durch denVersuch bestimmt, daß man eine gewisse Menge des Bodens in einem Gefäß mit durchlässigem Boden mit Wasser Ubergießt und so lange wartet, als Wasser noch am Boden durchtropft. Die Gewichtszunahme des im Gefäß verbliebenen Bodens gegenüber dem Gewicht desselben vor dem Ubergießen mit Wasser stellt die Wasserkapazität der betr. Bodenart dar. Wenn dieses Experiment auf die natürlichen Bodenverhältnisse übertragen werden soll, ist darauf zu achten, daß das Porenvolumen des Versuches mit dem natürlichen Porenvolumen verhältnismäßig übereinstimmt, da durch die Auflockerung das Verhältnis der verschiedenartigen Zwischenräume im Untergrund geändert wird.

Heinrich¹) ermittelte durch Versuche die Wasserkapazität für nachstehende

Bodenarten :

sehr durchlässigen grobkörnigen Sandboden zu 26,5 Gewichtsproz. oder 39,0 Volumproz.

38,3

sandiges, mäßig fruchtbares Gartenland .    . » 43,9

» 43,3 » 274,0

Hierzu ist zu bemerken, daß es sich bei diesen Versuchen nur um geschichtetes Material der bezeichneten Arten handelte. Übersteigt die Wasserkapazität das Porenvolumen, so findet eine entsprechende Volumenvermehrung des Versuchskörpers statt, ein Vorgang, der in der Natur in der Kegel ausgeschlossen ist.

Bei der Besprechung der Kapillarität ist darauf hingewiesen worden, daß die kapillare Wirkung mit der Zunahme des Porenvolumens abnimmt. Dementsprechend nimmt auch die Wasserkapazität mit zunehmendem Porenvolumen ab, und tatsächlich ist durch den Versuch gezeigt worden, daß bei Quarzsanden die Wasserkapazität mit wachsender Korngröße abnimmt.

Nach Dr. G. Wilhelm beträgt:

bei Quarzsand mit der Korngröße . . 0,26 bis 0,29 0,45 bis 0,54 1,25 bis 1,58 mm

31,8 %

bei Lehmmergel mit der Korngröße . 0,54 bis 0,64    0,85 bis 1,15 2,20 bis 2,40 mm

51,4 %

Das in den nicht kapillaren Hohlräumen des Untergrundes befindliche Wasser zeigt neben den chemischen Eigenschaften auch alle physikalischen Eigenschaften, welche dem Wasser in seiner gewöhnlichen Form zukommen. Es ist tropfbar flüssig und gehorcht dem Gesetz der Schwere, so daß es sich in Ruhe oder auch in Bewegung befinden kann. Vermöge dieser Beweglichkeit schließen sich die Wasserteilchen in den nichtkapillaren Hohlräumen aneinander und bilden einen zusammenhängenden Spiegel, der entweder horizontal ist, wenn sich das Wasser in Ruhe befindet, oder eine Neigung nach einer bestimmten Richtung zeigt, wenn das Wasser in Bewegung befindlich ist. Das in den nichtkapillaren Hohlräumen des Untergrundes befindliche tropf

fruchtbaren Kalkboden

sandigen Lehm Torfboden .    .

die Wasserkapazität

die Wasserkapazität .    .

59,7 %

l) R. Heinrich, Die Wasserkapazität des Bodens.

28,4 %

57,6 %

48,6

51,4

55,4

126,0

14,4 X

Grundlehre zur Beurteilung der Ackerkrume,

bar flüssige, der Einwirkung der Schwerkraft gehorchende, den kapillaren Einwirkungen der umgebenden Bodenteilchen entrückte und einen zusammenhängenden Spiegel bildende Wasser wird Grundwasser genannt. Diese vom Verfasser²) gegebene Definition des Begriffes Grundwasser fußt lediglich auf dem Vorkommen und Verhalten des Wassers in physikalischer Beziehung, sie läßt aber die geologische Natur der Schichten, in welchen das Grundwasser vorkommt, außer Betracht, und zwar mit vollem Recht, weil diese wohl das Grundwasser in seiner chemischen Zusammensetzung beeinflussen können, für das Wesen des Grundwassers aber ohne Bedeutung sind.

Steuer³) gibt für den Begriff von Grundwasser die nachstehende Definition:

Grundwasser ist das in lockeren und losen, hauptsächlich in diluvialen, seltener in tertiären und alluvialen Ablagerungen vorkommende Bodenwasser von gleichmäßiger, annähernd dem Jahresmittel entsprechender Temperatur, das frei von mechanisch suspendierten, organischen und unorganischen Bestandteilen ist, und dessen chemische Zusammensetzung bei einer gewissen Gleichmäßigkeit keine Stoffe enthält, die auf frische, von außen kommende Verunreinigungen hinweisen.

Diese Definition ist, abgesehen davon, daß damit der Begriff Grundwasser nur auf das in alluvialen, diluvialen und tertiären Schichten vorkommende Wasser beschränkt wird, schon darum nicht zulässig, weil dadurch Grundwässer, die durch zufällige äußere Einflüsse verunreinigt werden, nicht mehr als Grundwasser angesprochen werden könnten.

An dieser Stelle sollen noch einige Bezeichnungen für gewisse Grundwasservorkommen Erwähnung finden, denen man in der Literatur häufig begegnet, und deren Zusammenhang mit dem oben definierten Begriff Grundwasser dargestellt werden.

Unter Sickerwasser ist solches Grundwasser zu verstehen, welches durch direkte Versickerung atmosphärischer Niederschläge oder von Tagwässern entstanden ist und sich näherungsweise noch an seinem Entstehungsort befindet. Dieses Sickerwasser findet sich daher nur in geringer Entfernung von der Erdoberfläche und zeichnet sich in der Regel durch geringe Härte aus.

In den Dünengegenden findet sich häufig in den oberen Schichten über dem Meeresspiegel süßes Grundwasser von großer Weichheit, welches den atmosphärischen Niederschlägen entstammt und sich gewissermaßen auf dem schwereren salzigen Grundwasser der tieferen Schichten wegen seines geringeren spezifischen Gewichts schwimmend erhält. Dieses Wasser, welches vielfach für die Zwecke der Wasserversorgung nutzbar gemacht worden ist, wird Dünenwasser genannt.

Die Bezeichnung Schichtwasser findet man für das Grundwasser, das die Poren und Zwischenräume von Gesteinsschichten füllt, während man das in den Klüften der Gesteine sich vorfindende Grundwasser als Kluft- oder Spaltenwasser bezeichnet. Für die Hydrologie haben diese beiden letzteren Bezeichnungen keinen besonderen Wert, da sie in der Natur häufig nicht scharf voneinander zu trennen sind.

Häufig findet man das Grundwasser schlechtweg »unterirdische Gewässer« genaunt, welche Bezeichnung auch von der französischen (Eaux souterraines) und italienischen (Acqua sotteranea) Fachliteratur angenommen worden ist.

Von den verschiedenen Arten des Bodenwassers kommt für die Gewinnung nur das Grundwasser in Betracht, da das Wasser sowohl als Berg- wie Bodenfeuchtigkeit an den umgebenden Bodenteilchen haftet.

Die Aufnahmefähigkeit des Untergrundes in bezug auf Grundwasser entspricht dem Porenvolumen, soweit dasselbe nicht durch Berg- und Bodenfeuchtigkeit in Anspruch genommen ist.    Die Grundwassermenge, die eine    Bodenschicht    aufnehmen    kann,    nennt

man das freie    Porenvolumen. Dasselbe gibt    ein Maß für    die    Durchlässigkeit    des

Untergrundes und wird daher vielfach auch direkt als Durchlässigkeit bezeichnet.

Wie sich die im Untergrund enthaltene Bodenfeuchtigkeit zu dem neben derselben vorhandenen Grundwasser in bezug auf Menge stellt, hat Woliny¹) für verschiedene Bodenarten untersucht und dabei die nachfolgend zusammengestellten Ergebnisse gefunden:

in grobem Quarzsand von 1 bis 2 mm Korngröße .    .

in mittelgroßem    Quarzsand von 0,25 bis 0,50 mm    Korngröße

in mittelfeinem    Quarzsand von 0,11 bis 0,17 mm    Korngröße

in feinem Quarzsand von 0,01 bis 0,11 mm Korngröße .    .

in Lehmboden................

Bodenfeuchtigkeit Grundwasser

65 1

95 1

2301

350 1

3501

325 1

3101

2001

1201

2001

Die im Untergrund befindlichen Schichten unterscheidet man in bezug auf die Fähigkeit, Grundwasser aufzunehmen, in durchlässige, das sind solche, welche nichtkapillare Zwischenräume besitzen, und in undurchlässige, das sind solche, welche nur kapillare Zwischenräume und Poren besitzen. Der Gehalt an Bodenfeuchtigkeit kommt bei dieser Unterscheidung nicht in Betracht.

Wasserdurchlässige Schichten müssen nicht unter allen Umständen Wasser enthalten. Trifft letzteres zu, so werden dieselben wasserführende Schichten genannt.

2. Die Atmosphäre und der Kreislauf des Wassers.

Der Kreislauf des Wassers: Niederschläge, Ablauf, Verdunstung und Versickerung, ist an anderer Stelle des Handbuches²) eingehend behandelt, so daß man sich an dieser Stelle unter Hinweis darauf auf eine kurz gedrängte Darstellung dieser Vorgänge beschränken kann.

Unsere Erde ist mit einer Atmosphäre umgeben, die mehr oder weniger Wasser in Dampfform enthält. Dieser Wasserdampf ist die Quelle der atmosphärischen Niederschläge, die als Tau, Regen, Hagel und Schnee auf die Erde niederfallen und dort zum Teil oberirdisch zum Ablauf gelangen, zum Teil versickern und zum Teil wieder durch Verdunstung in die Atmosphäre zurückkehren, welchen Vorgang man den Kreislauf des Wassers nennt.

Den Wassergehalt der atmosphärischen Luft gibt man entweder als absolute Feuchtigkeit, d. i. das Gewicht des Wassers in Gramm in einem Kubikmeter Luft oder als spezifische Feuchtigkeit, d. i. das Gewicht des Wassers in Gramm in einem Kilogramm feuchter Luft an. Die spezifische Feuchtigkeit gibt gleichzeitig den Feuchtigkeitsgehalt in Gewichtspromillen an. Die Aufnahmefähigkeit der Luft in bezug auf Wasser hängt von der Temperatur ab. Wenn die atmosphärische Luft die Wassermenge aufgenommen hat, welche sie bei einer gewissen Temperatur aufnehmen kann,

') Woliny, Forschungen a. d. Gebiete der Agrikulturphysik, Band II, S. 164.

²) Handbuch der Ingenieurwissenschaften III. Teil, 1. Bd., I. Kap. von J. F. Bubendey, 1911.

so nennt man die Luft gesättigt. Der Gehalt an Wasser ergibt sich bei gesättigter Luft und einem Barometerstand von 760 mm für die verschiedenen Temperaturen wie folgt:

bei —20° —15° —10° —5°    0° +5° +10° +15° +20° +25° +30° C

zu

0,94    1,34    2,15    3,16    4,57    6,51    9,14    12,67    17,36    23,52    31,51 g

in 1 cbm

oder 0,77    1,19    1,76    2,59    3,75    5,34    7,51    10,43    14,33    19,47    26,18 g

in 1 kg

Relative Feuchtigkeit ist das Verhältnis der in einem gewissen Zeitpunkt wirklich in der Luft vorhandenen Wassermenge zu der Wassermenge, welche die Luft bei gleicher Temperatur im Zustande der Sättigung hätte aufnehmen können.

Sättigungsdefizit nennt man die Wassermenge, welche bei einer gewissen Temperatur der Luft zur vollen Sättigung derselben noch fehlt.

Taupunkt oder Sättigungspunkt nennt man diejenige Temperatur, bei welcher die Luft mit dem in einem gewissen Zeitpunkt vorhandenen Wassergehalt gerade gesättigt sein würde.

Die atmosphärischen Niederschläge gliedern sich in die Formen von Tau, Reif, Nebel, Rauhreif, Wolken, Regen, Schnee und Hagel.

Tau bildet sich als Niederschlag an der Erdoberfläche, wenn die Luftschicht unter den Taupunkt abgekühlt wird, so daß der Wassergehalt größer wird, als der Sättigung der Luft nach der Abkühlung entspricht. Bei der Taubildung spielt die Bodenfeuchtigkeit eine große Rolle, die es ermöglicht, daß Wasser verdunstet und in die Höhe steigt und dadurch den Feuchtigkeitsgrad der Luft an der Erdoberfläche über den Sättigungspunkt erhöht. Sinkt die Lufttemperatur unter Null, so bildet sich der Reif in analoger Weise wie bei höheren Temperaturen der Tau. Man darf sich den Reif aber nicht etwa als gefrorenen Tau vorstellen, sondern die Reifbildung erfolgt direkt, und hierbei ist noch hervorzuheben, daß der Reif auf der Windseite am stärksten ist, also gewissermaßen dem Winde entgegenwächst, während andererseits der Tau an der dem Winde zugekehrten Seite zuerst abtrocknet.

Der Nebel entsteht nach den Untersuchungen von Coulier und Aitken¹) dadurch, daß der Wasserdampf der Luft sich an den in jeder Luft vorhandenen schwebenden Staubteilchen kondensiert. Durch Verdichtung der Nebel bilden sich Wolken, welche aus Wassertropfen bestehen. Der Nebel bleibt auch bei Temperaturen bis zu 10° unter Null flüssig, wobei das Wasser Uberkaltet ist, ohne feste Formen anzunehmen. Kommt dieser so überkaltete Nebel mit festen Gegenständen in Berührung, so setzt er an denselben sog. Klümpchen ab; diese Erscheinung nennt man Rauhreif.

Geht die Kondensation des Wassers in den Wolken bei gewöhnlicher Temperatur ziemlich rasch vor sich, so entsteht der Regen. Die Geschwindigkeit der fallenden Wassertropfen ist nach den bisherigen Erhebungen im Maximum zu 5 m in der Sekunde ermittelt worden²). Findet die Kondensation des Wassergehaltes in den Wolken bei einer Temperatur unter Null statt, so bildet sich Schnee. Sinkt die Temperatur in den oberen Wolkenschichten erheblich unter Null, so gefrieren die die Wolken bildenden Wassertropfen und kommen als Hagel zur Erde. Beim Hagel findet die sehr erheb-

9 R. v. Helmholtz, Über Nebelbildung, Naturwissenschaftliche Rundschau 1886, S. 69. ²) Meteorologische Zeitschrift 1888.

liehe Abkühlung der betreffenden Wolkenschichten in der Pegel plötzlich und nicht gleichmäßig statt, was zur Folge hat, daß der Hagel häufig gleichzeitig mit Eegen niederfällt, sich manchmal aus dem Eegen entwickelt und auch nicht gleichmäßig, sondern, wie die Erfahrung lehrt, strichweise auf den Erdboden niederfällt.

zwar

Die Beschaffenheit des Eegen- und Schneewassers ist je nach den örtlichen Verhältnissen verschieden. Im Moment seiner Entstehung durch Kondensation der Luftfeuchtigkeit ist das Kegenwasser rein, bei seinem Weg durch die atmosphärische Luft bis auf die Erdoberfläche nimmt es jedoch verschiedene Beimengungen auf, und zum Teil in Lösung, zum Teil in Schwebeform, wie z. B. Staubkörnchen, welch letztere sogar eine Trübung des Eegenwassers bewirken können, wenn sie in größerer Menge vorhanden sind. Die im Eegenwasser befindlichen fremden Stoffe sind zum Teil Gase, die in der atmosphärischen Luft enthalten sind, wie beispielsweise Stickstoff und Sauerstoff, zum Teil aber auch Lösungen fester Körper, und zwar vornehmlich Chloride, Hydrate und Sulfate von Ammonium, Kalzium und Natrium.

Die Niederschlagsmenge ist an verschiedenen Orten verschieden, sie hängt ab von der Höhe des betreffenden Ortes über dem Meere, von der Entfernung des Ortes von diesem und von der Lage des Ortes in bezug auf Windrichtungen und Gebirgszüge.

Die Niederschlagsmenge wird ausgedruckt durch die Eegenhöhe, d. i. die Wasserhöhe, welche die auf einen Punkt niederfallenden atmosphärischen Niederschläge einschließlich Schnee und Hagel in einem gewissen Zeitpunkt erreichen würde, wenn dieselben weder durch Abfluß noch durch Versickerung oder Verdunstung vermindert würden. Je nach dem Zeitraum unterscheidet man jährliche, monatliche, tägliche oder auch stündliche Eegenhöhen, ebenso gibt man zur Bestimmung der Intensität eines Eegenfalles die Dauer desselben und die dieser Zeitdauer entsprechende Eegenhöhe an. Man sagt also beispielsweise: die jährliche Eegenhöhe eines Ortes beträgt 735 mm, oder ein gewisser Eegenfall an einem bestimmten Tage ergab 32 mm Eegenhöhe in 40 Minuten.

Die Intensität der Niederschläge ist eine sehr wechselnde, insbesondere findet man bei heftigen Gewitterregen, daß die Eegenmengen an zwei verhältnismäßig nahe gelegenen Punkten erhebliche Verschiedenheit zeigen. Die manchmal sehr von einander abweichenden Angaben von Eegenmessern in von einander nicht zu weit entfernten Stationen sind aber nicht immer auf die wechselnde Intensität des Eegens zurückzuführen, da sehr oft der Wind die Angaben des Eegenmessers beeinflußt.

Zur Feststellung der Niederschlagsmenge wird der Schnee geschmolzen und die sich ergebende Höhe des Schmelzwassers der Niederschlagshöhe zugezählt. Zur Bestimmung der Dichtigkeit des Schnees dient entweder die Angabe der sog. spezifischen Schneetiefe, d. i. die Schneehöhe, welche eine Wasserschicht von 1 mm Höhe beim Schmelzen liefert, oder die Angabe der Höhe der Wasserschicht, die 1 cm Schneehöhe liefert. Diese letztere Angabe ist gebräuchlicher und auch besser geeignet zur Beurteilung der Wassermenge, welche von einer gewissen Schneeschicht zu erwarten ist.

Die Dichtigkeit der Schneeschicht ist sehr wechselnd, und Hellmann⁴) hat beispielsweise aus 1 cm frischem Schnee 0,8 bis 1,0 mm Wasser, aus 1 cm altem Schnee jedoch bis 4,5 mm Wasser gewonnen. Auf die Dichtigkeit des Schnees hat auch die Temperatur desselben, die mit der Tiefe der Schneeschicht zunimmt, Einfluß. Nach

den Untersuchungen von Pol lack¹) fand derselbe in einer Schneedecke von 0,47 m Tiefe bei einer Oberflächentemperatur von —7,5° C die nachstehenden Temperaturen:

in 0,0    0,05    0,10    0,15    0,20

— 7,5    -6,0    —5,0    —4,5    —1,5

co

0,40    0,47 m Tiefe

+ 0,25    + 0,5° C.

Man sieht daraus, daß bereits bei einer Tiefe von 30 cm der Nullpunkt erreicht ist, und aus dieser Beobachtung erklärt sich ohne weiteres der Umstand, daß der Schnee in den meisten Fällen, besonders wenn derselbe lauge liegt, von unten zu schmelzen beginnt. Da sich dieser Schmelzprozeß sehr langsam abspielt, so kommt dieses Schmelzwasser bei geeigneten Bodenverhältnissen zum größten Teil zur Versickerung, und daraus erklärt sich der günstige Einfluß des Schnees auf die Grundwasserbildung. Die vorstehende Temperaturtabelle zeigt auch, wie allbekannt, daß der Schnee ein sehr schlechter Wärmeleiter ist und als solcher das Eindringen der Kälte in den Erdboden und die Ausstrahlung von Wärme aus dem Boden hindert. Für das Eindringen von Frost in den Boden ist es von großer Wichtigkeit, ob bei dem Eintreten längerer Kälteperioden eine schützende Schneedecke vorhanden ist oder nicht.

Zur Bestimmung der Regenhöhen dienen besondere Apparate, die man Regenmesser, Ombrometer, Udometer, Hyetometer oder Pluviometer nennt. Die verschiedenen Ausführungen dieser Apparate beruhen alle auf dem Grundsatz, die auf eine gewisse Auffangfläche niederfallenden meteorischen Niederschläge zu sammeln und bezüglich ihrer Mengen festzustellen. Die gewöhnlichen Apparate geben nur die Regenhöhen für das Intervall zwischen zwei Beobachtungen. Will man die Dichtigkeit des Regens feststellen, so müssen registrierende Regenmesser, Ombrographen oder auch Regenschreiber genannt, Verwendung finden, welche die Regenmengen fortlaufend verzeichnen und dadurch ein genaues Bild von der Verteilung und Dichtigkeit des Regens geben.

Die Darstellung der Regenmengen für die verschiedenen Punkte eines größeren Gebietes nennt man Regenkarten, aus denen man ersieht, wie überaus unregelmäßig sich die Regenmengen verteilen. Nach den etwas hypothetischen Berechnungen von J. Murray²) sollen auf der gesamten Oberfläche des Festlandes unserer Erde, die beiläufig 145000000 qkm beträgt, jährlich 122500 chkm Wasser als meteorische Niederschläge niederfallen, was einer mittleren Regenhöhe von 844 mm entsprechen würde. Die beobachteten Regenmengen aber entfernen sich sehr erheblich von diesem Mittelwerte, und man kann annehmen, daß etwa ²/₃ der gesamten Regenmenge auf den Teil des Erdkörpers, der zwischen dem 30. Grad nördlicher und dem 30. Grad südlicher Breite gelegen ist, niederfällt, während die Regenhöhe nach den Polen zu erheblich abnimmt.

Die Beobachtungen haben ergeben, daß sich nicht nur die Regenmengen an verschiedenen Punkten sehr unterscheiden, sondern daß auch die gesamte Jahresregenmenge wechselt, und zwar unterscheidet man nasse Jahre mit großen Niederschlagsmengen und trockene Jahre mit geringen Niederschlagsmengen. Es ist weiter durch Beobachtungen festgestellt, daß sich die Niederschlagsmengen auf den verschiedenen Teilen der Erde nicht etwa innerhalb eines Jahres ausgleichen, sondern tatsächlich Unterschiede in den Jahresmengen vorhanden sind, so daß man annehmen muß, daß sich der Ausgleich der Jahresregenmengen in langjährigen Perioden vollzieht.

In unseren Gegenden findet man die größten jährlichen Regenmengen dort, wo der Regenwind gezwungen ist, ein im Wege stehendes Gebirge zu überschreiten; ferner

0 Pollack, Über Schnee im Gebirge, Wochenschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. 1891, S. 67.

²) Scottish Geol. Magazine 1887.

findet man, daß die Regenhöhen mit den zunehmenden Höhen ebenfalls zunehmen, wie dieses beispielsweise aus der folgenden Zusammenstellung Hellmanns⁵) für das Thurthal der Südvogesen für das Jahr 1880 deutlich hervorgeht.

Die Regenhöhen betrugen:

in    Sennheim    275    m    hoch 820 mm

»    Thann

»    Weiler

335

970

385 »

460

1420 » 1450 » 1630 »

1930

2520 »

Ähnliche Verschiedenheiten wurden auch im Harz beobachtet. Beispielsweise beträgt für den Westharz die Niederschlagsmenge 1030 mm, für den Ostharz 633 mm, für Osterode 796 mm und für das um 354 m höhere Klausthal aber 1491 mm.

Hellmann⁶) hat für die einzelnen Provinzen Preußens und die angrenzenden Gebiete in mehrjährigem Durchschnitt die nachstehenden Jahresregenhöhen berechnet:

513 mm

Provinz Posen

»    Westpreußen.......

»    Brandenburg.......

»    Sachsen und Thüringen . ,

»    Pommern........

»    Ostpreußen.......

Mecklenburg-Schwerin und -Strelitz

Provinz Schlesien........

Hannover mit Oldenburg, Braunschweig und Bremen . . 690 Oberhessen .

Hessen-Nassau

Schleswig-Holstein mit Hamburg und Lübeck.....718

Rheinprovinz.........

Hohenzollernsche Lande.....

Westfalen mit Waldeck und Lippe

541

556

593

. 599

600

. 602

680

690

692

754

785

804

Im großen Durchschnitt und als Mittel für eine Reihe von Jahren kann man nach den heute vorliegenden Beobachtungen für Deutschland die mittlere jährliche Regenhöhe zu 660 mm annehmen; dieselbe verteilt sich auf die einzelnen Jahreszeiten wie folgt:

Gegenüber dieser mittleren Jahresregenhöhe von 660 mm gibt es in Mitteleuropa eine Reihe von sog. trockenen Gebieten, das sind solche, deren jährliche Regenhöhe 550 mm nicht erreicht. Dazu gehören die Rheinebene nördlich von Mannheim, Thtt-ringen mit der goldenen Aue, die Umgebung von Bernburg, der Teil Westpreußens südlich der Liebe und Drewenz, das nördliche Böhmen, die Umgebung von Preßburg und die ganze ungarische Tiefebene.

Die nachstehende Zusammenstellung zeigt nach Hellmann die größten monatlichen Regenmengen für einige Städte Deutschlands:

Ort

Zahl der Beobachtungsjahre

Januar

Februar

März

April

Mai

Juni

Juli

August

September

Oktober

November

Dezember

Altona . Berlin . . Bonn . . Breslau . Danzig . Frankfurta Hannover Kiel. . . Mainz . . Posen . . Stettin . Trier . . Wiesbaden

......

T-i    T—I    T—t    T—| T-i

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85

134

87

57

83

110

107

131

86

106

112

125

112

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142

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159

156

138

181

229

204

166

207

208

161

161

133

148

150

165

162

171    113

154

97

146    158

229

111

153    101

173    102

143

133

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103

136

166

123

289

117

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Aus dieser Tabelle gellt hervor, daß die Maxima der monatlichen Regenhöbe hauptsächlich auf die Sommermonate fallen, und zwar größtenteils auf Juli, dann auf August und September, während die Maxima in anderen Monaten als Ausnahmen anzusehen sind. Man sieht ferner aus der Tabelle, daß die größten monatlichen Niederschlagsmengen, welche für die Beurteilung der Verteilung der Abflußmengen auf das Jahr von Wichtigkeit sind, zum größten Teil sehr erhebliche Werte zeigen, wie beispielsweise 200 bis 300 mm, so daß also unter Umständen ein beträchtlicher Teil des Jahresniederschlages oft in einem regenreichen Monat fällt.

Die Verteilung der Jahresregenmenge auf die einzelnen Monate hat in der Technik der Wasserversorgung eine besondere Bedeutung für die Beurteilung der aus einem bestimmten Niederschlagsgebiet, beispielsweise bei Anlegung von Talsperren, zu erwartenden Ablaufmengen, die mitbestimmend sind flir die Festlegung des Inhalts von Stauweihern. Es wird sich daher empfehlen, bei der Bearbeitung solcher Aufgaben für jeden speziellen Fall die Verteilung der Regenmengen für eine möglichst lange Zeitperiode durch Aufstellung von selbstregistrierenden Regenmessern selbst zu beobachten, falls meteorologische Stationen in entsprechender Nähe nicht vorhanden sind.

Neben der Verteilung der Niederschläge auf die einzelnen Monate kommen für verschiedene Zwecke der Technik, insbesondere überall dort, wo es sich um die Ableitung der Niederschlagsmengen handelt, die täglichen und auch stündlichen Regenmengen in Betracht, die im Laufe eines Jahres die größten Verschiedenheiten zeigen. Wenn schon die Verteilung der Regenmengen auf die einzelnen Tage eine äußerst unregelmäßige ist, so daß, wie die allbekannten Erfahrungen der Wetterpropheten zeigen, eine gesetzmäßige Vorherbestimmuug derselben bis jetzt vergeblich versucht worden ist, so trifft diese Unregelmäßigkeit in noch höherem Grade für die Mengen der in einzelnen Stunden oder Bruchteilen davon zur Erde fallenden Niederschläge, die man bei besonders großer Intensität Sturzregen nennt, zu. Bei den oft mehrere Stunden andauernden heftigen Regen fallen pro Stunde mitunter Regenmengen von 40, 50 ja sogar 60 mm. In Marseille wurde am 15. September 1872 sogar ein zweistündiger Regen beobachtet, der einen Niederschlag von 240 mm Regenhöhe, also 120 mm pro Stunde brachte. Da solche Regen mehrere Stunden andauern, so sind bei uns in Deutschland Regenmengen von über 100, ja sogar bis 160 mm pro Tag keine besondere Seltenheit, jedenfalls muß man mit solchen Regenmengen rechnen.

Wie verschieden    bei    solchen heftigen Regen    die    Dichtigkeit des    Regens    in    einzelnen, verhältnismäßig    nahe benachbarten Punkten    ist,    wurde in Berlin    bei dem Regen

vom 14. April 1902, der einen großen Teil der Friedrichsstadt unter Wasser setzte, beobachtet. An diesem Tage wurde an der Pumpstation IV in der Scharnhorststraße in der Zeit von 3l/2 Uhr morgens bis 9*/₄ Uhr vormittags, also in 5³/₄ Stunden, ein Regenfall von 166 mm beobachtet (was etwa 30 mm pro Stunde entspricht), während die gesamte mittlere Jahresregenmenge in Berlin 583 mm beträgt. Es sind also an diesem Tage in 5³/₄ Stunden ungefähr 28^" der gesamten Jahresregenhöhe niedergefallen. Gegenüber einer Regenhöhe in der angegebenen Zeit von 166 mm an der Pumpstation IV zeigte der Regenmesser an der landwirtschaftlichen Hochschule in der Invalidenstraße 143 mm, auf der Pumpstation X in der Bellermannstraße 138 mm, an der Pumpstation VIII in Altmoabit 111 mm, an der Pumpstation IX in der Seestraße 86 mm, an der Pumpstation III in    der    Schönebergerstraße 83 mm,    an der Pumpstation II    in    der

Gitschinerstraße 72 mm,    an    der Pumpstation VII in    der    Genthinerstraße    64 mm,    an    der

Pumpstation V in der Holzmarktstraße 42 mm, an der Pumpstation I in der Reichenbergerstraße 22 mm und an der Pumpstation XII in der Rudolfstraße 12 mm Höhe. Man sieht daraus, daß die Dichtigkeit des Regenfalles im großen und ganzen im Nordwesten und Norden am größten, im Südwesten und Westen geringer und im Osten am geringsten war.

Die Sturzregen überschreiten in ihrer Regenmenge die vorgenannten Dichtigkeiten erheblich, beschränken sich aber auf eine kürzere Dauer. Hierbei kommen Regendichtigkeiten von 150 bis 200 mm und darüber pro Stunde nicht selten vor. So finden wir z. B. in Oberhof am 4. August 1899 21,4 mm in 9 Minuten, entsprechend einer Dichtigkeit von 143 mm in der Stunde, in Berlin am 30. Mai 1861 43 mm in 1 Stunde, in Allenstein am 19. Mai 1898 64,5 mm in 1 Stunde, in Trebnitz am 13. Juni 1895

40,5 mm in 15 Minuten, was einer Dichtigkeit von 162 mm in 1 Stunde entspricht, in Niedermarsberg Kreis Brilon am 6. August 1897 103 mm in 45 Minuten, was einer Dichtigkeit von 137 mm in 1 Stunde entspricht, in Basel am 5. August 1889 18,4 mm in 8 Minuten, was einer Dichtigkeit von 138 mm pro Stunde entspricht, in Paris am 20. September 1867 41 mm in 20 Minuten, was einer Dichtigkeit von 123 mm pro Stunde entspricht, in Zürich am 1. September 1894 17 mm in 7 Minuten, was einer Dichtigkeit von 146 mm in 1 Stunde entspricht.

Für eine Reihe von Ingenieurarbeiten, insbesondere für die Aufgabe der Ableitung der Niederschlagswässer, ist es von Wichtigkeit zu wissen, wie sich das betreffende Gebiet in bezug auf Sturzregen verhält, d. h. mit welcher Häufigkeit, welcher Niederschlagsmenge und welcher größten Dichtigkeit man zu rechnen hat. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, für den betreffenden Ort eine Statistik der Sturzregen zu führen, was nur mit Hilfe von registrierenden Regenmessern möglich ist.

Wenn man für einen bestimmten Ort die Sturzregen für eine gewisse Reihe Jahren bezüglich ihrer Dichtigkeit, Niederschlagshöhe und Dauer ermittelt hat und die Dauer der betreffenden Sturzregen als Abszissen und die Dichtigkeit der Niederschläge, d. h. ihre Stärken, als Ordinaten aufträgt, so erhält man dadurch ein anschauliches Bild über die Verteilung der Sturzregen für den Zeitraum der Beobachtungen.

von

mm in 40 Minuten gegeben hat, durch die Angabe einer mm pro Minute oder einer Regenmenge

Nach A. Frühling¹) nennt man die Kurve, die die mittleren Lagen der, wie vorstehend beschrieben, aufgetragenen Punkte verbindet, die Jahreskurve der Sturzregen des betreffenden Ortes. Als Maßstab für die Dichtigkeit oder Stärke des Sturzregens ist es gebräuchlich, entweder die auf 1 Stunde oder Minute bezogene Regenhöhe für den Sturzregen anzugeben, oder die Regenmenge in Litern, die pro Sekunde auf 1 ha niederlällt. So wird beispielsweise die Stärke oder Dichtigkeit eines Sturzregens, der eine Regenhöhe von 30 Regenhöhe von 45 mm pro Stunde oder 0,75 von 125 Sekundenlitern pro Hektar bezeichnet.

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Abb. 6. Jahreskurve der Sturzregen in Berlin von 1884—1893.

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60

In der vorstehenden Abb. 6 ist nach Frühling die Jahreskurve der Sturzregen für Berlin für die Zeit von 1884 bis 1893 dargestellt und hierbei die Stärke der Hegen in Sekundenlitern pro Hektar angegeben. Man sieht aus dieser Kurve ohne weiteres, in welcher Weise sich die Sturzregen in der vorliegenden Beobachtungsperiode von 10 Jahren verteilt haben. Es sind beispielsweise nur drei Sturzregen zu verzeichnen gewesen, die etwa 225 Sekundenliter pro Hektar, welche die Höchstzahl der beobachteten Regenmengen darstellen, erreicht haben. Die Sturzregen von dieser Dichtigkeit, die einer Regenhöhe von 81 mm pro Stunde entsprechen, haben aber verhältnismäßig nur wenige, im Höchstfälle 6 Minuten gedauert. Häufiger waren die Sturzregen, die ungefähr 125 Sekundenliter pro Hektar oder 45 mm pro Stunde ergeben und im Mittel 17 */₂ Minuten gedauert haben.

Obwohl das Beobachtungsmaterial in dieser Beziehung noch verhältnismäßig gering ist und die Jahreskurven der Sturzregen zurzeit nur für wenige Orte und für beschränkte Zeitperioden vorliegen, so darf man doch zweifellos annehmen, daß jeder Ort eine gewisse charakteristische Jahreskurve der Sturzregen besitzt, welche ebenso wie die dem betreffenden Orte eigene Verteilung der Regenmengen von den klimatischen Verhältnissen des Ortes und seiner Lage abhängt.

Ein Teil der auf die Erdoberfläche fallenden atmosphärischen Niederschläge kehrt durch Verdunstung wieder in die Atmosphäre zurück. Voraussetzung für die Verdunstung ist unter normalen Verhältnissen, daß die über dem betreffenden Gebiet sich befindende atmosphärische Luft ein Sättigungsdefizit besitzt, d. h. daß dieser Luft bei der

f) A. Frühling, Über Regen- und Abflußmengen für städtische Entwässerungskanäle. Civilingenieur

XI. Band, 6. Heft.

vorhandenen Temperatur noch eine gewisse Wassermenge zur vollen Sättigung fehlt. Ist diese volle Sättigung erreicht, das Sättigungsdefizit also Null geworden, so wird die Luft nicht mehr imstande sein, Wasser in Dampfform aufzunehmen, die Verdunstung also aufhören. Die Verdunstung wird um so lebhafter sein, je größer unter sonst gleichen Verhältnissen das Sättigungsdefizit ist. Die atmosphärische Luft ist nur ausnahmsweise in Ruhe, also fast immer in Bewegung. Dadurch wird es möglich, daß die Luft sich bei einem gewissen Punkt verhältnismäßig rasch erneuert und dadurch die Verdunstung befördert.

Zur Messung der Verdunstung'wurden besondere Apparate konstruiert, die man Verdunstungsmesser (Atmidometer, Atometer, Evaporimeter) nennt. Als Maß der Verdunstung gilt die Höhe der Wassersäule, die in einer gewissen Zeit verdunstet. Sollen die Angaben eines solchen Verdunstungsmessers einigermaßen zuverlässig sein, so muß die Verdunstungsfläche in bezug auf Verdunstungsfähigkeit, d. h. Wassergehalt usw., die möglichst gleichen Verhältnisse zeigen wie die Umgebung derselben. Es ist ohne weiteres klar, daß ein Luftstrom, der über eine gewisse Fläche streicht, von der ein Teil leichter in der Lage ist Wasser abzugeben als der andere, auf dieser besonders günstigen Fläche die Verdunstung auch besonders begünstigen wird. Voraussetzung für die Verdunstung ist weiter, daß der atmosphärische Luftstrom mit der Oberfläche direkt in Berührung kommt und nicht durch hohe Ränder daran gehindert wird. Bei den großen Schwierigkeiten, die zu überwinden sind, um die Verdunstungsfläche eines Verdunstungsmessers in ähnliche Verhältnisse zu bringen wie die Umgebung, und bei dem Umstand, daß auf die Verdunstung eine Reihe zum Teil nur wenig bekannter Faktoren einwirken, darf es nicht wundernehmen, daß die Ergebnisse dieser Verdunstungsmesser sehr häufig nicht als zuverlässig angesehen werden können. Im allgemeinen muß man unterscheiden die Verdunstung einer freien Wasserfläche und die Verdunstung an der Erdoberfläche, von denen erstere experimentell leichter zu ermitteln ist.

In Dijon und an anderen Stellen in der Nähe des Kanals von Bourgogne wurden 1839 bis 1845 von Delapbrte¹) Versuche mit großen Verdunstungsmessern von 6 qm Verdunstungsfläche, als welche gemauerte Drüben von 1,2 m Tiefe dienten, gemacht. Gleichzeitig mit diesen großen Verdunstungsmessern wurden auch kleinere Apparate von 0,1 qm Verdunstungsfläche aufgestellt, wobei sich das interessante Resultat ergeben hat, daß die durch die großen Verdunstungsmesser ermittelten Verdunstungshöhen sich um etwa ein Drittel kleiner herausstellten als die durch die kleinen Apparate ermittelten. Durch die großen Verdunstungsmesser wurden ermittelt:

Dijon

Mittlere Verdunstungshöhe 628 Größte    »

Mittlere Regenhöhe

Man sieht aus obiger Zusammenstellung, daß die größte jährliche Verdunstungshöhe, beispielsweise in Dijon, die mittlere Regenhöhe fast erreicht, wozu zu bemerken ist, daß andere Beobachtungen vorliegen, wonach die Verdunstnngshöhe die mittlere Regenhöhe sogar übersteigt. Dieses Ergebnis darf nicht wundernehmen, da die Verhältnisse des Verdunstungsmessers an der freien Wasserfläche den Verhältnissen der wirklichen Verdunstung an der Erdoberfläche nicht entsprechen. An der Wasserober-

Pouilly

565

St. Jean de Losne 566 mm

726

704

702

752

801

858 >

0 Ann. des ponts et chaussées 1850 II S. 383.

fläche verdunstet das Wasser jahrein jahraus, weil immer Wasser vorhanden ist, während an der Erdoberfläche Wasser nur dann verdampfen kann, wenn Wasser von atmosphärischen Niederschlägen sich vorfindet. Dazu kommt noch, daß Tau, Reif usw. bei der \ erdunstung eine gewisse Rolle spielen, als Niederschlag aber bezüglich ihrer Menge durch die Regenmesser nicht gemessen werden.

Die Verdunstung erfolgt jedoch nicht nur auf der Erdoberfläche selbst, sondern sie erfolgt zweifelsohne auch im Innern. Nach den Versuchen des Verfassers⁷) hat sich die Bodenluft, insbesondere in größeren Tiefen, fast immer als vollständig gesättigt oder dem Sättigungspunkt nahe gezeigt; dies kann nur dadurch erklärt werden, daß die mit einem Sättigungsdefizit in den Untergrund eingetretene Luft Wasserdampf aufgenommen hat, was nur durch Verdunstung möglich ist.

Vergleichende Beobachtungen haben ergeben, daß die Verdunstung bei einem mit Wasser gesättigten Boden erheblich größer ist, als die Verdunstung bei einer freien Wasserfläche, vorausgesetzt daß der mit Wasser gesättigte Boden mit Kulturgewächsen (Gras, Getreide oder Bäumen) bedeckt ist. Ist dagegen der Boden vegetationslos, so ist die Verdunstung geringer als bei einer freien Wasserfläche. Dieses Ergebnis ist durchaus nicht überraschend, da der mit Kulturgewächsen bestandene Boden durch die Pflanzen für die Verdunstung eine erheblich größere Fläche besitzt als der nackte Boden und die Pflanzen vermöge ihres eigenen Stoffwechsels an der Verdunstung teilnehmen.

Von großem Einfluß auf die Verdunstung ist die Bedeckung des Bodens, und eine geringe Sanddecke von etwa 1 cm Stärke genügt, um die Verdunstung eines sonst mit Wasser durchtränkten Bodens auf ein Drittel herabzumindern. Von Einfluß auf die Verdunstung ist auch der Wald. Nach den Versuchen von Prof. Müttrich⁸) ergibt sich, daß in den fünf Beobachtungsjahren 1875 bis 1879 durchschnittlich auf 13 Beobachtungsstationen eine Verdunstungshöhe von 125 mm im Walde gegen 303 mm im Freien festgestellt wurde, so daß die Verdunstung im Walde also 41^ derjenigen im Freien betragen hat. Diese Ergebnisse sind auch durch zweijährige Beobachtungen von Ebermayer⁹) bestätigt, der gefunden hat, daß die Verdunstung im Walde ungefähr 36^" der Verdunstung im Freilande beträgt. Auf die geringere Verdunstungshöhe im Walde mag auch die Bedeckung des Waldbodens mit Streu sowie das unter Umständen geringere Sättigungsdefizit der Luft im Walde von Einfluß sein.

Von Einfluß auf die Verdunstung ist neben dem Sättigungsdefizit der Luft auch die Temperatur der letzteren, da die Fähigkeit der Luft, Wasser in Dampfform aufzunehmen, mit der Temperatur wächst.

Soweit die auf die Erdoberfläche niederfallenden atmosphärischen Niederschläge nicht durch Verdunstung wieder in die Atmosphäre zurückkehren, laufen dieselben entweder oberflächlich ab oder sie versickern, d. h. sie werden von dem Erdboden aufgenommen, dringen also in diesen ein. Ist die Oberfläche mit Wald bestanden, so gelangt nur ein Teil der Niederschläge auf den Boden, während der andere Teil durch die Baumkronen zurückgehalten wird und entweder längs des Stammes abläuft oder vom Baum selbst absorbiert wird oder verdunstet. Wie sich die Menge des auf den Boden gelangenden Niederschlages zu der Gesamtniederschlagsmenge bei den verschiedenen

Baumarten verteilt, geht aus einer Beobachtung v. Seckendorffs¹) hervor, die in der nachstehenden Tabelle wiedergegeben ist:

Baumart

Hiervon

Es regnete nach drangen nach Es wurden Rechnung auf ombrometr.    am Stamm

die Krone    Mittelwerten    abgeführt

auf den Boden

Es gelangten mithin in Summa auf den Boden

Durch Verdunstung gingen verloren

Es gelangten Prozent des auf die Krone gefallenen Wassers auf den Boden

ohne

mit

Einrechnung des am Stamme abgeführten Wassers

Buche. . . Eiche . . . Ahorn. . . Fichte . . .

3406

3170

4819

1573

1839

1983

3142

481

260

200

200

16

2099

2183

3342

497

1307

987

1477

1076

o:    05 en

JO Ol JO Jf*.

voa "co 'en ©

61,6

68,9

69,4

31,6

Das auf den Boden gelangende Wasser wird, wenn derselbe wasserundurchlässig und kahl ist, direkt oberflächlich zum Abfluß gelangen; ist der Boden aber mit Vegetation oder Waldstreu bedeckt, so wird ein Teil des Wassers von dieser Bedeckung zurückgehalten, und zwar in um so größerem Maße, je höher die betreffende Schicht ist. Ist der Boden aber wasserdurchlässig, so wird ein Teil der auf den Boden gelangenden Mengen versickern, und dabei wirkt die Bedeckung des Bodens mit Vegetation oder Waldstreu für die Versickerung günstig, weil sie den Ablauf des Wassers verlangsamt. Bei gefrorenem Boden oder dem Vorhandensein einer Schneedecke wird eine Versickerung erst möglich sein, wenn der Boden aufgetaut oder die Schneedecke weggeschmolzen ist.

Den Vorgang bei der Versickerung theoretisch zu untersuchen und auf diesem Wege die Beziehungen zwischen der gefallenen Regenmenge und der dieser entsprechenden Sickerwassermenge unter Berücksichtigung der Durchlässigkeit des Bodens usw. abzuleiten, erscheint aussichtslos. Da bei dem Vorgang der Versickerung eine Reihe von anderen Umständen mitspricht, deren Einfluß man nicht in Rechnung stellen kann, ist man in dieser Frage lediglich auf den Versuch angewiesen. Die Sickerwassermenge wird durch den Versuch bestimmt, indem man die betreffende Versuchsfläche drainiert und die aus den Drains abfließende Wassermenge mißt, oder man bedient sich zur Bestimmung der Sickerwassermenge besonderer Apparate, Versickerungsmesser oder Lysimeter genannt-!i

Eine Zusammenstellung verschiedener Ermittelungen von Sickerwassermengen ist in der nachstehenden Tabelle gegeben, welche dem 1. Band des III. Teiles des Handbuches der Ingenieurwissenschaften entnommen ist.

Aus dieser Zusammenstellung geht deutlich hervor, daß der Sandboden ohne Vegetationsdecke die größten Sickerwassermengen liefert, während die Beimischung von Ton oder die Bedeckung mit Vegetation die Sickerwassermengen erheblich herabmindert, die Aufnahmefähigkeit des Untergrundes also verringert.

!) v. Seckendorff, Mitteilungen aus dem forstlichen Versuchswesen Österreichs. 2. Band, Jahrgang

1879, 2. Heft.

Namen der Beobachter

Ort

Versuchsjahr

Untersuchungen über

Sickerwassermengen¹).

Mit Lysimeter oder durch Drainage

Tiefe der Versickerung

Bodenart

Mit oder ohne Vegetationsdecke

Regenfall

mm

Frühling

Sickerwasser in Prozent des Regenfalles

Sommer

Herbst

Winter

Jahr

iH CU co io CO

Maurice²)

J. Da 1 ton³) Gasp ari n⁴)

J. Dickinson⁵) Ch. Charnock⁶; v. Möllendorff⁷)

Gent-

Manchester

Orange

Abbotshill

Holmfield

Görlitz

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Tharand

Moholz

Lee-Bridge

co co

E. Eisler⁹)

E. Pf aff io)

E. N. Woldrich¹¹)

Calèves

Erlangen

Salzburg

1796—97

1796-98

1821—22

1836-43

1842-46

1853-56

1853-56

1853—56

1853-56

1853-56

1852—73

1860-73

1867-68

1867-68

Lysimeter

Drainage

Lysimeter

Drainage

Lysimeter

Drainage

Lysimeter

0,914

0,914

0,914

1,25

1,25

1,25

1,25

1,25

0,914

0,914

1,20

0,63

1869

0,63

sandiger Lehm dolomitischer Boden Ton Lehm

sandiger Lehm Ton Lehm

lehmiger Sand Sand Ton Sand

sandiger Lehm und Ton

mit

mit

ohne

mit

ohne

mit

ohne

mit

660

827

711

659

625

652

652

652

739

739

653

653

1050

co coc5r-i^i>_ot> oo_

I    of    I    o" ^ N of of cf    ! cf

¹    CM    ¹    CO N    CO lO ^ W OO    ’CO    ¹

5,3    15,6

1,7

7,7

29,3

54,1

22,8

26,5

45,6    28,6

42.4

27,9

21,3    20,9

36,0

72,3

32,9

85,9

768

1869

0,63

ohne

768

12)

CO

Lawes, Gilbertt3) und War i ngto n E. Woliny 1⁴)

Ober - Döbling Rothamsted

München

1870

1870-80

1,264

1,016

Lehm

strenger Lehm und Ton

654

788

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1878-80

1878-80

1878-80

03

E. Ebermayer 15)

1872

16)

1886

1886

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O    O    O    CO    o    o

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Sand

Lehm

Torf

humusreiche Gartenerde

mit

1075

1075

1075

865

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1)    Vgl. auch die beiden folgenden Tabellen.

²)    Maurice, Bibi. Universelle de Genève. Sciences et Arts T. I.

³)    J. Dalton, Mem. Lit. Phil. Soc. of Manchester Vol. V, Part. II.

⁴)    Gasparin, Cours d’Agriculture II, p. 116.

5)    J. Dickinson, Journ. of the Royal Agr. Society Vol. V.

fi) G. v. Möllendorff, Die Regenverhältnisse Deutschlands. Görlitz 1862.

⁷)    Daselbst.

⁸)    J. B* Gilbert, On rainfall, évaporation and persolation. Proceedings of the Inst, of Civ. Engineers 1875—76, III.

1869, S. 125.

10) Sitzungsberichte der kgl. bayerischen Akademie der Wissenschaften zu München 1868, S. 311 und

il) Landwirtschaftliches Wochenblatt des kais. kgl. österreichischen Ackerbauministeriums.

1870, S. 281.

12)    Zeitschr. d. österr. Gesellschaft f. Meteorologie 1871, S. 97.

1³)    Journ. of the Royal Agric. Society 1881, S. 241 u. 1882, S. 1.

1⁴)    E. Woliny, Forschungen a. d. Gebiete d. Agrikulturphysik 1888, S. 61.

15)    E. Ebermayer, Die physikalischen Einwirkungen des Waldes auf Luft und Boden.

Wien

Berlin

1869, p. 365.

⁹) E. Risler

1873, S. 215.

Archives des Sciences de la Bibliothèque Universelle. Journal d’Agriculture prat»

10) E. Woliny, Forschungen a. d. Gebiete der Agrikulturphysik 1889, S. 159.

Woliny hat Versuche über den Einfluß der Mischungsverhältnisse von Sand und Lehm auf die Aufnahmefähigkeit durchgeführt, deren Ergebnisse in nachstehender Tabelle wiedergegeben sind:

Sickerwasser hei 50 cm hoher Wassersäule und 20 cm starker Bodenschicht in

10 Stunden:

Gemisch von

Sand (0,5—1 mm Korngr.): 100 und Lehm: Wassermenge:

90    80    70    60    50    40    30    20

10    20    30    40    50    60    70    80

366,6 46,9    12,9    3,1    2,9    0,7    0,14    0,14    0,16    0,09 0,17 1.

0 Räumt.

100

Ebenso hat Woliny¹) mittels Lysimetern von 1000 qcm Größe Versuche darüber angestellt, welchen Einfluß die Bedeckung von Sand, Lehm oder Torf mit einer Grasdecke auf die Sickerwassermengen auslibt; die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben:

1875

Mai

Juni

Juli

August

September

Oktober

Summe

Regenhöhe in ccm 9 386

10 866    10077    7 525    5 491    : 13 367    56 712 ccm = 100 %

Sickerwassermengen

Sand

Lehm

Torf

kahl

Grasdecke

kahl

Gras

kahl

Gras

3 909    8104

5 853 : 4506

2 920

14

921

11488    36 780 * = 65 X

7100    8 035 » =14%

3 731

1486 i 5 009

22

2 463    1 863

3 422    2 398

130    207

O Ol

10047    18 579 » = 33 %

718 » == 1,3 %

718

1 615    10 946

0 I 4 562

24 876 » = 44% 4 921 » = 8,7 X

Den Einfluß der verschiedenen Arten der Bedeckung und zwar mit Fichten, Birken und Gras hat Woliny²) auch untersucht und die Ergebnisse dieser in derZeit von 1887 bis 1893, also in 7 Jahren, mit Lysimetern von 2 qm Grundfläche durchgeführten Untersuchungen als Mittelwerte in der nachstehenden Tabelle niedergelegt:

1887 bis 1893

Frühling

Sommer

Herbst

Winter

Regenmenge

370,2 1 = 100 %

805,01= 100%

540,9 1 = 100 %

254,41 = 100 %

Sickerw.-Mengen

Fichten ohne Streudecke

Birken Gras, kahl .

mit

101.0 1 = 27,3 % 92,1 1 = 24,9 % 156,0 1 = 42,1 % 197,0 1 = 53,2 % 200,1 1 = 54,0 X

23,01= 2,9% 17,7 1= 2.2 % 30.2 1 = 3,8 % 44.5 1= 5,5% 288,9 1 = 35,9 %

46.1 1 = 8,5 % 40,01= 7,4 %

133.3    1 = 24,6 % 128,5 1 = 23.8 %

284.4    1 = 52,6 X

79,3 1 = 31,2 % 66,2 1 = 26,0 %

130.8    1 = 51,4 X

148.9    1 = 58,5 X 202,8 1 = 79,7 X

Diese Versuche Wolinys bestätigen die schon durch seine früheren Versuche ermittelte Tatsache, daß der kahle Boden mehr Sickerwasser liefert, als der mit Vegetation bedeckte, und ergeben weiter, daß der Baumbestand die Sickerwassermengen ungünstiger beeinflußt als die Bedeckung mit Rasen.

0 Woliny, Forschungen a. d. Gebiete der Agrikulturphysik 1891, S. 1.

²) Woliny, Untersuchungen über den Einfluß der Pflanzendecken auf die Sickerwassermengen. Forschungen a. d. Gebiete der Agrikulturphysik 1894, S. 194.

Man sieht aus den vorstehenden Darlegungen, wie schwierig es ist, für den einzelnen Fall festzustellen, in welcher Weise sich die auf den Erdboden niederfallenden atmosphärischen Niederschläge in bezug auf Menge in den oberflächlichen Ablauf, die Versickerung und die Verdunstung teilen, d. h. welcher Teil der Niederschläge oberirdisch abläuft, welcher Teil versickert und welcher Teil verdunstet. Jedenfalls kann man annehmen, daß das gegenseitige Mengenverhältnis dieser drei Teile ein ungemein wechselndes ist und zwar nicht nur in bezug auf verschiedene Punkte der Erdoberfläche, sondern auch in bezug auf ein und denselben Punkt für die verschiedenen Zeiten je nach der Verteilung der Regenmengen, nach den Temperaturen, Luftströmungen usw. Die früher vielfach verbreitete Ansicht, daß ein Drittel der atmosphärischen Niederschläge oberflächlich abläuft, ein zweites Drittel versickert und das letzte Drittel wieder verdunstet, kann nach den heutigen Erfahrungen nicht als zutreffend angesehen werden.

¹

v. Klenze, Untersuchungen über die kapillare Wasserleitung im Boden und die kapillare Sätti-gungskapizität desselben für Wasser. Landwirtschaft!. Jahrbücher, VI. B., Heft 1, S. 83 ff. 1877.

²

   O. Smreker, Die Erscheinungsformen des Grundwassers. Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, Bd. XXVII, S. 671.    1883.

³

   A. Steuer, Die Entstehung des Grundwassers im hessischen Ried. Festschrift zum 70. Geburtstage von Adolf v. Koenen. 1907.

⁴

G. Hellmann, Regenkarte der Provinz Schlesien, Berlin 1899, S. 24. — Derselbe, Regenkarte der Provinz Ostpreußen, Berlin 1900, S. 35.

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

⁵

   G. Hellmann, Über die Niederschlagsverhältnisse Deutschlands, Meteorol. Zeitschr. 1886, Heft 10 u. 11. — Der Naturforscher 1887, S. 50.

⁶

²)    G. Hellmann, Regenkarte von Hessen-Nassau, Rheinland, Hohenzollern u. Oberhessen 1903, S. 19.

5*

⁷

   0. Smreker, Über den Einfluß der Wassergewinnungsanlagen auf die Bodenfeuchtigkeit.

⁸

²)    Müttrich, Beobachtungsergebnisse der forstlichen Versuchsanstalten usw., Berlin.

⁹

³)    Ebermayer, Einfluß der Wälder auf die Bodenfeuchtigkeit, das Sickerwasser, das Grundwasser und auf die Ergiebigkeit der .Quellen, begründet durch exakte Untersuchungen. Stuttgart 1900.

3. Die Entstehung von Tag- und Grundwasser.

Die Entstehung von Tagwasser vollzieht sich vor unserm Auge, so daß darüber Meinungsverschiedenheiten nicht bestehen. Wir sehen, daß ein Teil der atmosphärischen Niederschläge, sobald dieselben auf den Erdboden gelangt sind, dem Gesetze der Schwere folgend auf dem Wege des geringsten Widerstandes sich nach abwärts bewegt und in von der Natur gegebenen Rinnsalen zu Bächen sich vereinigt. Wir sehen ferner, daß das Tagwasser nicht nur aus meteorischen Niederschlägen allein besteht, sondern wir sehen Quellen, die aus der Erde hervortreten und ebenfalls Anteil an der Bildung des Tagwassers nehmen, ebenso wie wir einwandfrei feststellen können, daß unter Umständen auch an den Ufern von Flüssen und Bächen Grundwasser in den Wasserlauf eintritt und zu Tagwasser wird.

Beim Grundwasser, das unserem physischen Auge in der Regel nicht direkt wahrnehmbar ist, auf dessen Vorhandensein meist nur auf Grund eines Indizienbeweises geschlossen werden kann, ist die Frage nach der Entstehung etwas schwieriger als beim Tagwasser, und es darf nicht wundernehmen, wenn diese Frage wissenschaftlich heute noch als eine nicht völlig geklärte angesehen werden muß.

Von den vielen Erklärungen, welche für die Entstehung des Grundwassers gegeben werden, kommen heute nur die Versickerungs- und die Kondensationstheorie in Betracht, welche beide das Grundwasser aus der Atmosphäre entstehen lassen. Dr. Novak¹) nimmt an, daß das Wasser aus den oberirdischen Becken, den Meeren und Seen durch Klüfte und Spalten in den von ihm vorausgesetzten tellurischen Hohlraum gelangt, der dadurch entsteht, daß die als Hohlkugel gedachte Erde im Innern noch einen festen Kern enthält, wo dasselbe durch die Wärme des Erdinnern und andere Prozesse in Dampf verwandelt wird. Dieser Dampf soll durch Klüfte und Spalten hochsteigen und in den oberen kühleren Schichten zu Grundwasser kondensiert werden. Diese Erklärung des Dr. Novak für das Grund wasser kann wohl übergangen werden, da sie wissenschaftliche Beachtung nicht verdient.

Nach der Versickerungs- oder Infiltrationstheorie wird das Grundwasser durch den Teil der atmosphärischen Niederschläge gebildet, welcher in den Boden versickert. Dabei darf man sich die Versickerung allerdings nicht in der Weise vorstellen, daß das in die nichtkapillaren Zwischenräume des Erdbodens eindringende Wasser in tropfbar flüssiger Form so lange abwärts sinkt, bis eine wasserundurchlässige Schicht die Bewegung nach der Tiefe hemmt und das Wasser zwingt, sich auf der undurchlässigen Schicht als Grundwasser zu sammeln, sondern der Vorgang dürfte sich in der Natur in der Weise abspielen, daß der in den Boden einsickernde Teil der atmo-spärischen Niederschläge zunächst in Bodenfeuchtigkeit umgesetzt wird und die Poren und kapillaren Zwischenräume bis zu deren Sättigung ausfüllt. Erst wenn durch wiederholte oder länger andauernde Niederschläge die volle Wasserkapazität erreicht ist, wird der zugeführte Überschuß an Sickerwasser die nichtkapillaren Zwischenräume ausfüllen und sich als Grundwasser auf der das Liegende der wasserdurchlässigen Schicht bildenden undurchlässigen Schicht sammeln. Verliert mit der Zeit der über dem Grundwasser befindliche, nur Bodenfeuchtigkeit enthaltende Untergrund durch Verdunstung einen Teil seiner Bodenfeuchtigkeit, so ist er wieder imstande, bis zur Grenze seiner Kapazität Wasser aufzunehmen, und neuerdings einsickernde Wassermengen werden in diesem Falle wieder bis zur Erreichung der Wasserkapazität als Bodenfeuchtigkeit zurückgehalten. Dadurch erklärt es sich zur Genüge, daß die Grundwasserstände nicht immer den atmosphärischen Niederschlägen folgen, da eben nur ein Teil der atmosphärischen Niederschläge für die Grundwasserbildung nutzbar gemacht werden kann. Bei dieser Art der Grundwasserbildung erfahren die Wasserpartikelchen bei ihren Bewegungen im Untergrund eine vollständige Reinigung von fremden Beimengungen organischer und unorganischer Natur, und deshalb wird das auf diese Weise entstandene Grundwasser auch immer klar und keimfrei sein. In klüftigem Terrain mit verhältnismäßig großen nichtkapillaren Zwischenräumen sinkt das eindringende Wasser jedoch häufig, ohne diese reinigende Wirkung erfahren zu haben, in größere Tiefen. In manchen Fällen werden bei heftigen Sturzregen sogar noch oberflächliche Unreinigkeiten mit in die Tiefe gerissen und dadurch Trübungen des in den Spalten durchlässigen Gesteins vorhandenen Grundwassers herbeigeführt.

Die Kondensationstheorie, die zuerst von Dr. Volger²) in bestimmter Form ausgesprochen wurde, läßt das Grundwasser als Kondensationsprodukt der Luftfeuchtigkeit in den Bodenschichten entstehen. Nach Dr. Volger gelangt kein Tropfen der atmosphärischen Niederschläge als Grundwasser in den Untergrund, er schließt also jeden Einfluß der Versickerung auf die Grundwasserbildung aus und führt das im Untergrund befindliche Grundwasser in seiner Entstehung auf die Kondensation der Luftfeuchtigkeit und die die wasserdurchlässigen Schichten durchstreichende atmosphärische Luft zurück.

Außer Dr. Volger, der seine Lehre noch in zwei weiteren Arbeiten³) auszuführen und zu begründen suchte, sind für die Kondensationstheorie noch Mezger⁴),

Um die Versickerungs- und Kondensationstheorie wissenschaftlich richtig zu werten, ist es erforderlich festzustellen, ob Grundwasser nach der einen oder anderen Voraussetzung überhaupt erzeugt werden kann, und weiter ist zu untersuchen, wie eine Beihe von tatsächlichen Feststellungen, welche sich auf Grundwasserbildung beziehen, durch die eine oder andere Theorie befriedigend erklärt werden kann.

Fr. König¹) und Haedike²) eingetreten, nur mit der Einschränkung, daß die drei letztgenannten die Entstehung des Grundwassers nicht mehr, wie Dr. Volger, allein auf Kondensation zurückfuhren, sondern der Versickerung einen Anteil an der Entstehung des Grundwassers lassen. Mezger schreibt dem in der Bodenluft vorhandenen Wasserdampf einen wesentlichen Anteil an der Grundwasserbildung zu, indem der Wasserdampf vermöge der geringen Geschwindigkeit der Grundluft dem Spannungsgefälle folgend sich nach den Punkten der geringsten Spannung hin bewegt und unter gewissen Voraussetzungen als Grundwasser niederschlägt.

Eine von unten nach oben, also nach der Erdoberfläche gerichtete Dampfströmung hat zur Folge, daß den oberen Schichten Bodenfeuchtigkeit entzogen wird, welche sich aus dem Grundwasser wieder ersetzt, so daß dadurch ein Sinken des Grundwassers entsteht, während bei Dampfströmungen, die von der Erdoberfläche nach dem Innern zu gerichtet sind, durch Kondensation des Dampfes ein Ansteigen des Grundwassers bewirkt wird. Mezger weist ferner auf die Adsorption hin, d. i. die Fähigkeit des Bodens, Wasserdampf zu verdichten, und nennt den adsorbierten Wasserdampf latente Bodenfeuchtigkeit, welche unter Umständen ebenfalls zur Grundwasserbildung beitragen kann.

Die erste Frage nach der Möglichkeit der Entstehung durch Versickerung oder Kondensation muß ohne weiteres bejaht werden. Bei dem näheren Vergleich der beiden vorgenannten Entstehungsmöglichkeiten gelangt man zu dem interessanten Ergebnis, daß die Versickerungs- und Kondensationstheorie sich durchaus nicht gegenseitig ausschließen, sondern daß die tatsächliche Möglichkeit vorliegt, daß Grundwasser zum Teil auf dem Wege der Versickerung, zum Teil durch Kondensation entsteht.

Die Entstehung des Grundwassers durch Versickerung ist tatsächlich durch den Versuch und durch Vorgänge in der Natur nachgewiesen. Das gewöhnliche Sand- und Kiesfilter, wie es seit undenklichen Zeiten in großem und kleinem Maßstab angewandt wird, ist weiter nichts als ein künstlich herbeigeführter Versickerungsvorgang, bei dem die klärende Wirkung dadurch herbeigeführt wird, daß man die Größe der nichtkapillaren Zwischenräume durch geeignete Wahl der Korngröße des Filtermaterials vorschreibt. Die Versickerung des Wassers in der Natur ist weiter bewiesen durch Versuche von Ebermayer, Woliny u. a., die in der vorhergehenden Behandlung des Kreislaufes Erwähnung gefunden haben. Verfasser dieses hat wiederholt, vorübergehend bei Pumpversuchen und auch dauernd bei der Ableitung von Kondensationswasser größere Wassermengen in den Untergrund versinken lassen und dabei einwandfrei festgestellt, daß dadurch eine Hebung des Grundwasserspiegels in der Umgebung der Versickerungsstelle herbeigeführt, das versunkene Wasser also tatsächlich Grundwasser wurde.

Journal für Gasbel. und Wasservers.,

t) Fr. König, Entstehung und Messung der Grundwässer.

Jahrgang 1906, S. 1033.

²) Haedike, Luftfeuchtigkeit und Quellenstärke. Gesundheits-Ingenieur, Jahrgang 1909, Nr. 11.

Die Quellenbeohachtungen hei Heiligenhorn und das Niederschlagsgebiet. Zeitschrift für die gesamte Wasserwirtschaft, Jahrgang 1909, Nr. 16.

Bei Rieselanlagen mit Uberstauten Feldern muß, wenn die wasserundurchlässige Schicht nicht sehr tief liegt, das sich bildende Grundwasser durch Drainleitungen abgeführt werden, wenn die Rieselfelder wirksam bleiben sollen. Daß das Flußwasser bei durchlässiger Sohle in den Untergrund eintritt und Grundwasser bildet, ist eine bekannte Tatsache, auf der die Wassergewinnung durch natürliche Filtration beruht, ebenso ist einwandfrei festgestellt worden, daß bei Überflutungen durch Hochwasser ein Teil des ausgetretenen Flußwassers in den Untergrund des Überschwemmungsgebietes versickert und dadurch unangenehme Beeinflussungen, beispielsweise Trübungen, des vorhandenen Grundwassers bewirkt. Bekannt ist auch die an der Ruhr gebräuchliche Bildung von Grundwasser durch sog. Anreicherungsgräben, d. s. Gräben, die in der Nähe von bestehenden Brunnen oder Sammelgalerien zu dem Zweck ausgehoben werden, um das darin eingeleitete Flußwasser zur Versickerung zu briDgen. Bekannt sind weiter die in den letzten Jahren von mehreren Städten durchgeführten Versuche zur Erzeugung von künstlichem Grundwasser zum Zwecke ihrer Wasserversorgung, wobei das Grundwasser auch durch Versickerung von gewöhnlichem Wasser erzeugt wird.

Durch die vorstehend angeführten Beispiele ist die Tatsache einwandfrei festgestellt, daß Grund wasser durch Versickerung in den Boden entsteht, dagegen können diese Beweismittel nicht dafür angezogen werden, daß das gesamte im Untergrund vorhandene Grundwasser tatsächlich durch Versickerung entstanden, also neben der Versickerung eine weitere Ursache für die Grundwasserbildung ausgeschlossen ist.

Die bisherigen Versuche, die Kondensationstheorie wissenschaftlich oder durch Beobachtungen und Versuche zu stützen, sind wenig erfolgreich gewesen, hauptsächlich wohl deshalb, weil das Hauptgewicht, insbesondere von Dr. Volger, darauf gelegt wurde, an der Versickerungstheorie Kritik zu üben und durch Feststellung von Tatsachen, die sich anscheinend durch dieselbe nicht ohne weiteres erklären ließen, Bresche in das Fundament der Versickerungstheorie zu legen. Mit besonderem Nachdruck wird darauf hingewiesen, daß vielfach die Ergiebigkeit von Quellen und der Gang des Grundwassers, d. h. das Steigen und Fallen desselben, mit den atmosphärischen Niederschlägen nicht in Einklang stehen. Dabei wird aber übersehen, daß es nicht immer möglich ist, das Niederschlagsgebiet einer Quelle zu umschreiben, da Quellen manchmal aus größeren Tiefen mit unbekanntem Niederschlagsgebiet stammen, so daß Beobachtungen der Niederschlagsmengen in der Umgebung der Quellen für die Beurteilung der Mengenschwankungen nicht zutreffen können. Ebenso ist das Grundwasser, das wir in den Geschieben unserer Flußtäler finden, nicht immer direkt aus den Niederschlägen entstanden, sondern es finden häufig, wie dieses der Verfasser¹) für das Rhein- und Elbetal nachgewiesen hat, Eintritte von Grundwasser aus tieferen Schichten in die Geschiebe unserer Flußtäler statt; es darf dann nicht auffallen, wenn der Gang des Grundwassers in der Flußniederung mit den atmosphärischen Niederschlägen, die auf die Menge des aus den tieferen Schichten eingetretenen Wassers keinen Einfluß üben können, nicht mehr in Einklang steht. Es ist anzunehmen, daß, wie durch die Arbeit Köhlers²) für die Quellen von Heiligenborn nachgewiesen wurde, in richtiger Würdigung der Verhältnisse

!) 0. Smreker, Projekt der Versorgung der Stadt Prag mit Grundwasser. Journal für Gasbel. und Wasservers., 1901.

Hydrologische Untersuchungen von Grundwassergebieten mit spezieller Rücksichtnahme auf diesbezügliche Untersuchungen in der Umgebung von Mannheim. Journal für Gashel. und Wasservers., 1907.

²) E. J. Köhler, Über die Entstehung des Grundwassers. Journal für Gasbel. und Wasservers.,

auch die übrigen gegen die Versickerungstheorie ins Feld geführten Tatsachen entsprechend aufgeklärt werden.

Krüger¹) hat versucht, durch Laboratoriumsversuche und Versuche im Felde sich ein Bild darüber zu machen, welche Mengen von Grundwasser durch die Kondensation gewonnen werden können, und ist dabei zu dem Ergebnis gelangt, daß, wenn durch die Kondensation überhaupt Grundwasser gebildet werden kann, die Menge desselben nicht erheblich sein wird.

Nach dem heutigen Stand der hydrologischen Forschung kann man die Frage nach der Entstehung des Grundwassers dahin beantworten, daß durch die Versickerung eines Teiles der atmosphärischen Niederschläge tatsächlich Grundwasser entsteht, wenn auch nicht die ganze in den Erdboden versickernde Niederschlagsmenge in das Grundwasser übergeführt wird. Es ist aber nicht ausgeschlossen, daß an der Grundwasserbildung auch noch andere Ursachen mitwirken, doch ist man durch die bisherigen Feststellungen noch nicht in der Lage, darüber ein endgültiges Urteil zu fällen.

4, Die Erscheinungsformen des Tag- und Grundwassers.

Das aus dem oberflächlich abfließ enden Teile der meteorischen Niederschläge sich bildende Tagwasser kann man von seiner Entstehung ab in den verschiedenen Erscheinungsformen unmittelbar verfolgen, da sich die bezüglichen Vorgänge direkt sichtbar vollziehen. Der oberflächlich ablaufende Wassertropfen fließt, dem Gesetze der Schwere folgend, auf dem Wege des kleinsten Widerstandes nach abwärts; mit anderen Tropfen vereint setzt er seinen Weg als Wasserader fort, die von anderen größeren Wasserläufen aufgenommen wird. Auf diese Weise entstehen Bäche, Flüsse und Ströme oder, falls die nach abwärts gerichtete Bewegung durch die Gestaltung der Erdoberfläche vorübergehend oder ganz zur Ruhe gebracht wird, Tümpel, Weiher, Seen und Meere. Durch künstlichen Aufstau von Wasserläufen werden Stauweiher gebildet, die heute einen wichtigen Faktor für die Wasserversorgung darstellen. Jedem oberirdischen Wasserlaufe, wie auch jeder Wasseransammlung, sei sie auf natürlichem oder künstlichem Wege entstanden, entspricht ein gewisses, für jeden einzelnen Fall genau bestimmbares Niederschlagsgebiet, d. i. jene Fläche, welche das ganze auf ihr oberflächlich ablaufende Wasser dem betreffenden Wasserlaufe oder -becken zuführt; die Grenzen des Niederschlagsgebietes werden Wasserscheiden genannt.

Der Verlauf des Grundwassers vollzieht sich, wenn auch nicht direkt sichtbar, doch in ähnlicher Weise, wie man dies beim Tagwasser unmittelbar beobachten kann. Der in einer wasserdurchlässigen Schicht entstandene Grundwassertropfen sucht, dem Gesetz der Schwere folgend, seinen Weg auf der Bahn des kleinsten Widerstandes nach der Tiefe. Vereint mit anderen Tropfen bildet er unterirdische Wasseradern, die sich unter Umständen vereinigen und ihren Weg nach abwärts fortsetzen. Trifft das Grundwasser bei seiner Bewegung im Untergründe auf eine wasserundurchlässige Schicht, so wird sich das Grundwasser auf dieser undurchlässigen Schicht ansammeln und in seinem weiteren Verlauf den durch die Neigung und das Streichen der undurchlässigen Schicht vorgeschriebenen Weg nehmen. Ist die undurchlässige Schicht horizontal oder muldenförmig gelagert, so wird das zuströmende Grundwasser auf dieser Unterlage zur Ruhe

t) Krüger, Ein Beitrag zur Volgerschen Theorie der Grundwasserbildung. Gesundheits-Ingenieur, 32. Jahrgang, S. 469.

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

Tritt der Fall ein, daß die auf einer undurchlässigen Schicht auf lagern de wasserführende Schicht von einer undurchlässigen Schicht überdeckt wird, so vollzieht sich die Bewegung des Grundwassers unter ähnlichen Bedingungen, wie die Bewegung des Wassers in einer Röhre. Wenn diese Schichten in ihrem Verlaufe fallen und dann

kommen und Becken bilden. Das Grundwasser bildet also auch wie das Tagwasser unterirdisch kleine Adern, mächtige Ströme und Becken von größerer oder geringerer Ausdehnung.

wieder aufsteigen, so wird in den tieferen Punkten das in der wasserführenden Schicht eingeschlossene Wasser unter Druck stehen; diese Erscheinungsform wird artesisches oder gespanntes Wasser genannt.

Die wasserführende Schicht wird auch Grundwasserträger genannt. Oft finden sich verschiedene wasserführende Schichten untereinander, die, durch wasserundurchlässige getrennt, hydraulisch nicht mehr miteinander Zusammenhängen. In solchen Fällen pflegt man die einzelnen wasserführenden Schichten als Gründwasserstock-werke oder Grundwasserhorizonte zu bezeichnen.

Die Oberfläche des in einer wasserführenden Schicht ohne Druck befindlichen Grundwassers nennt man Grundwasserspiegel. Ist die Höhe des Grundwassers für eine Reihe von Punkten in einem Gebiete festgestellt, so kann die Form des Grundwasserspiegels ohne weiteres in Grundwasserhorizontalkurven aufgenommen werden. Befindet sich das Grundwasser in Bewegung, ist also ein Grundwasserstrom vorhanden, so läßt sich aus der Aufnahme des Grundwassers in Horizontalkurven unmittelbar die Strömungsrichtung und das Gefälle des Grundwasserstromes ermitteln.

Einen Schnitt normal auf die Strömungsrichtung bis zur wasserundurchlässigen Schicht eines Grundwasserstromes nennt man Grundwasserprofil, die vertikale Entfernung des Grundwasserspiegels von der undurchlässigen Schicht die Mächtigkeit des Grundwasserstromes oder auch die Mächtigkeit der wasserführenden Schicht.

Ein Schnitt parallel zu der Strömungsrichtung bis zur undurchlässigen Schicht gilt als Längenprofil des Grundwasserstromes. Die Linie des Grundwasserspiegels im Längenprofil wird Grundwasserwelle genannt.

Beim artesischen Wasser ist der Grundwasserspiegel durch die Form des Liegenden der undurchlässigen Deckschicht gegeben. Den Druck auf das Liegende der undurchlässigen Deckschicht, welcher der Höhe entspricht, auf die das Wasser in einem an der betreffenden Stelle abgeteuften Bohrloche steigen würde, nennt man den artesischen Druck, Spannung, Auftrieb oder auch Steighöhe des Wassers. Trägt man die Spannung oder Steighöhe für die verschiedenen Punkte eines artesischen Gebietes auf und verbindet die Punkte gleicher Höhe durch Kurven miteinander, so erhält man eine Aufnahme der Druckfläche in Horizontalkurven. Aus der Gestalt der Druckfläche kann man die Bewegungsrichtung und das Gefälle eines artesischen Grundwasserstromes direkt bestimmen.

Haton de la Goupillière nennt die Höhe, welche das artesische Wasser vermöge seines Druckes erreichen kann, das piezometrische Niveau und bezeichnet dieses als positiv, wenn das artesische Wasser infolge seiner Steighöhe über das natürliche Terrain emporsteigt, oder als negativ, wenn das artesische Wasser sich nicht bis zur Terrainhöhe erheben kann. Diese Bezeichnung und Unterscheidung hat sich jedoch in der Praxis nicht eingeführt.

Die Bewegung des Grundwassers, ob dasselbe einen freien Wasserspiegel besitzt oder als artesisches Wasser unter Druck steht, kann nicht nur aus den vorhandenen

Höhendifferenzen der Wasserspiegel oder dem Spannungsabfall gefolgert werden, sondern das Vorhandensein dieser Bewegung kann auch direkt nachgewiesen werden. Bringt man beispielsweise in ein Bohrloch einen Farbstoff oder gewisse Salzlösungen ein, welche in dem durch das Bohrloch erschlossenen Grundwasser nicht vorhanden sind, so wird man nach einer gewissen Zeit in einem zweiten, stromabwärts von dem ersten gelegenen Bohrloche den Farbstoff oder die Salzlösung nachweisen können, und zwar vollzieht sich der Vorgang in der Weise, daß zunächst die Färbung oder der Gehalt an Salz bis zu einem gewissen Höchstwert zunimmt und von da ab bis zum vollständigen Verschwinden wieder abnimmt. Durch diesen Vorgang wird der Einwand, daß die in das Bohrloch eingebrachten Fremdkörper durch Diffusion nach dem stromabwärts gelegenen Bohrloch gelangt seien, widerlegt und einwandfrei nachgewiesen, daß die eingebrachten Stoffe tatsächlich von dem Wasser selbst befördert worden sind, das Wasser sich also in Bewegung befinden muß.

Abb. 7.

71

60

•v]

---

/,

So wie beim Tagwasser ist jedem Grundwasserstrome oder Grundwasserbecken ein gewisses Gebiet zugeordnet, welches das gesamte auf diesem Gebiet entstehende Grundwasser, gleichgültig auf welche Art dasselbe entstanden ist, dem betreffenden Grundwasserstrom oder Grundwasserbecken zuführt. Dieses Gebiet nennt man das

Niederschlags- oder Einzugsgebiet des betreffenden Grundwasservorkommens, seine Grenzen Grund Wasserscheiden. Die Größe des Einzugsgebietes eines Grundwasservorkommens ist, mag das Grundwasser durch Versickerung oder durch Kondensation entstanden sein, unter allen Umständen ein wichtiger Faktor für die Beurteilung der Grundwassermengen, und deshalb muß mit besonderem Nachdruck darauf hingewiesen werden, daß die Grundwasserscheiden nicht immer mit den Wasserscheiden der Erdoberfläche übereinstimmen, in der Regel sogar vollständig unabhängig von denselben sind, da sie nicht von der äußeren Bodengestaltung, sondern von dem Schichtenbau im Innern

abhängen.

Die vorstehende Abb. 7 zeigt ein Querprofil durch das Tal eines Flusses F. Es ist vorausgesetzt, daß das Flußtal durch Auswaschung entstanden und die ursprüngliche Auswaschung A CAy bis zur Höhe des Talbodens Ą mit Geschieben ausgefüllt ist, in welche der Fluß F sein Bett eingegraben hat. Die in dem Querprofil eingezeichneten

Bodenschichten fallen auf dem einen Ufer nach dem Flusse zu ein und setzen in derselben Richtung auf dem anderen Ufer fort. Unabhängig von dem Fallen und Streichen der Schichten unter der Erdoberfläche bilden die Kammlinien A und A₁ auf den höchsten Punkten der beiden Talränder die Wasserscheiden für den Fluß F. Die Grundwasserscheiden für das in dem Geschiebe des Tales vorhandene Grundwasser aber werden, durchlässige Schichten vorausgesetzt, welche die Bewegung des sich in diesen Schichten bildenden oder vorhandenen Grundwassers in der Gefällsrichtung ermöglichen, auf den Linien B und B₁ liegen, und zwar deshalb, weil über diese Linien hinaus das Grundwasser dem Geschiebe des Flußtales nicht mehr zuströmt.

In der Natur ist es nicht immer leicht, die Grundwasserscheiden und damit das Einzugsgebiet einwandfrei festzustellen. Dazu kommt noch der weitere Umstand, daß das beispielsweise in dem Geschiebe eines Flußtales vorhandene Grundwasser nicht immer dem Einzugsgebiete entstammt, sondern mitunter durch Spalten direkt aus tieferen Schichten dem Flußtal zugeführt wird, wie dies, wie schon bei der Besprechung Uber die Entstehung des Grundwassers ausgeführt, von dem Verfasser für das Rheintal und Elbetal nachgewiesen worden ist. Es ist deshalb bei der Schätzung der Grundwassermenge nach dem Einzugsgebiet immer große Vorsicht anzuwenden.

Der Grundwasserspiegel in einem bestimmten Punkte ist in seiner Höhenlage im Laufe der Zeit Schwankungen unterworfen. Diese, Spiegel- oder auch schlechthin Grundwasserschwankungen genannt, vollziehen sich deutlich in langgestreckten Wellen; plötzliche Spiegelschwankungen beim Grundwasser sind in der Regel auf äußere Einflüsse zurückzufUhren. Die Spiegelschwankungen des Grundwassers in einem bestimmten Punkte während einer gewissen Zeitperiode nennt man den Gang des Grundwassers, den man durch Aufträgen der bezüglichen Spiegelbeobachtungen zeichnerisch darstellen kann.

Abb. 8.

Abb. 9.

-V

x.

ßi

Wichtig für die Beurteilung der Grundwassermenge ist die Feststellung, ob mit den Schwankungen des Grundwasserspiegels auch Veränderungen des Gefälles des Grundwasserstromes verbunden sind. Um diese Frage zu entscheiden, trägt man das Längenprofil des Grundwasserstromes für verschiedene Grundwasserstände auf.

In vorstehenden Abb. 8 und 9 stellt AB das Längenprofil des Grundwassers für •einen höheren, AlBl das Längenprofil für einen niederen Grundwasserstand dar. Bezeichnet a und den Neigungswinkel der Grundwasserlinie gegen den Horizont, tg a und tg a₁ das Gefälle des Grundwasserspiegels bei höheren und niederen Wasserständen,, so hat sich, wenn

a = oq

ist, der Grundwasserspiegel bei seiner Senkung, wie in Abb. 8 dargestellt, parallel zu sich selbst verschoben, und es entspricht die durch die Senkung des Wasserspiegels herbeigeführte Verminderung der Durchflußmenge nur der Verminderung des Durchfluß-profiles um die Spiegelsenkung AAX oder BBX. Ist aber, wie Abb. 9 zeigt,

a> au

so ist mit der Spiegelsenkung auch eine Verminderung des Gefälles eingetreten, und die Durchflußmenge nimmt nicht mehr der Abnahme des Profils allein, sondern auch der Verminderung des Gefälles entsprechend ab.

Tritt das Grundwasser infolge natürlicher Verhältnisse ohne jeden künstlichen Eingriff zutage, so entstehen Quellen; das Grundwasser im Augenblick seinem Überganges zu Tagwasser wird also Quellwasser genannt. Die beiden Bezeichnungen Quell- und Grundwasser bedeuten daher sachlich dasselbe und unterscheiden sich nur durch die Verschiedenheit in der Erscheinungsform. Für die Quellen sind verschiedene Bezeichnungen im Gebrauch; sie scheiden sich in zwei Gruppen, die entweder auf die Art des Auftretens, oder auf die Schichten, welchen diese Quellen entstammen, Bezug haben.

Abb. 10. Intermittierende Quelle.

Je nach dem Auftreten der Quellen unterscheidet man konstant oder periodisch fließende Quellen. Die konstant fließenden Quellen wechseln natürlich auch in ihrer Ergiebigkeit, sie führen aber doch das ganze Jahr über Wasser. Die periodischen Quellen fließen jedoch nur zeitweilig, und zwar unterscheidet man hier wieder solche Quellen, die nur nach anhaltenden meteorischen Niederschlägen, Regen und Schneeschmelze, laufen, bei eintretender Trockenperiode aber ganz versiegen, weshalb solche Quellen auch Hungerquellen genannt werden, und solche Quellen, welche unabhängig von der Jahreszeit eine gewisse Periode lang Wasser geben und dann wieder eine Zeitlang aussetzen. Diese aussetzenden oder intermittierenden Quellen verändern die Dauer der Periode des Laufens

und Aussetzens auch je nach der Jahreszeit, sie versiegen aber in der Regel selten.

Diese intermittierenden Quellen lassen sich in einfacher Weise

-A-

durch eine Art Heberwirkung erklären, wie sie in nebenstehender Abb. 10 schematisch angedeutet ist.

Denkt man sich bei A und B zwei Aushöhlungen im Untergrund, von denen die eine B durch einen röhrenförmigen Gang einerseits mit der Höhlung A, andererseits mit der Erdoberfläche bei C verbunden ist, so wird, sobald die Höhlung A durch unterirdischen Zufluß höher aufgefüllt ist, als die Decke der Höhlung B, eine Heberwirkung eintreten, die die Höhlung A vollständig entleert. In der Zeit von dem Eintritt dieser Heberwirkung bis zur Entleerung der Höhlung A wird die intermittierende Quelle fließen; in der Periode, die erforderlich ist, um die Höhlung A wieder zur vorbezeichneten Höhe zu füllen, wird die Quelle aus-

setzen. Je nach der Jahreszeit wird der Zufluß zu der Höhlung A verschieden sein, und danach wird sich auch die Zeitdauer der Periode richten, die zur Füllung der Höhlung erforderlich ist.

Derartig intermittierende Quellen sind in der Natur nicht sehr selten, wir finden solche im schwäbischen Jura und in den Alpen mit verschiedenen, teilweise sehr großen Ausflußmengen. Die Idzuck-Quelle bei Kimp im Südbiharer Komitate in Ungarn zeigt in trockenen Zeiten Intervalle von 20 bis 30, nach Regen Intervalle von 10 bis 15 Minuten mit einem jedesmaligen Erguß von ca. 2 cbm.

Neben den Quellen, deren Austritt auf die Oberfläche lediglich durch Spiegeldifferenzen bedingt ist, gibt es auch solche Quellen, die durch Gasdruck aus der Tiefe gehoben und zu Tage gefördert werden. Hauptsächlich sind es Kohlensäure, Kohlenwasserstoffgase und Wasserdampf, deren motorische Wirkungen hier in Betracht kommen. Die Sprudel von Nauheim und Kissingen sind Beispiele für die Hebung durch Kohlensäure. Der Friedrich Wilhelm-Sprudel in Nauheim, der bei 177,2 m Tiefe erbohrt wurde, steigt mit einer Temperatur von 37,6° C. ca. 16 m über Terrain. In Kissingen ist die kohlensäurehaltige Solquelle in etwa 90 m Tiefe erbohrt worden, und die Höhe der Ausbrüche wechselt mit dem Gasdruck. Tritt durch gewisse Umstände beispielsweise nicht kohlensäurehaltiges Grundwasser in den Brunnenschacht ein, so wird der Auftrieb der Kohlensäure solange unterbrochen, bis das zugetretene Grundwasser mit Kohlensäure vollständig gesättigt ist, in welchem Zeitpunkt dann die Absorption der Kohlensäure aufhört und der Auftrieb wieder beginnt tätig zu werden.

Als Beispiel einer durch Kohlenwasserstoffgase emporgetriebenen Quelle sei der Kane-Geyser-Well in dem Wilsons-Runtale, im Petroleumgebiete des westlichen Pennsyl-vanien, vier Meilen südlich von Kane gelegen, angeführt. Aus einem an 100 m tiefen Bohrloch treten in gewissen Zwischenräumen Wasser und Kohlenwasserstoffgase aus. Die Höhe, auf welche die Wassermassen bei den Eruptionen emporgeschleudert werden, beträgt 30 bis 50 m, die Intervalle zwischen den einzelnen Ausbrüchen sind etwa 13 Minuten.

In Wels in Oberösterreich wurden vor einigen Jahren Tiefbohrungen vorgenommen, um artesisches Wasser zu gewinnen. Obgleich die Bedingungen hierfür durchaus nicht vorhanden waren, so traf man doch in 250 m Tiefe aufsteigendes Wasser, das stoßweise ausgeworfen wird, indem gleichzeitig beträchtliche Mengen kohlenwasserstoffreicher Gase entweichen, die man zu Beleuchtungs- und Heizungszwecken aufsammelt.

An manchen Stellen, wie beispielsweise bei Volterra in der Provinz Pisa, in Nevada und in Kalifornien kommen auch heiße Dampfquellen vor, die Soffioni, welche teils aus natürlichen, teils aus künstlich geschaffenen Öffnungen der Erde entströmen, und deren Ursachen zweifelsohne in vulkanischen Vorgängen zu suchen sind.

Die durch die Wasserdämpfe emporgetriebenen Quellen nennt man nach den zuerst in Island bekannt gewordenen Fällen Geysire. Dieselben scheiden in den meisten Fällen Kieselsinter ab und dürften zweifelsohne auch auf vulkanische Ursachen zurttck-geführt werden. Der als Typ dieser Art anzusehende große Geysir auf Island hat sich einen Kegel aus Kieselsinter von 8 bis 10 m Höhe und 70 m Durchmesser aufgebaut. In früheren Zeiten erfolgte alle 24 bis 30 Stunden ein Ausbruch des großen Geysirs, bei dem das Wasser bis zu 50 m Höhe emporgeschleudert wurde. Heute sind diese Ausbrüche wohl infolge der Versinterung und anderer Ursachen sehr zurückgegangen, und es vergehen oft mehrere Tage, ja sogar eine ganze Woche, bis ein Ausbruch ein-tritt, wobei die Wasserstrahlen heute kaum mehr eine Höhe von 18 m erreichen. Im

Becken des großen Geysirs ist das Wasser meist ruhig und zeigt eine Temperatur von 76 bis 89° C. an der Oberfläche.

Abb. 11.

Die Wirkungsweise des Geysirs, d. h. der Ausbruch und das darauf folgende Aussetzen, kann dadurch erklärt werden, daß die Temperatur des Wassers in der Tiefe nicht genügend hoch ist, um das Wasser unter dem darauf lastenden Druck in Dampf überzuführen. Bei dem Emporheben des Wassers aus den tieferen Schichten gelangt es jedoch auf einen Punkt, wo seine Temperatur größer ist als die zur Verdampfung unter diesem Druck erforderliche, und in diesem Augenblick tritt eine plötzliche Dampfbildung ein, welche das darüber befindliche Wasser auf und über die Oberfläche emporreißt. Nach Lap-parent⁵) sind in dem großen Geysir, dessen Durchschnitt in der nebenstehenden Abb. 11 dargestellt ist, die in der folgenden Tabelle angegebenen Temperaturen beobachtet worden:

Beobachtungs

punkte

Tiefe

Beobachtete Temperatur

Grad Celsius

Temperatur, die notwendig wäre, um das Wasser zum Sieden zu bringen Grad Celsius

V/,

3,30

85,5

107

8,10

110

116

11,00

13,00

18,00

22,50

121,8

120,8

123,8

130

136

In der letzten Kolonne der Tabelle sind diejenigen Temperaturen angegeben, die erforderlich sind, um das Wasser unter dem der betreffenden Tiefe entsprechenden Drucke zum Sieden zu bringen. In der Tiefe von 22,5 m, also im eigentlichen Quellkanal zeigt die beobachtete Temperatur von 126° C. 10° weniger, als erforderlich wäre, um das Wasser in Dampf überzu-führen. Bei 13 m Tiefe beträgt diese Differenz nur mehr 2°. Gelingt es nun der Spannung der in dem Quellkanal vorauszusetzenden Wasserdämpfe, das Wasser plötzlich um 2 m zu heben, so wird es von 13 m Tiefe ohne bemerkenswerte Abkühlung mit einer Temperatur von 121,8° C. auf die Höhe von 11 m gehoben, wo die zur Verdampfung erforderliche Temperatur aber nur mehr 120,8° beträgt; infolgedessen wird eine plötzliche Dampfbildung eintreten, die einen Ausbruch des Wassers bewirkt. Das nach dem Ausbruch wieder in die Geysirröhre eintretende Wasser wird sich anwärmen, und die Wasserdämpfe im Innern kommen dann unter Spannung, bis letztere im stände ist, die Wassersäule auf ca. 2 m zu heben, worauf ein neuer Ausbruch erfolgt. Tatsächlich beträgt auch die Temperatur des Wassers nach dem Ausbruch ungefähr 122° C. Diese Erklärung der Geysirausbrüche ist durch die Untersuchungen und Beobachtungen von Bunsen und Descloizeaux an Ort und Stelle bestätigt worden⁶).

In bezug auf die Schichten, welchen die Quellen entstammen, und auf die geologischen Verhältnisse, welche das Zutagetreten derselben bedingen, sind die nachstehenden Bezeichnungen für die einzelnen Arten von Quellen im Gebrauch.

Schichtquellen sind solche Quellen, welche entweder an der Grenze zwischen der wasserführenden Schicht und der dieselbe unterlagernden undurchlässigen Schicht oder dadurch zutage treten, daß die wasserführende Schicht beispielsweise durch eine Auswaschung bloßgelegt wird.

Uberlaufquellen entstehen dann, wenn die undurchlässige Schicht muldenförmig gelagert ist und das in der Mulde sich ansammelnde Wasser an den tiefsten Stellen des Randes zutage treten kann.

Schuttquellen sind solche Quellen, welche entweder in verwitterten granitischen oder gneisartigen oder auch sonstigen natürlichen Schutthalden entstehen.

Verwerfungsquellen oder Spaltquellen nennt man die Quellen, welche dadurch entstehen, daß das Wasser von wasserführenden Schichten durch vorhandene Verwerfungsspalten seinen Weg an die Erdoberfläche findet und dort als Quelle auf-tritt. In bezug auf das Regime der Quellen, d. i. die Darstellung der Schwankungen in der Ergiebigkeit durch eine längere Zeitperiode, kann man im allgemeinen sagen, daß die Schicht- und Verwerfungsquellen geringere Schwankungen in der Ergiebigkeit zeigen, als dies bei den Überlauf- und Schuttquellen der Fall ist.

Abb. 12.

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In der vorstehenden Abb. 12 ist typisch angedeutet, wie in der Natur Schichtoder Verwerfungsquellen entstehen können. Es ist vorausgesetzt, daß die wasserführende Schicht Sd durch eine wasserundurchlässige Schicht Su unterlagert und durch eine weitere wasserundurchlässige Schicht Su nach oben abgedeckt sein soll. Wird durch eine oberflächliche Auswaschung bei A der Grundwasserspiegel der wasserführenden Schicht angeschnitten, so entsteht hier eine Schichtquelle in ihrer typischen Form. Im weiteren Verlauf des Profils ist vorausgesetzt, daß in der Linie eine Verwerfung stattgefunden hat in der Weise, daß die jenseits der Verwerfungsspalte befindliche

Schicht längs derselben in die Tiefe gesunken ist. Durch diese Verwerfungsspalte ist die Möglichkeit gegeben, daß das in der wasserführenden Schicht unter Druck befindliche Grundwasser bei der Verwerfungsspalte in die Höhe steigt und bei C als Verwerfungsquelle zutage tritt.

Wird an der Erdoberfläche, beispielsweise im Punkte B, ein Bohrloch bis in die wasserführende Schicht abgeteuft, so wird an dieser Stelle das Wasser unter natürlichem Druck in die Höhe steigen und einen artesischen Brunnen bilden. Ebenso kann durch eine Bohrung jenseits der Verwerfungsspalte beispielsweise bei Bt artesisches Wasser erbohrt werden, nur wird dasselbe entsprechend dem durch den Wasserauftrieb bei C entstandenen Druckverlust nicht so hoch steigen wie bei B. Die Kunst, durch Brunnengrabungen oder Bohrungen artesisches Wasser zu erschließen, ist sehr alt. Nach Lersch⁷) haben die Kartäuser von Lille auf ihrem Klostergut Artois bereits um 1126 derartige Bohrungen ausgeführt, und daher soll auch die Bezeichnung »artesische Brunnen« stammen. Artesische Bohrungen sind heute vielfach und in großer Zahl ausgeführt. Zu den bekanntesten artesischen Brunnen gehören die im Kreidebecken von Paris abgeteuften. In der unteren Stufe im Pariser Becken befinden sich im »Gault« die wasserführenden Grünsande (sables verts), welche die ihnen auflagernden undurchlässigen jüngeren Schichten unterlagern und im Ausgehenden ein breites Band bilden, das sich von den Ardennen bis zur Loire verfolgen läßt. Die auf diesen Grünsandgürtel, der an der Erdoberfläche ca. 100 m höher liegt als die Talsohle von Paris, niederfallenden atmosphärischen Niederschläge versickern in dem durchlässigen Grünsand und bilden das in den artesischen Bohrungen zutage tretende Grundwasser. Die Bohrung von Grenelle wurde in den Jahren 1833 bis 1841 auf eine Tiefe von 548 m niedergebracht und ergab auf Terrainhöhe einen Ausfluß von 3000 cbm pro Tag. Das austretende Wasser hat eine Temperatur von 27,4° C. Der zweite artesische Brunnen von Paris wurde bei Passy in den Jahren 1855 bis 1860 erbohrt und hat eine Tiefe von 586,5 m. Dem Bohrloch von 0,6 m Durchmesser entströmten pro Tag 16200 cbm Wasser von 28° C, doch war das Wasser lehmig und konnte nicht klar gebracht werden. Heute beträgt die Ergiebigkeit des Brunnens 5 m über Terrain 6500 cbm in 24 Stunden, und das Wasser wird wegen seiner mangelnden Klarheit zur Speisung der Seen im Bois de Boulogne verwendet.

Auch in Deutschland ist artesisches Wasser vielfach erbohrt worden, so in der Norddeutschen Tiefebene, auf dem Hochplateau von Nürnberg und in der Rheinebene. Beispielsweise erfolgt die Versorgung der Ostseebäder Arendsee und Brunshaupten durch artesisches Wasser, welches dem Diluvium entstammt. Auch in Italien, in Toskana, in Amerika und in Australien finden sich artesische Bohrungen.

Als Schulbeispiel einer Schichtquelle sei noch die in dem böhmischen Kreidebecken bei Vrutic-Mèlnik auftretende Quelle angeführt⁸).

In der nachstehenden Abb. 13 ist das Dorf Vrutic-Mèlnik und die am südwestlichen Ende desselben austretende Quelle im Lage plan, in der Abb. 14 ein Querprofil durch das Tal dargestellt.

Das in seinem oberen Laufe ganz scharf in den Isersandstein (Kreideformation) eingeschnittene Kokoriner Tal erweitert sich beim Dorfe Vrutic-Mèlnik, das sich an der rechten Tallehne entwickelt; diese ist sehr steil, während die linke Tallehne flacher ist.

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Abb. 13. Lageplan.

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Zeichenerklärung: ®Brunnen -örundmsser-horizon/a/en, Wóssersfends-messungen vom 7JA 87. 'Mdßsf. : 7: 5760.

Abb. 14. Querprofll.

Es beziehen sich die Koten

[123] auf den gestauten Grundwasserspiegel vom 30. XII. 1880, » natürlichen

123

»    13. IV. 1881,

s;

ft

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(123) » das Terrain.

123    » die Brunnensohle.

»ft

(199.6)    (783.861

783.4-1    783.73

(1961)    [783.69]

183.17    183.57 ^

(193.6) 1783.651 183.1    78317

(190.3) f783.67J

783.15 163.37 783.11

ï/83.6om i! Grosse Quef/e uorFrveg

Kokoriner Bach

(7877.2)

(783.7)

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UV ff/)

(782.8)

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Weg n. Je/enic

(783.5)

733.0

(783.3)

183.B 183.0t (783.2)

'(186.0)

(788.5)

Die Talsohle wird von zwei Wasserläufen durchzogen, dem Kokoriner Bach und dem Abflußgraben, welch letzterer sich unterhalb des Dorfes mit dem Kokoriner Bach vereinigt. Am Fuße der rechten steilen Tallehne, unmittelbar unter dem Dorfe, quillt völlig unvermittelt aus den grobbankigen Sandsteinen der Iserschichten eine mächtige Quelle von etwa 140 Sekundenlitern Ergiebigkeit hervor, die bei ihrem Ursprung einen kleinen Weiher bildet, der seinen Abfluß dem Kokoriner Bach zuführt.

Neben dieser großen Quelle tritt noch am rechten Ufer unterhalb des Dorfes eine Quelle von etwa 10 Sekundenlitern auf, ferner kommen in dem zwischen dem Kokoriner Bach und dem Abflußgraben liegenden Erlenwäldchen noch mehrere kleinere Quellen zutage, die im ganzen etwa 25 Sekundenliter abführen, so daß die gesamte in der nächsten Umgebung des Dorfes als Quellen sichtbar zutage tretende Wassermenge etwa 175 Sekundenliter beträgt. Als charakteristisch soll noch angefügt werden, daß diese Quellen, welche vom Sommer 1880 bis Ende März 1881 fortlaufend gemessen wurden, in ihrer Ergiebigkeit in dieser längeren Periode trotz der strengen Winterfröste und der Anfang März plötzlich eingetretenen Schneeschmelze nur ganz geringe Schwankungen gezeigt haben.

Die meisten der Bauernhöfe des Dorfes besitzen Brunnen, deren Lage in dem Lageplan ersichtlich gemacht ist. Nach Aussage der Dorfbewohner rühren sämtliche Brunnen von deren Vorfahren her, so daß diese Brunnen das Dorf vielleicht schon seit Generationen mit Wasser versorgen. Wie die weiter unten stehende Tabelle zeigt, schwankt der Wasserstand in diesen Brunnen bei nicht gestautem Quellenspiegel (13. April 1881) zwischen 0,22 und 0,34 m, so daß es sich also nur um geringe, eben zum Füllen eines Eimers ausreichende Tiefen handelt. Aus diesen niedrigen Wasserständen in den Brunnen läßt sich aber im Einklang mit den geringen Schwankungen der Ergiebigkeit in der Beobachtungsperiode schließen, daß die Spiegelschwankungen des diese Brunnen speisenden Grundwasserstroms in der ganzen Zeit des Bestehens der Brunnen sehr geringe gewesen sein müssen, da bei stärkerem Rückgang des Grundwasserspiegels die Brunnen versiegt wären, was vermutlich zu ihrer Vertiefung geführt hätte.

Die sämtlichen Brunnen- und Quellenspiegel wurden fortlaufend beobachtet, und in nachstehender Tabelle sind die Koten der Brunnensohlen und Wasserspiegel, sowie

Haus-

Nr.

Terrain

beim Brunnen

Kote

Brunnensohle

Beobachtung vom 30. Dezbr. 1880

Beobachtung vom 13. April 1881

Kote

Wasserspiegel

Wasserstand im Brunnen

Kote

Wasserspiegel

Wasserstand im Brunnen

3, 4

18-25

13

190,30

193.60

196.40

199.60

194.40

200.40

193.40

183,15

183,10

183,17

183,41

183,14

183,26

183,13

183,61

183,65

183,69

183,86

183,63

183,79

183,63

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©    cd    cd    cd    cd    <d    d

183,37

183,47

183,51

183,73

183,42

183,57

183,42

CM t>    CM    GO    H    <32

CM CO    CO    CO    <M    CO    (M

cf cf    d    cT    d    cT    cd

die Wasserstände in den Brunnen für den 30. Dezember 1880 und den 13. April 1881 eingetragen. Am 30. Dezember waren sämtliche Überfälle, welche zur Messung der Quellergüsse dienten, eingebaut, die Quellenspiegel also gestaut, während, nachdem die

Überfälle seit Ende März entfernt worden waren, am 13. April die Brunnen- und Quellenspiegel ihre natürlichen Höhenlagen zeigten, der frühere Kttckstau also bis zu diesem Zeitpunkt keinen Einfluß mehr zeigen konnte.

183,60 m 183,37 »

Die Kote des Wasserspiegels der Hauptquelle betrug: am 30. Dezember 1880 am 13. April 1881 . .

»>

0,49 m

die Kote der Sohle der Hauptquelle im Mittel . . 183,11 so daß sich die mittlere Wassertiefe im Quellenbecken bei gestautem Spiegel zu bei natürlichem Spiegel dagegen zu 0,26

ergab.

In den Lageplan ist auf Grund der Quellen- und Brunnenwasserspiegel eine Aufnahme des natürlichen Grundwasserspiegels in Höhenkurven eingetragen. Im Querprofi ist der gestaute Grundwasserspiegel vom 30. Dezember 1880 sowie der natürliche Grundwasserspiegel vom 13. April 1881 veranschaulicht. Man sieht aus diesen Darstellungen, daß der Grundwasserspiegel mit einem nach der Hauptquelle etwas stärker ausgesprochenen Gefälle ganz gleichmäßig verläuft und daß der Austritt des Grundwassers in der Quelle ein vollständig natürlicher ist. Auf diese Weise tritt an dieser Stelle in einem räumlich eng begrenzten Gebiete das Grundwasser als solches, ferner das Grundwasser als Brunnenwasser und endlich das Grundwasser bei seinem Austritt an die Ober

fläche als Quelle in die Erscheinung, so daß dieser Fall gewissermaßen als Schulbeispiel dafür anzusprechen ist, daß die Begriffe Grundwasser, Brunnenwasser und Quellwasser sachlich dasselbe bedeuten und das Quellwasser sich nur durch seinen Austritt an die Oberfläche in formaler Beziehung von Grundwasser unterscheidet.

Auch in geologischer Beziehung kann der vorliegende Fall als Schulbeispiel für die Entstehung einer Schichtquelle angesehen werden, da das Kokoriner Tal eine Auswaschung im Plateau der Kreide ist, welche bei Yrutic den Grundwasserspiegel der Kreideschichten erreicht und dadurch das Austreten der verschiedenen Quellen unmittelbar aus den Kreidesandsteinen ermöglicht.

Als letzter Fall der Erscheinungsform von Grundwasser soll noch das Dünenwasser Erörterung finden. Dieses Dünenwasser bildet sich auf Inseln und an den Küsten des Meeres durch Versickerung der Niederschläge in den Dünensand. Das so gebildete Grundwasser vermischt sich jedoch nicht mit dem darunter befindlichen Seewasser, sondern schwimmt vermöge seines geringeren spezifischen Gewichts in dem letzteren. Bei den Bohrungen zur Versorgung des Nordseebades Norderney hat Herzberg¹) gefunden, daß das Dünenwasser bei einem Stande von 1,8 m über Seewasserspiegel erst in der Tiefe von 60 m brackig wurde und bei 65 m Tiefe erst den ausgesprochen stark salzigen Geschmack des Seewassers annahm. Es scheint also, daß in dem Untergrund das süße Dünenwasser gewissermaßen als ein Kern in dem schwereren salzigen Meerwasser schwimmt.

In nachstehender Abb. 15 ist ein Schnitt durch eine Insel veranschaulicht, wobei AGB die Oberfläche des Dünen Wasserspiegels darstellt. Die Oberfläche des Dünenwassers ist keine Ebene, sondern eine nach allen Seiten nach dem Meere zu abfallende krumme Fläche, deren Gestalt bedingt ist durch den schwimmenden Süßwasserkern,

ł) Herzberg, Die Wasserversorgung einiger Nordseebäder. Journal für Gasbel. und Wasservers.,

1901, S. 815.

der vermöge seines geringeren spezifischen Gewichts über den Seewasserspiegel AB hinausragen muß. A D B stellt die Grenzfläche des süßen Dünenwassers gegenüber dem Meerwasser dar. In Wirklichkeit ist diese Grenzfläche natürlich nicht scharf ausgebildet, da durch Diffusion ein gewisser Übergang zwischen dem Süßwasser und dem Meerwasser hergestellt ist, wie dies auch durch die Bohrung in Norderney bestätigt wird. Bezeichnet man für den Punkt C mit hx die Erhebung des Dünenwasserspiegels Uber den

Abb. 15,

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Meeresspiegel, h₂ die vertikale Tiefe der unteren Grenze des süßen Wassers unter dem Meeresspiegel, H die gesamte Mächtigkeit des süßen Dünenwassers im Punkte C, yt das spezifische Gewicht des Dünenwassers, y₂ das spezifische Gewicht des Meerwassers, so ist

^2/2 - -Efyl — (Jh + ^l) 7l )

woraus sich

*» = *,• —

72 — 71

ergibt. Für das Süßwasser kann man yx = 1 setzen, für das Wasser der Nordsee kann bei einem Salzgehalt von 2,9 als spezifisches Gewicht y₂ zu 1,027 angenommen werden. Setzt man diese Werte in obige Gleichung ein, so erhält man

= 37 • hx.

h<1 ~ 0,027

Bei der vorerwähnten Bohrung in Norderney war hx = 1,8. Für diesen Wert würde sich h₂ zu 0,66 berechnen, was mit der durch den Versuch festgestellten Tiefe von 65 m als Grenze des süßen Wassers sehr gut übereinstimmt.

5. Wechselwirkungen zwischen Tag- und Grundwasser.

In toten Tälern, d. h. in solchen Tälern, welche keine oberflächlichen Wasserläufe zeigen, und in den wasserführenden Schichten in Gebieten, die von Flüssen weit entfernt liegen, bleibt das Grundwasser ohne jede Berührung mit dem Tagwasser, das ist mit den oberflächlichen Fluß- und Bachläufen, wird also von diesen letzteren in keiner Weise beeinflußt.

In Flußtälern, wo sich der Fluß in seinem Bette, das Grundwasser aber in den das Bett bildenden Bodenschichten, in der Kegel Geschieben, bewegt, wird eine Wechselwirkung zwischen Grund- und Tagwasser eintreten müssen, wenn das Flußbett durchlässig ist. Bei undurchlässigem Bette ist dies jedoch nicht der Fall, und das Grundwasser kann in solchen Fällen trotz der unmittelbaren Nachbarschaft des Flußwassers von diesem unabhängig seinen Gang vollziehen.

Als Schulbeispiel für die Undurchlässigkeit eines Flußbettes und des Flußtales soll das Flußtal des Setta, eines Nebenflusses des Reno. angeführt werden, das der Verfasser¹) im Jahre 1878 untersucht hat. Der Setta entspringt den Vorgebirgen des Apennin und zeigt in seinem Regime einen ausgesprochenen Wildbachcharakter; das Geröll des Flußtales ist in der Hauptsache sehr grob, doch sind die Zwischenräume zwischen diesem groben Geröll mit sehr feinen, vielfach schlammartigen Partikelchen ausgefüllt, welche durch Verwitterung und Erosion der aus mergligen Kalken bestehenden Talwände gebildet und in das Flußtal eingeschwemmt werden. Aus dem Grnndwasser des Settatales wird die Stadt Bologna mit Wasser versorgt, und zur Herbeileitung dieses Grundwassers aus dem Settatale ist ein alter, schon von den Römern erbauter Aquädukt wieder instand gesetzt worden.

Abb. 16.

Mühlkanal

Versuchsbrunner/

Sella-Fluß

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Die vorstehende Abb. 16 zeigt einen Querschnitt durch das Flußtal von dem Versuchsbrunnen aus normal auf die Flußrichtung gelegt; in dieses Querprofil sind die unbeeinflußten Grundwasserstände, sowie die Wasserstände des Flusses und des von demselben abgezweigten Mühlkanals eingetragen. Bei dem im Jahre 1878 durchgeführten Pumpversuch wurde der Grundwasserspiegel im Versuchsbrunnen um 4,3 m abgesenkt, und im Querprofil ist die dieser Absenkung entsprechende Depressionskurve eingezeichnet, welche, ebenso wie der unabgesenkte Grundwasserspiegel, unter dem Fluß- und unter dem Kanalwasserspiegel verläuft, ohne von diesen Oberflächenwässern in irgendeiner Weise beeinflußt zu werden. Die mächtigen Hochwässer, die der Setta seinem Wildbachcharakter entsprechend nach heftigen Regengüssen führt, überschwemmen zeitweilig das ganze Flnßtal, so daß der Versuchsbrunnen, der zu einem Gliede der endgültigen

Wasserfassung wurde, wasserdicht über Hochwasser geführt werden mußte. Diese Überschwemmungen des Flußtales sind ebenfalls ohne Einfluß auf den Grundwasserspiegel, wie die Feststellungen bei den Vorarbeiten und Erfahrungen eines nun länger als 30-jährigen Betriebes gezeigt haben, so daß in dem vorliegenden Falle sowohl das Flußbett wTie auch das Flußtal als völlig wasserundurchlässig angesehen werden können.

Bei durchlässigem Flußbett ist die Wechselwirkung zwischen Flußwasser und dem in den Talgeschieben befindlichen Grundwasser verschieden, je nachdem im Flußtal von dem Flusse unabhängiges Grundwasser vorhanden ist oder nicht. Ist ein unabhängiger Grundwasserstrom vorhanden, so wird derselbe, solange sein Spiegel höher als der Wasserstand im Flusse ist, sein Wasser an den letzteren abgehen, während bei höheren Wasserständen des Flusses ein Rückstau des Grundwassers stattfindet, ohne daß Flußwasser in den Untergrund, trotz der Durchlässigkeit des Bettes, eintritt. Ist im Flußtal jedoch kein Grundwasser oder wenigstens kein Grundwasserstrom vorhanden, so tritt bei durchlässigem Bette Wasser aus dem Flusse in den Untergrund, wobei das auf diese Weise in Grundwasser verwandelte Flußwasser durch die filtrierende Wirkung der Bodenschichten gereinigt wird und bei längerer Bewegung im Untergründe auch die Temperatur desselben näherungsweise annimmt.

Abb. 17.

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II

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Eine Anschwellung des Flusses bewirkt auch hier ein Ansteigen des Grundwassers, während bei sinkendem Wasserstande des Flusses das in den Untergrund eingetretene Fluß wasser zum Teil wieder rückläufig dem Flusse zuströmt.

In unmittelbarer Nähe des Ufers vollzieht sich der Gang des Grundwassers vollständig parallel dem Gange der Flußwasserstände, d. h. das Grundwasser steigt und fällt mit dem Flusse, gleichgültig ob ein vom Fluß unabhängiger Grundwasserstrom vorhanden ist oder nicht. In einiger Entfernung vom Flusse jedoch wird das Verhalten anders, und es ist von besonderer Wichtigkeit, dieses Verhalten festzustellen, da man daraus den Nachweis erbringen kann, ob Flußwasser in den Untergrund eintritt oder nicht, eine Feststellung, die von besonderem Werte ist, wenn es sich darum handelt, Grundwasserfassungsanlagen in der Nähe von Flußläufen anzuordnen.

In Abb. 17 ist das Profil durch ein Flußbett veranschaulicht, in dessen Ufergelände sich ein vom Fluß unabhängiger Grundwasserstrom befindet, der an beiden Ufern nach dem Flusse zu gerichtet ist. Bei dem Niederwasserstand AA₁ im Flusse sind die Linien Aa und A₁a₁ die Grundwasserspiegel im Ufergelände, die an beiden Ufern nach dem Flusse zu gerichtet sind. Geht der Flußwasserstand von dem Niederwasser AAy zu dem Mittelwasserstand BBX über, so wird sich der Grundwasserspiegel nach den Linien Bb und Bxb^ einstellen, die zunächst zwar ein geringeres Gefälle haben als Aa und A₁a₁, aber doch nach dem Flusse zu Gefälle besitzen, da das Grund-

wasser immer noch das Bestreben hat, in den Fluß einzutreten. Dahei ist vorausgesetzt, daß die dem Grundwasser eigentümliche, nach dem Flusse gerichtete Geschwindigkeit immer größer bleibt, als die durch das Steigen des Flußwasserspiegels hervorgerufene Tendenz des Flußwassers, in den Untergrund einzutreten. Dauert der Mittelwasserstand genügend lange, so wird die Gefällslinie des Grundwasserspiegels sich immer steiler aufrichten, bis sie den Spiegellinien Aa und parallel wird, womit die Grenzlage erreicht ist. Bei weiterem Steigen bis zur Hochwasserlinie CC± wiederholt sich dieses Spiel, nur mit dem Unterschiede, daß die Hochwasserwelle und damit auch der höchste Flußwasserstand in der Begel nur kurze Zeit andauert und deshalb die Grundwasserspiegellinien Ce und C₁e₁ fast nie das Gefälle des Grundwassers bei mittleren und kleineren Flußwasserständen erreichen. Zeigt das Ufergelände Einsenkungen, wie beispielsweise bei M, so wird bei sehr hohen Grundwasserständen in diesen Einsenkungen GrundwTasser zutage treten und Pfützen bilden, die erst mit dem sinkenden Grundwasser wieder verschwinden; hierdurch ist das Auftreten von sogenanntem Druckwasser, oft weit weg vom Flußufer, bei hohen Flußwasserständen erklärt.

Abb. 17 a.

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Geht nun der Wasserstand, wie in Abb. 17 a veranschaulicht, vön dem Hochwasserstand C wieder zum Mittelwasserstand BBX zurück, so wird das Grundwasser aus dem Ufergelände mit vermehrter Geschwindigkeit dem Flusse Zuströmen, und die Grundwasserspiegel werden sich nach den Linien Bb und Bt èj ausbilden, die größeres Gefälle zeigen, als das Grundwasser bei lange andauernden niederen oder mittleren Flußwasserständen.

Charakteristisch für das Vorhandensein eines vom Flusse unabhängigen Grundwasserstromes ist daher die Erscheinung, daß beim Steigen und Fallen des Flusses der Grundwasserspiegel zwar das Steigen und Fallen mitmacht, aber in allen Lagen Gefälle nach dem Flusse zeigt, so daß also immer ein Abströmen des Grundwassers nach dem Flusse zu stattfindet, wenn dasselbe auch beim Ansteigen des Flusses durch den Aufstau bezüglich seiner Geschwindigkeit eine Verminderung erfährt. In diesem Falle wird also das Grundwasser in dem Ufergelände immer vom Flußwasser unabhängig bleiben, ein Eintreten des letzteren in den Untergrund also nicht stattfinden.

In Abb. 18 ist das Profil durch ein Flußtal dargestellt, in welchem nur vom Flusse stammendes Grundwasser vorhanden ist. Bezeichnet AAV den Flußwasserstand bei Niederwasser, so werden die Linien Aa und    die den Grundwasserspiegel im

Beharrungszustand zeigen, nahezu horizontal sein. Geht der Fluß wasserstand vom Niederwasser auf den Mittelwasserstand BBt Uber, so wird infolge der durchlässigen Ufer Flußwasser in den Untergrund eintreten, und die Linien Bb und B^ werden die Grundwasserspiegel im Ufergelände darstellen. Diese Grundwasserspiegellinien haben entsprechend der Bewegung des Wassers nach dem Ufer zu Gefälle vom Fluß landeinwärts. Hält der Mittelwasserstand im Flusse längere Zeit an, so wird sich die Gefälls-linie immer mehr verflachen, bis sie die Horizontale als Grenzlinie erreicht. Dieser Vorgang zeigt das gerade Gegenteil wie derjenige beim Vorhandensein von unabhängigem Grundwasser, dessen Spiegelgefälle immer nach dem Flusse zu gerichtet ist und bei länger andauerndem Beharrungszustande im Flusse bis zum ursprünglichen Grund Wassergefälle an wächst. Bei einem weiteren Steigen des Flusses bis zum Hochwasserstand GCX wiederholt sich derselbe Vorgang wie beim Übergang vom Niederwasser zum Mittelwasser, nur wird auch hier angesichts der kurzen Dauer der Hochwasserwelle ein Beharrungszustand beim Hochwasser nicht eintreten.

Abb. 18.

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Abb. 18 a.

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In Abb. 18 a ist der Rückgang vom Hochwasser CCX zum Mittelwasserstand BBX veranschaulicht. Mangels eines andauernden Beharrungszustandes bei Hochwasser bleibt das Grundwasserspiegelgefälle Cc und Clc₁ noch landeinwärts gerichtet, wenn in der Nähe des Flusses durch das Zurückgehen des Flußwasserspiegels auf den Mittelwasserstand BBX bereits ein Rücklauf des Grundwassers nach dem Flusse zu stattfindet. Es bilden sich demnach in den Spiegellinien die Gefällsbrechpunkte K und Kx aus, von welchen das Grundwasser sowohl nach dem Flusse wie landeinwärts zu sich bewegt. Diese Brechpunkte wandern vom Flußufer landeinwärts, senken sich dabei aber, bis der Grundwasserspiegel bei andauerndem Mittelwasserstand wieder als Greuzlage in die Horizontale des Mittelwassers übergeht. Es sind deshalb die Kulminationspunkte K und Kx, deren Vorhandensein bei sorgfältiger Beobachtung der Grundwasserspiegel im Vergleich mit dem Flußwasserspiegel in jedem besonderen Falle durch einige Versuchsbohrlöcher ohne Schwierigkeit festzustellen ist, als ein untrügliches Merkmal für das Eintreten des Flußwassers in den Untergrund anzusehen. Sinkt der Fluß weiter bis zum Niederwasserstand AAX, so werden die Spiegellinien Aa und Axax auf beiden Ufern ein Gefälle nach dem Flusse zeigen, da die rückläufige Bewegung des Grund-

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd 5. Aufl.

wassers landeinwärts nur so lange andauert, als das Grundwasser im Ufergelände höhere Wasserstände zeigt als der Fluß.

Besitzt der im Ufergelände vorhandene Grundwasserstrom nur eine geringe Durchflußmenge und dementsprechend auch ein geringes nach dem Ufer zu gerichtetes Gefälle, so kann bei ganz plötzlich auftretenden Anschwellungen im Flusse der Fall eintreten, daß die Stauwirkung des Grundwasserstromes nicht mit dem Steigen des Flußwasserspiegels Schritt hält, so daß das Flußwasser gewissermaßen Uber das Grundwasser hinweg in den Untergrund tritt.

Abb. 19.

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Dieser Fall ist in Abb. 19 veranschaulicht. BBX zeigt das Mittelwasser des Flusses, Bb und Bx bx den dazugehörigen Grundwasserspiegel. Bei einer plötzlich eintretenden Hochwasserwelle kann der Flußwasserspiegel so rasch auf CCX steigen, daß der Grundwasserspiegel im Stau nicht nachfolgen kann. In diesem Falle wird das Flußwasser in den Untergrund eintreten. Das eintretende Wasser hat Gefälle und Spiegelrichtung landeinwärts, und seine Spiegellinie wird bei K den ursprünglichen Grundwasserspiegel tretfen. Beim Punkte Kx kommt sowohl die nach dem Fluß gerichtete Strömung wie auch die Bewegung des Flußwassers landeinwärts zum Stillstand, da bis zu diesem Punkte die Stauwirkung des Hochwassers reiöht. Für diese Grenzlage werden die Gefälle der Linien CXKX und cxKx einander gleich. Solange das Steigen des Flußwassers anhält, rückt der Punkt K landeinwärts nach Kx vor, indem er sich gleichzeitig hebt.

Abb. 19 a.

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Tritt ein Fallen des Flußwasserspiegels ein, so wird dieser Punkt K1} wie in Abb. 19 a dargestellt, wieder zum Flusse nach AT zurückrücken, und bis zum Eintritt des Beharrungszustandes bleibt der Brechpunkt des Gefälles, das von K gegen den Fluß stärker wird, bestehen. Bei andauerndem Mittelwasser wird sich die Gefällslinie des Grundwassers in die ursprünglichen Spiegellinien Bb und Bxbx einstellen. Man hat in diesem Falle also auch ein Eintreten von Flußwasser in den Untergrund, aber nur auf eine gewisse

Entfernung vom Flusse ab, und zwar so weit, als der Punkt K landeinwärts wandert. Über diesen Punkt hinaus wird das Grundwasser zwar das Steigen und Fallen mitmachen, aber im übrigen als Grundwasser vom Flußwasser unabhängig bleiben. Dieser letzt geschilderte Fall kommt in der Wirklichkeit nicht häufig vor, weil die Erfahrung zeigt, daß sich Flußbetten mit geringem, seitlichem Grundwassereintritt sehr bald einseitig dichten, d. h. wohl das Grundwasser aufnehmen, aber einen Eintritt des Flußwassers nicht gestatten, also die Durchlässigkeit in bezug auf Flußwasser verlieren.

Ein weiterer in der Wirklichkeit häufiger Fall der Einwirkung des Flußwassers auf das Grundwasser tritt bei Überschwemmung des Ufergeländes in Erscheinung.

Abb. 20.

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In der vorstehenden Abb. 20 ist ein Profil durch ein Flußtal dargestellt, welches zwei Terrassen besitzt, wie dies in Wirklichkeit häufig zutrifft. Für die Niederwasserstände AA₁ und die Mittelwasserstände BB₁ reicht noch das in die untere Terrasse eingegrabene Bett des Flusses, beim Hochwasserstand CC^ tritt jedoch eine Überflutung der unteren Terrasse ein, und in diesem Fall des Hochwassers bilden die Abhänge der oberen Terrasse die Flußufer. Bezeichnet Aa und Axat den Grundwasserspiegel bei Niederwasser, Bb und Bibx den Grundwasserspiegel bei Mittelwasser, so wird sich, das Vorhandensein eines selbständigen Grundwasserstromes vorausgesetzt, auch bei durchlässigem Bette der Übergang vom Niederwasser zum Mittelwasser vollziehen, ohne daß das Grundwasser des Ufergeländes eine Beeinflussung durch das Flußwasser, abgesehen von dem Steigen und Fallen, erfährt. Tritt Hochwasser ein, welches die untere Terrasse überflutet, so wird, wenn die Oberfläche der Terrasse nicht wasserundurchlässig ist, das Flußwasser in den Untergrund eintreten und sich in vertikaler Bewegung nach abwärts mit dem Grundwasser mischen und dasselbe unter Umständen in schädlicher Weise beeinflussen, da das dem Grundwasser beigemischte Flußwasser nur ungenügend gereinigt ist und auf dem kurzen Wege auch seine Temperatur wenig oder gar nicht geändert hat. Eine bei D angeordnete Grundwasserfassungsanlage wird, wenn sie auch in ihrem oberen Teile wasserdicht über das Hochwasser hinaus geführt und durch Anschüttungen gegen das Flußwasser geschützt wird, doch Wasser entnehmen, das durch Flußwasser beeinflußt ist, da es schwer ist, von vornherein festzustellen, bis zu welcher Tiefe die Beeinflussung durch Flußwasser reicht. Man wird in einem solchen Falle eine Grundwasserfassungsanlage nur dann einwandfrei gegen Flußwasser sichern können, wenn man dieselbe auf der Hochterrasse anordnet.

7*

Wie das Flußwasser unter Umständen bei durchlässigem Flußbette vermöge seiner Spiegeldifferenzen in den Untergrund eintreten kann, so kann man diesen Eintritt von Flußwasser künstlich auch dadurch herbeiführen, daß man am Ufer des Flusses eine Fassungsanlage, beispielsweise einen Brunnen, errichtet und den Wasserspiegel in diesem Brunnen unter den Flußwasserspiegel absenkt.

Abb. 21.

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Bezeichnet in der vorstehenden Abb. 21 AAt den mittleren Flußwasserstand, A a den diesem Wasserstand entsprechenden Grundwasserspiegel, B einen am Flußufer abgeteuften Brunnen, dessen Wasserspiegel um die Größe ö gegenüber dem Grundwasserspiegel und um die Größe h gegenüber dem Fluß Wasserspiegel abgesenkt worden ist, so wird, da der abgesenkte Grundwasserspiegel am Ufer unter dem Wasserspiegel AAt des Flusses bleibt, bei durchlässigem Bette ein Eintreten von Flußwasser in den Brunnen • stattfinden. Die Art und Weise, in welcher sich die aus dem Brunnen geförderte Wassermenge Q der Menge nach aus Fluß- und Grundwasser zusammensetzt, läßt sich direkt aus den Spiegelabsenkungen nicht berechnen. Näherungsweise ist aber eine solche Bestimmung aus dem Vergleich der Temperaturen des geförderten Wassers mit den Temperaturen des Grundwassers und den Temperaturen des Flußwassers oder auch, wenn das Flußwasser und das Grundwasser verschiedene Härten zeigen, wie es in der Regel der Fall ist, aus dem Vergleich dieser Härtegrade mit der Härte des geförderten Wassers möglich.

Bezeichnet den Anteil des Flußwassers an der aus dem Brunnen geförderten Wassermenge Q,

q₂ den Anteil des Grundwassers an dieser Fördermenge, t die Temperatur des aus dem Brunnen geförderten Wassers,

4 die Temperatur des Flußwassers unmittelbar vor seinem Eintritt in den Brunnen, t₂ die Temperatur des Grundwassers in entsprechender Entfernung vom Brunnen landeinwärts gemessen, so ergibt sich

Q — Q i + Ç-2

Qt = qltl -f- q₂t₂

daraus berechnen sich die Anteile des Fluß- und Grundwassers an der Förderung zu

qi = Q-

t—t₂

tv — t₂

t— tx

Die Temperatur tl des Flußwassers am Brunnenrande stimmt nicht überein mit der Temperatur des Wassers im Flusse selbst, unterscheidet sich vielmehr von dieser durch die infolge der Bewegung des Flußwassers im Untergründe bis an die Brunnenwandung bewirkte Temperaturänderung. Diese Temperatur wird am besten in einem in der Nähe der Brunnenwandung abgeteuften Beobachtungsbohrloch gemessen, während die Temperatur des Grundwassers ebenfalls in einem solchen Bohrloch, das sich aber vom Brunnen landeinwärts befindet, abgelesen wird.

Für den Fall, daß diese Temperatur tx des Flußwassers gleich wird der Temperatur des Grundwassers, versagt die vorstehende Formel, und in diesem Falle wird man sich, vorausgesetzt, daß die Härtegrade zwischen Fluß- und Grundwasser erheblich verschieden sind, dieser Härtegrade zur Bestimmung der Mengen bedienen.

Bezeichnet H die Härte des aus dem Brunnen geförderten Wassers, Hx die Härte des Flußwassers im Flusse direkt gemessen, H₂ die Härte des Grundwassers, so ergibt sich

QU — qxHx + q₂ H₂

und daraus

q\ = Q-

H—H₂

hx-h₂

h₂—hx

q2 = Q-

H-Hx

Hx-H

Hx-H₂

An Stelle der Härte können unter Umständen andere mineralische Bestandteile, beispielsweise der Chlorgehalt treten. Versuche, aus den verschiedenen Keimgehalten die anteilige Wassermenge zu berechnen, sind deshalb nicht zulässig, weil der Keimgehalt im Flußwasser ungemein wechselt und auch durch die Bewegung des Flußwassers im Untergründe beeinflußt wird, ohne daß man sich Uber den Umfang dieser Beeinflussung Rechenschaft zu geben vermag. Deshalb müssen Berechnungen, die auf Grundlage der Keimzahlen aufgestellt werden, zu unbrauchbaren Ergebnissen führen.

Der Umstand, daß ein Brunnen sich nahe am Ufer eines Flusses oder Sees befindet, bedingt aber durchaus nicht immer, daß — selbst durchlässige Ufer vorausgesetzt — bei dem Betrieb des Brunnens unter allen Umständen Fluß- oder Seewasser in den Brunnen eintritt.

Die nachstehende Abb. 22 veranschaulicht den Fall, daß die Durchflußmenge des dem Flusse zuströmenden Grundwassers so groß ist, daß selbst bei der Absenkung des Brunnenwasserspiegels um die Größe ö unter den ursprünglichen Grundwasserspiegel und um die Größe h unter den Fluß Wasserspiegel AA{ der abgesenkte Grundwasserspiegel, d. h. die Depressionsfläche zwischen dem Brunnen und dem Flusse, sich noch um die Höhe hx über den Flußwasserspiegel erhebt. Aus dieser Form der Depressionsfläche folgt mit absoluter Sicherheit, daß ein Teil des Grundwassers noch um den Brunnen herum dem Flusse zuströmt, ein Zuströmen von Flußwasser nach dem Brunnen aber ausgeschlossen ist.

Abb. 22.

75?

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Auf der Möglichkeit, Fluß- oder Seewasser durch entsprechende Spiegelsenkungen in Fassungsanlagen, die an durchlässigen Fluß- oder Seeufern angeordnet werden, ein-treten zu lassen, beruht die Gewinnung von Fluß- oder Seewasser durch die sogenannte »natürliche Filtration«. Wie der Name sagt, ist dabei stillschweigend vorausgesetzt, daß das Flußwasser bei seiner Bewegung durch die zwischen Fluß und Fassungsanlage befindlichen durchlässigen Schichten eine Reinigung erfährt, also filtriert wird, und zwar wird diese Filtration eine natürliche genannt, weil sie sich von selbst ohne künstliche Vorkehrungen oder Eingriffe vollzieht.

Der Laie, dem die verwickelten gegenseitigen Beziehungen zwischen Fluß- und Grundwasser unbekannt sind, sieht in der Regel das gesamte in dem Flußtal vorhandene Grundwasser als dem Fluß entstammend an und ist daher geneigt, ohne weiteres anzunehmen, daß an den Ufern von Flüssen oder Seen unter allen Umständen natürlich filtriertes Fluß- oder Seewasser zu gewinnen sein wird. Die ungünstigen Erfahrungen, die man mit solchen Anlagen, beispielsweise in Wien bei der Kaiser Ferdinand-Wasser-leitung, in Lyon und Toulouse gemacht hat, lassen aber darauf schließen, daß für die Gewinnung von natürlich filtriertem Fluß- oder Seewasser die Durchlässigkeit der Flußufer allein nicht genügt, sondern daß hierfür noch andere Voraussetzungen erforderlich sind. Prüft man den Vorgang der natürlichen Filtration auf Grund der bisherigen Erfahrungen, so findet man, daß für die Möglichkeit einer solchen Filtration die nachstehenden drei Voraussetzungen gleichzeitig erfüllt sein müssen:

1.    durchlässiges Bett des Flusses oder Sees,

2.    Vorhandensein von durchlässigen und gleichzeitig filtrierenden Schichten im Untergrund zwischen Ufer und Fassungsanlage,

3.    andauernde Wirksamkeit der Filterfläche, bzw. selbsttätige Reinigung derselben.

Zunächt ist zu bemerken, daß die erste der Bedingungen, das ist Durchlässigkeit

des Flußbettes, durchaus nicht die Regel ist, sondern in jedem besonderen Falle erst festgestellt werden muß. Verfasser dieses¹⁰) hat an einer Reihe von Beispielen gezeigt, daß Fluß- und Seeufer in vielen Fällen entweder vollständig dicht oder wenigstens einseitig dicht gegen das Austreten von Flußwasser sind, während Grundwasser in den Fluß eintreten kann. Die zweite Bedingung, das Vorhandensein von wasserdurchlässigen und gleichzeitig filtrierenden Schichten, wird bei geschiebeführenden Flüssen, deren Täler in der Regel aus Sand- und Kiesschichten von wechselndem Korn bestehen, erfüllt sein, da das Vorhandensein dieser Schichten ja auch gleichzeitig Voraussetzung für das Vorhandensein von Grundwasser im Flußtale ist.

Die dritte Voraussetzung, die andauernde Wirksamkeit der Filterfläche, kann nur erfüllt sein, wenn durch den Fluß selbst eine Reinigung der Filterschichten erfolgt. Solange der Fluß sich selbst überlassen ist, wird bei durchlässigem Ufer und wachsenden Flußwasserständen ein Eintreten von Flußwasser in den Untergrund unter Umständen stattfinden, wobei das Flußwasser durch die filtrierende Wirkung der Bodenschichten gereinigt werden kann. Bei fallenden Flußwasserständen wird aber das gereinigte Flußwasser zum Teil wieder in den Fluß zurücktreten und dabei die in den filtrierenden Bodenschichten bei dem Eintreten in den Untergrund abgesetzten Schmutzteilchen dem Flusse wieder zurückführen, so daß dadurch eine Reinigung der Filterfläche gewissermaßen durch Rückspulung erfolgt. Hat man jedoch an dem Ufer eine Wasserfassungsanlage errichtet, so wird das Wasser vom Flusse sich andauernd nach der Fassungsanlage hin bewegen, die Rückspülung und damit die Reinigung der Filterfläche also unterbleiben. In diesem Falle wird, wie die Erfahrungen bei den natürlichen Filtern zeigen, nach Ablauf einer gewissen Zeit eine Verstopfung der Filterfläche eintreten und damit der Zufluß von natürlich filtriertem Flußwasser langsam abnehmen und schließlich ganz aufhören. Man kann durch entsprechende Anordnung der Fassungsanlage, Herabminderung der Eintrittsgeschwindigkeit wohl die Zeitdauer der Wirksamkeit erhöhen und den Zustand der Verstopfung hinausziehen, man wird aber den Eintritt derselben nicht verhindern können. Die einzige Möglichkeit einer dauernden Wirksamkeit der Filterfläche besteht darin, daß der Fluß von Zeit zu Zeit bei Hochwässern die Oberfläche des Filters durch Mitnahme der Schlammpartikelchen wieder reinigt, oder daß diese Reinigung fortdauernd geschieht durch die Weiterbewegung der zur Filtration dienenden Partikelchen, wie das bei Flüssen mit beweglicher Sohle der Fall ist. Sind nun wirklich ausnahmsweise in einem besonderen Falle die sämtlichen Vorbedingungen für die natürliche Filtration erfüllt, so muß man immer mit der Gefahr rechnen, daß sich die Verhältnisse des Flußbettes durch Hochwasser ändern und die Selbstreinigung der Filterfläche durch aufgelagerte Kiesbänke ihr Ende erreicht. Man sieht also, daß die Vorbedingungen für eine natürliche Filtration in den seltensten Fällen erfüllt sein werden, und daß man auch in diesen Fällen keine Gewähr gegen eine ungünstige Änderung der Verhältnisse in der Zukunft hat.

Bei Bachläufen, insbesondere bei solchen auf Hochebenen mit durchlässigem Terrain sieht man häufig die Abflußmenge wechseln, eine Erscheinung, welche auch auf den Zusammenhang des Baches mit dem Grundwasser zurückzuführen ist. Schneidet ein solcher Bach sein Bett in den Grundwasserspiegel ein, so wird er Grundwasser aufnehmen und dadurch seine Abflußmenge vermehren. Hebt sich im weiteren Laufe die Sohle des Baches über den Grundwasserspiegel, so gibt er Wasser an den Untergrund ab, wodurch seine Abflußmenge vermindert wird und der Bach unter Umständen zum Versiegen gebracht werden kann.

Bezeichnet in nachstehender Abb. 23 ABCDE das Längenprofil der Sohle eines Bachlaufes, ggt den Grundwasserspiegel eines sich unter dem Terrain hinziehenden

Grundwasserstromes, so kann dieser Back nach Regengüssen und nach der Schneeschmelze, wenn er gleichzeitig ein gewisses Gebiet entwässert, in seinem ganzen Laufe erhebliche Wassermengen führen. In niederschlagsarmen Zeiten führt der Bach nur das ihm zufließende Grundwasser ab, wobei sich die Verhältnisse erheblich ändern. Bei A schneidet die Sohle des Baches unter den Grundwasserspiegel, hier wird also ein Grundwassereintritt erfolgen, und der wird so lange dauern, bis sich bei B die Bachsohle wieder über den Grundwasserspiegel erhebt. Zwischen B und C wird der Bach, dessen Sohle hier Uber dem Grundwasserspiegel liegt, seine Wassermenge allmählich in den Untergrund abgeben, so daß er bei C vollständig versiegt und zwischen C und D ein trockenes Rinnsal zeigt. Bei D schneidet die Sohle nochmals unter den Grundwasserspiegel, und von hier ab wird der Bach wieder Wasser führen.

Abb. 23.

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2M

Eine solche Wechselwirkung zwischen Bach- und Grundwasser findet man bei vielen Wildbächen. Ein lehrreiches Beispiel hierfür bildet der Hachinger Bach, der nach den Messungen von Gümbel im Jahre 1866 und nach den Messungen von Salbach im Jahre 1875 an den verschiedenen Messungsstellen nachstehende Wassermengen abgeführt hat.

1866

cbm pro Min.

1875

. . 21,0

. . 4,0

Der Hachinger Bach zeigt zunächst ein Anschwellen und dann ein Abnehmen, welches schließlich zum vollständigen Versiegen des Baches führt.

Für den Hydrologen ist es unzweifelhaft, daß das Bachwasser nach seiner Versickerung wieder Grundwasser geworden ist, und man kann in diesem Falle ein und dasselbe Wasserpartikelchen Uber Tag als Bach-, unter Tag als Grundwasser ansprechen. Anders gestalten sich die Verhältnisse bei dem Versinken von Flüssen, die oft unterirdisch große Strecken zurücklegen, um dann an einem anderen Orte wieder als Quelle oder direkt als Fluß zutage zu treten. Das Versinken von Flüssen erfolgt entweder durch natürliche Einfalltrichter oder Spalten. Oft sieht man, wie im Karstgebiet, Flüsse in Höhlen verschwinden und dann unterirdisch ihren Lauf fortsetzen. Diese Erscheinungen treten auch in Sandsteingebieten auf und sind im großen und ganzen häufiger, als man anzunehmen geneigt ist. Bekannt ist der Zusammenhang zwischen

Donau und Rhein, indem die Donau bei Moehringen und Tuttlingen bei Niederwasser ganz verschwindet und bei Aach als mächtige Quelle wieder zutage tritt.

Es mag vom Standpunkt des Hydrologen dahingestellt bleiben, ob man das Wasser eines auf diese Weise in die Tiefe gesunkenen Flusses als Grundwasser ansprechen kann oder nicht, jedenfalls scheint es aber in rechtlicher Beziehung geboten, für diese Wässer besondere Bestimmungen zu treffen.

§ 6. Wahl der Wasserbezugsquelle.

Aufgabe der besonderen Vorarbeiten, welche in dem nachfolgenden Abschnitt behandelt werden, ist es, für ein gegebenes Versorgungsgebiet die vorhandenen Versorgungsmöglichkeiten festzustellen, d. h. zu ermitteln, in welcher Weise das erforderliche Wasser beschafft werden kann. In der Regel sind für dasselbe Versorgungsgebiet mehrere Versorgungsmöglichkeiten vorhanden, d. h. es gibt mehrere Bezugsquellen, welche das erforderliche Wasser zu liefern im stände sind, und es wird dann Gegenstand eingehender Vergleiche sein müssen, welcher Bezugsquelle der Vorzug zu geben sein wird. Hierbei spielt die wirtschaftliche Seite der Frage, das sind die Bau- und Betriebskosten, immer eine große Rolle, doch darf die endgültige Entscheidung nicht nur vom Kostenpunkt abhängig gemacht werden, sondern es müssen auch in Würdigung der kulturellen Aufgabe einer Wasserversorgung die Eigenschaften des einzuleitenden Wassers entsprechend gewertet werden. Dieser Erkenntnis folgend haben vielfach Städte, die an Flüssen liegen, von dieser gegebenen, bequemen und billigen Versorgungsquelle Abstand genommen und für die Zwecke ihrer Versorgung Grundoder Quellwasser mit großen Kosten aus weiten Entfernungen herbeigeleitet.

¹

Dr. P. Novak, Vom Ursprung der Quellen. Prag 1879.

²

   Dr. 0. Volger, Die wissenschaftliche Lösung der Wasser-insbesondere der Quellenfrage mit Rücksicht auf die Versorgung der Städte. Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, 1877.

³

²)    Dr. 0. Volger, Über eine Quellentheorie auf meteorologischer Grundlage. Meteorologische Zeitschrift, Jahrgang 1887.

Unterirdische Wetterlehre. Zeitschrift des Vereins Deutscher Ingenieure, Jahrgang 1890.

⁴

   Chr. Mezger, Die Dampfkraft als Ursache der Grundwasserbildung. Gesundheits-Ingenieur, Jahrgang 1906, S. 569.

Das Verhalten des Bodens zum Wasser mit besonderer Berücksichtigung der Grundwasserbildung. Gesundheits-Ingenieur, Jahrgang 1908, S. 241.

Die Schwankungen der Grundwasserstände und der Quellenausflüsse. Gesundheits-Ingenieur, Jahrgang 1908, S. 501.

Einfluß der unterirdischen Luftströmungen auf die Mengenschwankungen des Grundwassers. Gesundheits-Ingenieur, Jahrgang 1909, S. 237.

⁵

   Lapparent, Traité de Geologie S. 458.

⁶

   H. J. Haas. Quellenkunde. 1895, S. 98.

⁷

   Lersch, Hydrophysik. S. 234.

⁸

²)    0. Smreker, Die Erscheinungsformen des Grundwassers. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ing. Bd.27, S.681.

⁹

0. Smreker, Zur Frage der Wassergewinnung durch natürliche Filtration. Journal für Gashel. und Wasservers., 1909.

¹⁰

0. Smreker, Zur Frage der Wassergewirmung durch natürliche Filtration. Journal für Gashel. und Wasservers., 1899.

Für die Wasserbeschaffung bestehen die nachfolgenden Möglichkeiten:

A.    Tagwasser.

a)    Regenwasser,

b)    destilliertes Wasser aus dem Meerwasser,

c)    Fluß wasser,

d)    Seewasser aus natürlichen Seen,

e)    Talsperren wasser aus künstlich hergestellten Weihern.

B.    Grund- und Quellwasser.

a)    Quellwasser, das ist selbsttätig zutage tretendes Grundwasser, welches in der Regel vor dem Zutagetreten gefaßt wird,

b)    Grundwasser, welches in verschiedener Tiefe durch Brunnen oder auch bergmännisch durch Schächte oder Stollen erschlossen wird,

c)    Dünenwasser, das ist süßes Grundwasser, welches auf dem Meerwasser schwimmt,

d)    natürlich filtriertes Fluß- und Seewasser.

Regen wasser. Das in Zisternen gesammelte Regenwasser wird in felsigen Gegenden oder in großen Höhen und überall dort, wo anderes brauchbares Wasser nicht vorhanden ist, oder auch in Küstengegenden, wo nur brackiges Grundwasser gewonnen werden kann, recht gute Dienste leisten, da es in der Hauptsache weich und bei Reinhaltung der Auffangfläche auch von organischen Verunreinigungen frei ist. Wegen der Schwierigkeit, große Regenmengen zu gewinnen, wird die Versorgung durch Regenwasser immer nur für das einzelne Haus oder für wenige Häuser gemeinsam

Anwendung finden, für größere Gebiete als zentrale Versorgung aber nicht in Betracht kommen.

Destilliertes Wasser. Die Gewinnung von brauchbarem Trinkwasser aus dem Meerwasser durch Destillation ist auf Schiffen vielfach gebräuchlich, hat sich aber auch an regenlosen Küstenstrichen, wo anderes Wasser nicht erhältlich ist, eingeführt. So wird heute noch die Stadt Lüderitzbucht in der Hauptsache auf diese Weise versorgt. Auch Vlissingen wurde mit destilliertem Seewasser versorgt, hat aber inzwischen eine Dünenwasserleitung erhalten. Das durch Destillation gewonnene Wasser ist sehr rein, sehr weich, in hygienischer Beziehung also einwandfrei, es ist aber wegen des Fehlens von Salzen, Luft und freier Kohlensäure vollständig geschmacklos, so daß vielfach noch

Zusätze gebräuchlich sind, um das Wasser schmackhafter zu machen. Besser als die Beifügung solcher Zusätze empfiehlt sich das Einblasen von Luft.

Flußwasser. Bei der Flußwasserversorgung sind die Anforderungen , welche an ein gutes Trinkwasser gestellt werden müssen, kaum jemals zu erfüllen, weil die Temperatur des Flußwassers im Sommer, wo ein kühler Trunk den größten Wert hat, sehr hoch ist, während sie im Winter oft dem Gefrierpunkt nahe kommt. Hieran wird auch nur wenig durch den Umstand geändert, daß der die Leitungsröhren umgebende Boden im Sommer kühler und im Winter wärmer ist als das Flußwasser, da Beobachtungen sowohl wie Berechnungen auch bei langen Leitungen nur einen geringen Einfluß des Bodens ergeben. Bei der 131 km langen Leitung von den Quellen des Dhuis-Flusses nach Paris wurde z. B. in den vier Jahren 1874 bis 77 als größte Abkühlung 2,5° C. (von 10,8 auf 8,3 im Februar) und als stärkste Erwärmung 2,14° (von 10,60 auf 12,74 im August), bei der 173 km langen Vanne-Leitung eine solche von 1,7 bzw. 2° und bei der 107 km langen Wiener Wasserleitung (nach einmaliger Beobachtung im September 1873) eine Erwärmung von 6,2 auf 8° festgestellt. Wenn auch der Unterschied zwischen der Temperatur des Flußwassers und der Erde größer ist, als bei den genannten Quellwasserleitungen, so pflegt doch wegen der meist viel geringeren Länge der Leitung eine nur mäßige Ausgleichung einzutreten. Dies geht z. B. aus Abb. 24 hervor, in welcher Beobachtungen an der Breslauer Wasserleitung dargestellt sind. Die stark ausgezogene Linie, welche zwischen 0,7 und 19° C. über Null schwankt, bezeichnet den Wärmegrad des Oderwassers, die daneben befindliche schwächere und die etwas höher liegende punktierte Linie die Wärme des Leitungswassers an zwei Entnahmestellen ;

Abb. 24. Temperaturbeobachtungen an der Breslauer Leitung 1SS3/84

18

1Z‘

10

8°

6°

Mai

Juni

Juli

Seiit,

Okt.

JVov.

Dez.

Jan.

Febr.

März

ft.

tj

Temp, in Celsius qr code n

Temperaturlinie des Oderwassers.

» Bodens in 1,25 m Tiefe.

» Leitungswassers an zwei Verbrauchsstellen.

ferner die vierte die Erdwärme in 1,25 m Tiefe unter der Erdoberfläche. Eine Abkühlung des Wassers ist nach diesen Beobachtungen fast gar nicht zu bemerken, es ist sogar an der einen Verbrauchsstelle noch wärmer, als das Wasser der Oder. Dieser auf den ersten Blick auffallende Umstand ist darauf zurückzuführen, daß eine Erwärmung in den außerhalb der Erde befindlichen Hausleitungen stattfindet ; eine solche tritt namentlich in Rohren ein, welche an der von den Sonnenstrahlen beschienenen Hausseite in die Höhe geführt sind. In solchen Fällen pflegt insbesondere das Wasser in den oberen Stockwerken sehr warm zu werden, und hierauf beruht die Tatsache, daß im Sommer zur Erlangung von etwas kühlerem Wasser der Inhalt der Steigleitung abgelassen zu werden pflegt.

Das Flußwasser ist gewöhnlich weich und daher zur Verwendung für industrielle und gewerbliche Zwecke besonders geeignet. Bemerkenswert ist, daß beim Flußwasser der Gehalt an festen Substanzen, also auch die Härte, sehr veränderlich ist, und zwar ist im allgemeinen eine Veränderung im Laufe des Flusses, an denselben Punkten bei verschiedenen Wasserständen und endlich auch in den verschiedenen Punkten desselben Profils zu beobachten.

Im Oberlauf eines Flusses überwiegen besonders in regenarmen Zeiten die den Fluß speisenden Grund- und Quellwässer, welche im Unterlaufe einen Teil ihrer festen Bestandteile durch chemische Umwandlungen als unlösliche Verbindungen abgeschieden haben. Es wird daher der Gehalt an festen Bestandteilen im Oberlauf größer, im Unterlauf dagegen geringer sein. Bei hohen Wasserständen überwiegt der oberflächliche Zulauf an Tagwasser gegenüber dem Grund- und Quellwasser, dessen Gehalt an festen Bestandteilen durch das einströmende Tagwasser verdünnt wird, und dementsprechend zeigt der Fluß bei höheren Wasserständen weicheres Wasser als bei niederen. In einem und demselben Profil treten aber auch Verschiedenheiten in der Zusammensetzung auf, und zwar werden dieselben bedingt zum Teil durch das Wasser von Nebenflüssen zum Teil durch eintretendes Grundwasser. Bei der Einmündung von Nebenflüssen kann man bei Hochwasser durch die eintretenden Trübungen beobachten, daß das Wasser des Nebenflusses zunächst an der Uferseite der Einmündung bleibt und sich erst langsam nach längerem Laufe mit dem Wasser des Hauptflusses vereinigt. Dementsprechend wird das Wasser in den verschiedenen Punkten des Profils verschiedene Zusammensetzungen zeigen, je nachdem es dem Haupt- oder Nebenflüsse entstammt. Bei Eintritt von Grundwasser kann man, wie in Lahovic bei Prag¹) an der Moldau beobachtet wurde, sehen, daß das Wasser infolge Eintretens von Grundwasser in verschiedenen Entfernungen vom Ufer wechselnde Härten besitzt. Sehr häufig wird der Gehalt des Flußwassers an festen Bestandteilen aber auch durch Einleitung von Abwässern aus industriellen Betrieben beeinflußt, wie dies beispielsweise bei der Elbe und der Saale der Fall ist. Dies sind jedoch nur lokale Erscheinungen, denen gegebenen Falles durch behördliche Verfügungen gesteuert werden kann.

Im übrigen ist es möglich, das Flußwasser durch Ablagerung und Filterung nicht allein von den schwebenden Stoffen zu befreien, sondern ihm auch noch etwa 20 % der organischen Bestandteile zu entziehen und den Gehalt an Keimen auf denjenigen eines guten Grund- und Quellwassers zurückzuführen. Es wird sich deshalb, wenn der Fluß nicht allzusehr verunreinigt ist, in den meisten Fällen ein gutes Brauchwasser erzielen lassen, welches wegen seiner Weichheit zu fast allen wirtschaftlichen und gewerblichen Zwecken geeignet ist und welches stets in ausreichender Menge bezogen werden kann. London wird beispielsweise mehr als zur Hälfte mit Themsewasser versorgt, welches von den oberhalb gelegenen Ortschaften mehr oder weniger verunreinigt ist; ebenso entnimmt Altona sein Leitungswasser der durch die Abgänge von Hamburg und Altona verunreinigten Elbe; gleichwohl wird in beiden Fällen durch zweckmäßige Ablagerung und Filterung ein ganz brauchbares Wasser erzielt.

Für die Flußwasserversorgung spricht noch der Umstand der Bezugssicherheit und Ausdehnungsfähigkeit, da die entnommenen Wassermengen in der Regel nur ein geringer Teil der noch bei Niederwasser vorhandenen Abflußwassermenge sind. Wenn auch die wechselnde Temperatur und die Gefahr der Verunreinigung das Flußwasser für die Zwecke der menschlichen Versorgung in zweite Linie bringen, wird dasselbe doch vermöge seiner geringeren Härte und der großen Bezugssicherheit immer eine gesuchte Bezugsquelle für die Industrien sein, welche auf besondere Reinheit des Wassers keinen großen Wert zu legen haben.

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Abb. 25. Zahl der Keime in 1 ccm Wasser des Züricher Wasserwerks 1889. ungefiltertes Wasser gefiltertes Wasser

m '~h+a m ~2oo ~3ÖÖ VooJTeime

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Mai

Juni

Juli

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Okt.

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Seewasser aus natürlichen Seen. Das Wasser natürlicher Seen zeigt bezüglich seiner Herkunft eine gewisse Verwandtschaft mit dem Flußwasser, welche bei Seen, die von Flüssen durchströmt werden, direkt in Erscheinung tritt. Dem Seewasser ist vermöge seiner geringen Geschwindigkeit die Möglichkeit gegeben, den größten Teil seiner Sink- und Schwebestoffe abzusetzen und dadurch selbsttätig einen Reinigungsprozeß durchzumachen, welchen man bei Flüssen künstlich durch Anlage von Ablagerungsbehältern und Filtern herbeifuhrt. Abgesehen von dieser mechanischen Reinigung durch Absetzen vollziehen sich beim Seewasser auch noch biologische Reinigungsprozesse, so daß in physikalischer Beziehung das Seewasser in der Regel allen Anforderungen entspricht, die man an das Wasser einer zentralen Wasserversorgung stellen muß. Gemeinsam mit dem Flußwasser bleibt dem Seewasser die Gefahr der Verunreinigung durch menschliche und tierische Abfallstofife, und deshalb ist es erforderlich, das Seewasser zu filtrieren, wenn es für die Zwecke einer zentralen Wasserversorgung Verwendung finden soll. So hat beispielsweise Berlin, solange es das Wasser aus dem Müggel- und Tegelersee verwendet hat, diese Wässer sorgfältig filtriert. Ebenso filtriert Zürich das dem Züricher See entnommene Wasser noch heute vor der Verwendung. Daß das Ergebnis der Filterung ein gutes ist, geht aus Abb. 25 hervor, welche die Zahl der Keime angibt, die bei dem Wasser des Züricher Sees im Jahre

1889 vor und nach der Filterung in 1 ccm ermittelt wurde. Es handelt sich hier um einen natürlichen See, doch gestatten die Ergebnisse auch einen Kttckschluß auf das Verhalten des Wassers eines künstlich hergestellten Sammelbeckens. Aus dieser Abbildung ist zu ersehen, daß trotz der verhältnismäßig großen Geschwindigkeit, mit welcher die Filter arbeiten (3 bis 12 m, durchschnittlich 6 m täglich), der bei weitem größte Teil der Keime zurückgehalten wurde. Das Seewasser enthielt durchschnittlich 164, das gefilterte Wasser 16 Keime in 1 ccm, die organischen Stoffe wurden von 18,3 auf 14,6 und das gebundene Ammoniak von 0,035 auf 0,020 mg im Liter ermäßigt. Da ferner die unteren Wasserschichten tiefer Behälter im Sommer wesentlich kühler sind als die Luft, so hat man es in der Hand, durch Entnahme aus genügender Tiefe einen Wärmegrad des Wassers zu erzielen, der dem für gutes Trinkwasser geforderten nahekommt.

zwar

Abb. 26. Temperaturmessungen im Züricher See.

Jan..

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Marx

Mai

Juni

Juli

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Sept.

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Nov.

Drxo.

In welcher Weise die Temperaturabnahme stattfindet, zeigt für den Züricher See Abb. 26.

Anfang Juni 1889 hatte das Wasser an der Oberfläche 19° C.; die Temperatur nahm mit der /s°

Tiefe allmählich ab und betrug bei 16 m Tiefe noch 6,7° C. Die höchste Temperatur in dieser Schicht stellte sich gegen Anfang September ein und betrug 9,4° C., während im Winter eine Abkühlung bis auf 3° beobachtet wurde. Dies /r ist eine Folge des Herabsinkens der oberen, im Winter bis nahe an den Nullpunkt erkalteten und deshalb schwerer gewordenen Wasserschicht; die Abkühlung hält bis über den Sommer hinaus vor, weil in der wärmeren Jahreszeit das warme Wasser oben bleibt und eine Erwärmung der unteren Schichten nur durch das nicht erhebliche Leitungsvermögen des Wassers eintritt. Messungen, welche an anderen Seen stattgefunden haben, bestätigen die Abnahme der Temperatur mit der Tiefe. So hat Oesten¹) bei Messungen an mecklenburgischen Seen gefunden, daß die Temperatur im Sommer für 20 m Tiefe etwa 6 bis 7° C., bei 30 m Tiefe etwa 5 bis 6° C. beträgt, doch finden sich auch Abweichungen, z. B. im Dolgen-See, der bei 24 m noch 14,7° zeigte, was auf das Zuströmen von wärmerem Grundwasser, sowie auf den dunkel gefärbten Boden des Sees zurückzuführen sein dürfte. — Der Neuenburger See hat in 100 m Tiefe eine Temperatur von 5°, der Mond-See in 190 m Tiefe eine solche von 4,25° C.

Selbstredend ist dafür Sorge zu tragen, daß durch geeignete Vorkehrungen, wie Überdeckung der Filter, das Seewasser nicht durch die Lufttemperatur unnötigerweise im Sommer erwärmt und im Winter abgekühlt wird. Häufig macht sich bei lang andauernden Wintern der Einfluß der die Luft absperrenden Eisdecke dadurch geltend, daß das Wasser namentlich der flachen und schlammhaltigen Teiche einen etwas mo-

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8°

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" an der Oberfläche

1) Oesten, Wassertemperatur in Landseen. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1886.

teil außerdem auch durch die gleichmäßigere, vom Wechsel der Jahreszeiten unabhängigere Temperatur.

2.    Die Niederschlagsgebiete, in denen man Talsperren zu Wasserversorgungszwecken anlegt, müssen möglichst wenig menschliche Wohnstätten, jedenfalls keine größeren Ortschaften enthalten. In der Umgebung des Sammelbeckens müssen die Talhänge eine gute Bewaldung und die Talsohle Wiesenflächen besitzen. Je stärker das ganze Gebiet bewaldet ist oder bewaldet wird, um so besser eignet es sich für die Wassergewinnung.

3.    Der Betrieb von Fabriken, durch den das dem Sammelbecken zulaufende Tagwasser verunreinigt werden könnte, ist in dem Niederschlagsgebiete des Talbeckens nur dann zulässig, wenn durch besondere Kanäle eine Entwässerung der Fabriken nach einem anderen Niederschlagsgebiete vorgenommen ist. Ebenso dürfen Gräben und Sammelkanäle für Schmutzwasser aus Ortschaften oder Gehöften nicht im Niederschlagsgebiete der Talsperre münden.

4.    Soweit die bisherige Gesetzgebung die Reinhaltung des Wassers in künstlichen, zu Wasserversorgungszwecken angelegten Sammelbecken nicht bereits durch das Recht der Enteignung von Grundstücken oder durch die Versagung der Genehmigung schädigender gewerblicher Betriebe hinreichend sicherstellt, ist dahin zu streben, die Gesetzgebung in diesem Sinne zu erweitern.

ö. Zur Verbesserung des den Sammelbecken zuströmenden Tagwassers sind, wenn möglich, in den oberhalb desselben gelegenen Wiesen Riesel- und Drainageanlagen zu schaffen.

6.    Die Reinhaltung des im Sammelbecken aufzuspeichernden Versorgungswassers ist jedenfalls dadurch zu fördern, daß die ganze zu überstauende Fläche von allen Bäumen, Sträuchern und deren Wurzeln, sowie von der Grasnarbe und, soweit erforderlich, auch von Humusschichten gesäubert wird.

7.    Die technischen Mittel, welche bei einer erforderlichen Reinigung des dem Talbecken entnommenen Wassers anzuwenden sind, können, sobald sich Gelegenheit bietet, in einer Berieselungsanlage hinreichend großer, von verunreinigenden Zuflüssen frei zu haltender Wiesenflächen mit Drainage und Grundwassergewinnung oder in einer künstlichen Filteranlage (Sandfilter) bestehen.

Kruse¹] hat durch eingehende Untersuchungen nachgewiesen, daß in den Staubecken durch die Selbstreinigung des Wassers auch eine sehr erhebliche Verminderung der Keime stattfindet, wenn das Wasser lange genug im Ruhezustand im Becken verbleibt. Bei der Untersuchung der Staubecken für Remscheid und Barmen stellte Kruse fest, daß die Zahl der Keime, die im zufließenden Wasser durchschnittlich 5000 betrug, nach 6 Wochen sich auf wenige Dutzend vermindert hatte. Gleichwohl empfiehlt er, wegen der möglichen Störung dieser Selbstreinigung das Wasser von Sammelteichen vor seiner Verwendung zu Versorgungszwecken stets einer regelrechten Sandfilterung zu unterwerfen.

Bei sachlicher Würdigung der einschlägigen Verhältnisse kommt man zu dem Schlüsse, daß es durchaus möglich ist, Talsperrenwasser zu erzielen, welches bei entsprechender Auswahl und Behandlung des Niederschlagsgebietes frei von allen schädlichen Kleinlebewesen ist, so daß dasselbe tatsächlich ohne Bedenken in unfiltriertem Zustande dem menschlichen Genüsse zugeführt werden kaun. Auf der anderen Seite ist aber zu berücksichtigen, daß das Talsperrenw^asser eben doch Oberflächenwasser und als solches der Gefahr schädlicher Verunreinigung ausgesetzt ist, ohne daß man sich in der Lage befindet, solche Verunreinigungen mit Sicherheit verhindern zu können. Lediglich diese Erwägungen führen dazu, Talsperrenwasser, selbst unter den günstigsten Vorbedingungen bezüglich des Niederschlagsgebietes, vor seiner Verwendung für städtische Versorgungszwecke zu filtrieren.

0 Zentralblatt für allgemeine Gesundheitspflege 1901, S. 145.

drigen Geruch annimmt, den es jedoch verliert, wenn es eine Zeitlang in offener Leitung mit der Luft in Berührung gebracht wird.

Das Seewasser ist in der Kegel weich, verbindet also diese gute Eigenschaft des Flußwassers mit einer angenehmen Temperatur und größeren Reinheit. Unter diesen Umständen ist es nicht zu verwundern, daß das Seewasser vielfach zu Wasserversorgungen Verwendung findet, wie beispielsweise in der Schweiz, England und Nordamerika.

Talsperrenwasser. Das Talsperrenwasser findet indem seiner Aufspeicherung dienenden Stauweiher Gelegenheit, sich seiner Sink- und Schwebestoffe zum größten Teile durch Absetzen zu entledigen und sich auf diese Weise mechanisch zu klären. Um diesen Klärprozeß *), mit dem parallel gehend sich auch biologische Reinigungsprozesse²) vollziehen, möglichst wenig zu stören, soll bei der Anlage von Talsperren die Einmündung von seitlichen Zuflüssen in der Nähe des Staudammes, wo das Wasser in der Regel entnommen wird, vermieden werden. Des weiteren wird man, um Verunreinigungen des Wassers von Talsperren möglichst hintanzuhalten, bei der Anlage derselben besorgt sein, menschliche Wohnstätten aus dem Niederschlagsgebiet tunlichst auszuscheiden, oder, wenn dies nicht angängig ist, wenigstens dafür sorgen, daß die Abgänge dieser Ortschaften nicht in den Stauweiher gelangen. Ebenso wird man darauf zu achten haben, daß im Niederschlagsgebiet nur künstlicher Dünger zur Verwendung gelangt und natürlicher Dünger mit menschlichen und tierischen Abgängen unter allen Umständen ausgeschlossen wird. Unbewaldete Niederschlagsgebiete mit tonigem und lehmigem Untergrund haben bei Sturzregen den Nachteil, nachhaltige Trübungen des ablaufenden Wassers zu verursachen, welche die Reinigung sehr erschweren; man wird deshalb bestrebt sein, die Niederschlagsgebiete, soweit man über dieselben bestimmen kann, möglichst aufzuforsten.

In physikalischer Beziehung wird das Talsperrenwasser in der Regel allen Anforderungen entsprechen, welche man an das Wasser einer zentralen Wasserversorgung zu stellen hat. Uber den Wert des Talsperrenwassers in hygienischer Beziehung begegnet man aber heute noch häufig verschiedenen Ansichten, insbesondere darüber, ob das Talsperrenwasser, wenn es für die Zwecke städtischer Versorgung dienen soll, unter allen Umständen vorher filtriert werden muß. Ein endgültiges Urteil in dieser Frage muß der Zukunft Vorbehalten werden, obwohl die Literatur über diesen Punkt schon heute einen stattlichen Umfang angenommen hat.

Während Andreas Meyer das zur Versorgung bestimmte Wasser der Staubecken ohne Ausnahme einer Filterung unterziehen wollte, haben Intze und Frankel auf der Versammlung des deutschen Vereins für öffentliche Gesundheitspflege zu Trier im Jahre 1900 Leitsätze vorgeschlagen, welche weniger weit gehen und wie folgt lauten:

1. Das Talsperrenwasser ist seiner Herkunft und Beschaffenheit nach im wesentlichen als Oberflächenwasser anzusehen und deshalb wie dieses vor dem Gebrauch zu Zwecken der menschlichen Versorgung von etwa vorhandenen gesundheitsschädlichen Stoffen, namentlich lebenden Krankheitserregern, zu befreien, falls nicht etwa besondere örtliche Verhältnisse einen an sich ausreichenden Schutz gegen die Infektionsgefahr gewähren. Immerhin erscheint es gegen letztere besser gesichert, als das Oberflächenwasser unserer größeren Ströme, Flüsse und Seen, und unterscheidet sich von diesem zu seinem Vor-

0 Thiesing, Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1909, S. 75. ²) Kolkwitz, Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1905, S. 934.

In Deutschland ist eine Reihe von Städten entweder ganz oder teilweise mit Talsperrenwasser versorgt, so Barmen (Talsperre bei Herbringhausen), Chemnitz (Talsperre bei Einsiedel), Gevelsberg (Talsperre bei Heilenbecke), Gotha (Tambachtalsperre), Haspe (Haspertalsperre), Remscheid (Eschbachtalsperre), Solingen (Sengbachtalsperre), Ronsdorf (Salbaclitalsperre), Lüdenscheid (Versetalsperre), Lennep (Panzertalsperre). Dieses Wasser wird jedoch überall gereinigt, bevor es dem Versorgungsgebiet zugeführt wird. Eine besonders bemerkenswerte Ausdehnung hat der Talsperrenbau im Gebiete der Wupper und Ruhr gefunden. Die großen Wassermengen, welche die dortige Industrie und die zahlreichen Städte teilweise dem Grundwasser, teilweise der Ruhr direkt entnehmen, haben zu einer bedenklichen Verminderung der Abflußmenge der Ruhr bei Niederwasser geführt, welchem Übelstande durch die Errichtung von Talsperren abgeholfen werden soll. Nach Reese¹) wmrden 1901 von 78 Pumpwerken im Ruhrtale dem dortigen Grundwasser und dadurch mittelbar der Ruhr selbst Uber 180 Millionen cbm entnommen; hiervon flössen über 128 Millionen cbm oder mehr als ²/₃ nicht wieder dem Ruhrgebiet zu, sondern wurden über die verschiedenen Wasserscheiden hinweg anderen Flußgebieten zugeleitet. Dies sind im Durchschnitt über 4 cbm in der Sekunde, während die untere Ruhr bei Niedrigwasser nur 10 bis 12 cbm führt.

Die aus diesen Verhältnissen entstandenen Nachteile führten dazu, daß die staatlichen Verwaltungsbehörden auf Ersatz des entzogenen Wassers in trockener Zeit dringen mußten. Ein solcher Ersatz war nur möglich durch Herstellung von Sammelbecken, welche im Gebirge angelegt und durch überschüssiges Hochwasser gespeist wurden. Demgemäß bildeten sich Genossenschaften, zunächst für das Ruhr- und später auch für das Wuppergebiet, denen besondere gesetzliche Befugnisse verliehen wurden und denen bereits der Bau einer ganzen Anzahl von Talsperren zu danken ist.

Auf dem Lageplan Tafel II Abbildung 3, welcher der oben genannten Reeseschen Arbeit entnommen und durch freundliche Unterstützung der Herren Reese Dortmund und Borchardt Remscheid ergänzt ist, sind die heute im Gebiete der Ruhr und Wupper bestehenden Talsperren mit ihren Niederschlagsgebieten dargestellt. In der folgenden Tabelle sind die näheren Angaben Uber Größe des Niederschlagsgebietes, jährliche Zuflußmenge, Inhalt des Beckens, Stauhöhe und Kosten, sowie auch die Zwecke enthalten, denen die betreffenden Talsperren dienen. Besonders soll noch hervorgehoben werden, daß vom gesamten Niederschlagsgebiete der Ruhr von rund 4500 qkm 633 qkm, also etwa der siebente Teil, und von dem 820 qkm umfassenden Niederschlagsgebiete der Wupper 99,84 qkm oder der achte Teil für die Zwecke der Wassergewinnung durch Talsperren in Anspruch genommen sind.

Auch außerhalb Deutschlands findet man Talsperren häufig, und zwar nicht nur für die Zwecke der Industrie, sondern auch für die Zwecke der städtischen Versorgung.

New York wird durch Wasser versorgt, welches im Gebiete des Croton-Flusses in Staubehältern angesammelt und der Stadt unter natürlichem Drucke zugeführt wird (vgl. den Lageplan auf Taf. II, Abb. 4). Die aus einem 934 qkm großen Niederschlagsgebiet gespeisten Staubecken fassen gegenwärtig etwa 280 Millionen cbm. Die Abflußhöhen schwanken zwischen 37 und 63^" der Regenhöhe; der durchschnittliche Tages-

S. 757.

1) Reese, Die Wasserwirtschaft im Gebiete der Ruhr usw.

Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1902,

żii Seite 112

Jährlicher Zuschuß d. Ruhrtal-

sperren-

Vereins

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81000

Der Ruhr-tal sperre n-Verein ist Unternehm»

130 OOO

27 000

12 000

4 000.

{ 32,000

100 OOO

25 000

Nach Ablauf von 5 Jahren 20000 Mk.

411000

Mit Stollen, Rohrleitung usw.

Mit Stollen, Rohrlei tung usw.

Gesamtkosten der ganzen Anlage

Mk.

2300000

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S9p U01KOVT

Kosten der Sperrmauer einschl. Grunderwerb

Mk.

Verzeichnis der Staubeekenanlagen im Ruhr- und Wuppergebiet¹).

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ausführung

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Bezeichnung

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22,0    32.85    4 200000    19,1    4200000

53,4

1150 000    38.3    1150000

10,5 !    3,0    31,40

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328000

21,60 ;    328 000    47

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(m.Wasserwerk)

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2,0

40,2

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53,6

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56,3

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37,5

26,6

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35 028 000

536 000

105 000

1 430 000

1 070 000

510 000

1 690 000

2 000 000

2 250 000

4 000 000

1100 000

14 691000    63,1 24455000

] i.Mittel ;

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17,0

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23.2

27,5

19,0

0.117

3,3

2,6

0,3

3,0

2,5

6,0

15,0

3,3

37,182

I. Gebiet des Ruhrtalsperren-Vereins.

a)    Ruhrgebiet.

Abgabe von Betriebswasser an die Werke im oberen Ruhrgebiet und Ersatz des von den Wasserwerken an der unteren Ruhr fortgepumpten Wassers. Erhöhung des Niedrigwasserstandes der Ruhr und Ausnutzung der Wasserkraft zur Erzeugung von Elektrizität.

b)    Lennegebiet.

Hebung des Wasserstandes der Lister, 66,8 Bigge und Lenne, wie der Ruhr und Kraftverwertung an der Talsperre. Versorgung der Triebwerke im Öste tale mit Wasser und Ersatz des von den Wasserwerken an der unteren Ruhr fortgepumpten Wassers.

Versorgung der Triebwerke mit Wasser, WasserversorgungvonLüdenscheidund Ersatz des von den Wasserwerken an der unteren Ruhr fortgepumpten Wassers. Abgabe vonBetriebswasser an die Werk-    3,5

besitzer in der Fiielbecke undRahmede. Entnahme von Bach- und Quellwasser oberhalb der Talsperre zur Ergänzung der Wasserversorgung von Altena.

52,7

1901/05

Talsperrengenossenschaft an der oberen Ruhr

Hennetal bei Meschede

416,0

1908/12

1909/12

Ruhrtalsperren-

Verein

Listertalsperren-

Genossenschaft

Möhnetal

Listertal

y‘SI

4,7

co

r-

1904/07

1902/04

1894/96

Östertalsperren-

Genossenschaft

Versetalsperren-

Genossenschaft

Talsperren-Ge-nossenschaft Fiielbecke i. Kr. Altena

Östertal

Versetal

6 Füelbecke bei Altena

»o o

IO

CO

co

-t

>n

co

8,0 | 6,0

c) Volmegebiet.

Abgabe von Betriebswasser an die Werkbesitzer im Yolraetale und Ersatz des von den Wasserwerken an der unteren Ruhr fortgepumpten Wassers. | Abgabe von Betriebswasser an die Triebwerke im Ennepetale und Ersatz des von den Wasserwerken an der unteren Ruhr fortgepumpten Wassers. Wasserversorgung von Gevelsberg und Abgabe von Wasser an die Triebwerke im Tale.

Wasserversorgung der Stadt Haspe, Abgabe von Betriebswasser andieWerk-besitzer im Tale, Ersatz des von den Wasserwerken an der unteren Ruhr fortgepumpten Wassers.

Zusammen 633,7 j 413,4

3,6

4,5

1904/06

Jubachtal

1903/04 1902/04 j erhöht 1912

1894/96

1901/04

Volmetalsperren-

Genossenschaft

Glörbachtal

Ober-Ennepetal Ennepetalsperren-bei Radevorm- Genossenschaft wald

CO 05

1,2

17,5

8,0

0,6

8,0

4,4

9,0

16,0

4,95

1,5

22.0

9,0

0,87

11,8

5,5

11,57

27,5

5,6

II. Wuppergebiet. Wasserversorgung der StadtRemscheid und Abgabe von Betriebswasser an die Werkbesitzer im Eschbachtale. Wasserversorgung von Lennep.

Abgabe von Betriebswasser an die Werkbesitzer im Wuppertale und Schadenhoch-

Zurückhaltung von wasser.

Wasserversorgung von Ronsdorf, Abgabe von Betriebswasser an die Werkbesitzer im Tale.

Wasserversorgung, sowie Kraft- und Lichtabgabe für Solingen. Wasserversorgung von Barmen.

Wasserversorgung der Stadt Remscheid und Abgabe von Betriebswasser an die Werkbesitzer im Wuppertal. Wasserversorgung der Stadt Barmen und Abgabe von Betriebswasser an die Werkbesitzer im Wuppertal. Abgabe von Betriebswasser an die Werkbesitzer im Wuppertale und Zurückhaltung von Schadenhochwasser.

Zusammen ! 99,84 , 73,25

1889/91

1891/93

1896/98

1897/99

1898/99

1901/03

1898/1900

1907/08

1909/11

1913/14

der Ruhr umfaßt rund 4500 qkm, das der Wupper 820 qkm. 5. Aufl.

Talsperren-Ge-nossenschaftHeilen-becke i. Kr. Schwelm u. d. Stadtgeraeinde Gevelsberg Stadtgemeinde Haspe

10 Heilenbecke bei Milspe

11 Haspertal bei Haspe

Stadtgemeinde

Remscheid

Eschbachtal bei Remscheid

12

Stadtgemeinde

Lennep

Wuppertalsperr.-Genossenschaft

Stadtgemeinde

Ronsdorf

Stadtgemeinde

Solingen

Stadtgemeinde

Barmen

Stadtgemeinde

Remscheid

Stadtgemeinde

Barmen

Wuppertalsperren-

Genossenschaft

Panzertal bei Lennep Bevertal bei Hückeswagen Lingesetal bei Marienhaide Salbachtal bei Ronsdorf

Sengbachtal bei Solingen Herbringhausertal bei

Lüttringhausen Neyetal bei Wipperfürth

Kerspetal bei Ohl-Rönsahl

Bruchertal bei Marienhaide

i) Das gesamte Niederschlagsgebiet Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd.

13

14

15

16

17

18

19

20

21

1

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verbrauch beziffert sich auf 730000 cbm, während die vorhandene Anlage (alte und neue zusammen) eine größte Ergiebigkeit von 1550000 cbm täglich besitzt. — Liverpool deckt seinen Bedarf zum kleineren Teile durch Grundwasser, welches dem unter der Stadt liegenden Buntsandstein entnommen wird, zum größeren Teile aber aus Sammelteichen von 12 bis 24 m größter Tiefe, welche bis zum Jahre 1889 gegen 20 Millionen cbm bei 40 qkm Zuflußgebiet umfaßten und durchschnittlich 55000 cbm täglich lieferten. Seit 1889 ist hierzu noch der 470 ha große, in Nordwales gelegene Stauteich im Gebiet des Vyrnwy-Flusses (Nebenfluß des Severn) getreten, welcher bei 26 m größter Tiefe 45,4 Millionen cbm faßt und von einem 90 qkm großen Gebiet gespeist wird. Die große Niederschlagshöhe dieses Gebietes (an der Ostseite wurden 1,27 m, an der Westseite 3,01 m gemessen ł) erklärt die Zulässigkeit der Annahme, es werde die Anlage imstande sein, an die Stadt Liverpool täglich 180000 und an den Fluß unterhalb des Dammes täglich 45000 cbm, sowie an vier Tagen jedes Monats von März bis Oktober je 180000 cbm abzugeben; dies entspricht zusammen einer von dem Zulaufgebiet abfließenden Wasserschicht von rund 0,97 m Höhe. — Die 16 älteren Sammelteiche der Stadt Manchester fassen 27 Millionen cbm. Sie sammeln das Wasser einer Fläche von 79 qkm und liefern täglich 60000 bis 70000 cbm Wasser. Die neue 150 km lange Leitung aus dem Thirlmere-See in Cumberland ist so angelegt, daß sie später eine Tagesmenge bis zu 227 000 cbm liefern kann. — Edinburg wird nebst den Hafenorten Leith, Portobello und Newhaven teils durch Quellwasser, teils aus Sammelteichen versorgt. Die Teiche, welche etwa 30000 cbm täglich für die Wasserleitung und rund 10000 cbm als Entschädigung zum Betriebe von Fabrikwerken zu liefern haben, werden aus den Gebieten der Moorfoot- und Pentland-Hügel und Nachbarschaft gespeist. Das Fassungsvermögen der vorhandenen 15 Behälter von 7 bis 24,4 m Tiefe und zusammen 20,2 Millionen cbm Inhalt wurde so bestimmt, daß die während 6 Monate gewonnene Wassermenge aufgespeichert werden kann, da sie ausreichen soll, den Bedarf dreier aufeinanderfolgender trockener Jahre zu decken. — Bradford hatte 1882 10 Behälter, welche das Wasser von 53 qkm sammelten, zusammen 5,2 Millionen cbm faßten und 363000 Menschen mit etwa 40 000 cbm täglich versorgten. — Der zur Versorgung von Verviers dienende Stauweiher im oberen Teile des Gileppe-Flusses faßt 12,5 Millionen cbm; er gibt täglich 40000 cbm an Verviers ab, während er auch in trockenen Jahren etwa 54000 cbm zu liefern vermag. —Die Sammelteiche der Stadt Königsberg i. Pr. enthalten 7 Millionen cbm und haben ein Sammelgebiet von 148 qkm; in sehr trockenen Jahren geht die tägliche Lieferung auf weniger als 15000 chm zurück. Diese verhältnismäßig geringe Ergiebigkeit, welche sich durch Vergrößerung des Teichinhaltes allerdings verstärken ließe, wird namentlich durch die geringe Regenhöhe in trockenen Jahren bzw. durch deren ungünstige Verteilung sowie durch die große Oberfläche der Sammelteiche und durch Sickerungsverluste bedingt² 3).

Die größten Sammelbehälter finden sich in Landstrichen, in welchen während eines Teiles des Jahres wenig oder gar keine Niederschläge fallen, z. B. in Indien, Peru, Kapland, Kalifornien, Mexiko und dem südwestlichen Teile der Vereinigten Staaten. So hielt das Becken, welches durch den im Jahre 1888 vollendeten und 1890 zerstörten Walnut-Grove-Damm in Arizona abgeschlossen wurde, 85 Millionen cbm, welche in 1070 m Meereshöhe in einem Gebiete von 1010 qkm mit 0,406 m Regenhöhe gesammelt wurden; der Kegen fällt von Oktober bis Mai, während die übrigen Monate trocken bleiben¹); die Crystal-Springs-Talsperre bei San Franzisko ist zur Ansammlung von 110 Millionen cbm bestimmt. Die Anlagen von Ekruk und Mutha in Indien halten je über 90 Millionen cbm; das Tunse-Wasserwerk für Bombay wird aus einem Staubecken von 2064 ha Fläche gespeist, welches durch eine Talsperre von 2700 m Länge und

35,5 m Höhe abgeschlossen wird. — Einer der größten vorhandenen Behälter ist derjenige von Lorca (oder Puentes) in Spanien, welcher nach Llaurado 350 Millionen cbm faßt.

Qu eil wasser. In früheren Zeiten hat man das Quell wasser bezüglich seiner Eigenschaften gegenüber allen anderen Versorgungsmöglichkeiten am höchsten gewertet. Man hat in der »Quelle« den Inbegriff aller erstrebenswerten guten Eigenschaften eines Wassers gesehen, und diesen in Laienkreisen noch heute weit verbreiteten Ansichten ist es zuzuschreiben, daß manche Städte große wirtschaftliche Opfer gebracht haben, um der Wohltat einer Quelleitung teilhaftig zu werden. Ist die Quelle so hoch gelegen, um mit natürlichem Gefälle dem Versorgungsgebiet zugeführt zu werden, so wird eine derartige Anlage Hochquelleitung genannt.

Die wissenschaftlichen Errungenschaften der modernen Hydrologie haben jedoch den Nimbus, der die Quellen umschwebte, zum großen Teil zerstört, in erster Linie durch die Feststellung, daß das Quellwasser durchaus keine besondere Gattung von Wässern darstellt, sondern nur Grundwasser ist, welches zutage tritt, sich also vom Grundwasser nicht im Wesen, sondern nur durch seine Erscheinungsform unterscheidet. Die Quellen besitzen dieselben Eigenschaften wie das Grundwasser, dem sie entstammen, unterscheiden sich also in dieser Beziehung nicht von dem Grundwasser, so daß besonders hervorragende Eigenschaften für die Quellen nicht in Anspruch genommen werden können. In Wirklichkeit leitet man in den seltensten Fällen die zutage getretenen Quellen ab, sondern man faßt dieselben vorher. Diese Fassung besteht aber in den meisten Fällen darin, daß man die Quellen vor ihrem Zutagetreten abfängt, also eigentlich Grundwasser erschließt.

In hygienischer Beziehung kann dem Quellwasser auch ohne weiteres ein Vorzug vor dem Grundwasser nicht eingeräumt werden, im Gegenteil, beim Quellwasser ist in dieser Beziehung noch besondere Vorsicht geboten. Quellwasser stammt in der Regel aus Gesteinsschichten, in deren Klüften und Spalten sich das die Quellen bildende Grundwasser bewegt. Sehr häufig reichen diese Klüfte und Spalten bis an die Oberfläche, so daß dem Regenwasser Gelegenheit gegeben ist, in diese Spalten einzudringen und die von der Oberfläche mitgeschwemmten organischen und mineralischen Verunreinigungen dem Grundwasser beizumischen. Die reinigende bzw. filtrierende Wirkung, welche Sand-und Kiesschichten auf das sich in den nichtkapillaren Zwischenräumen dieser Schichten befindliche Grundwasser ausüben, fehlt den Spalten und Klüften in der Regel, und deshalb sieht man sehr häufig, daß die so gepriesenen Quellen nach Regenfällen Trübungen sowie ein Anschwellen der Keimzahl und des Gehaltes an organischer Substanz zeigen. Eine solche Verbindung zwischen dem Quellwasser und der Oberfläche mahnt aber zu großer Vorsicht, da für den Fall landwirtschaftlicher Bebauung des Niederschlagsgebietes die Gefahr vorliegt, daß pathogene Keime in das Quellwasser gelangen und dasselbe verseuchen können. Die Sicherung solcher Quellen durch Schaffung besonderer Schutzbezirke ist auch nicht einfach, da es manchmal sehr schwierig ist, das Ein-

*) Zentralbl. d. Bauverw. 1890, S. 133.

zugsgebiet einer Quelle richtig zu bestimmen; deshalb scheint es geboten, in allen Fällen, wo ein direkter Zusammenhang zwischen Quelle und Oberflächenwasser nachgewiesen ist, das Quellwasser vor seiner Verwendung zu reinigen. Die sachliche Prüfung zeigt demnach, daß das Quellwasser die Stelle, die ihm das Laienurteil gegenüber den anderen Bezugsquellen eingeräumt hat, nicht verdient, sondern daß eine Quelle, bevor man sich zu ihrer Fassung entschließt, einer ganz gründlichen und gewissenhaften Untersuchung bedarf.

Die Temperatur der Quellen, die aus größeren Tiefen stammen, ist in den meisten Fällen ziemlich konstant, dagegen hat man vielfach geringe Schwankungen in der Zusammensetzung festgestellt, die fast immer gleichsinnig mit den Schwankungen in dem Erguß der Quellen gehen. Sind größere Schwankungen in der Härte vorhanden, so läßt dies den Zusammenhang der betreffenden Quelle mit Tagwasser vermuten.

Ein großer Ubelstand bei der Benutzung von Quellen sind die Schwankungen in dem Ergüsse derselben, die deshalb um so unangenehmer in die Erscheinung treten, weil die geringsten Ergiebigkeiten im Sommer und Herbst fast durchweg mit den größten Anforderungen des Verbrauchs zusammenfallen. Die Schwankungen des Ergusses sind aber in den einzelnen Jahren je nach den Niederschlägen und der Verteilung derselben sehr verschieden, so daß zur Bestimmung der absoluten Mindest- und Höchstergiebigkeit oft vieljährige Beobachtungen erforderlich sind. Da so langjährige Beobachtungen aber in den seltensten Fällen vorliegen, wird man bei der Bewertung der Leistungsfähigkeit einer Quelle sehr vorsichtig sein müssen. Zu bemerken ist noch, daß Quellen, deren Einzugsgebiete sehr hoch liegen, ihre Mindestergüsse bei lang andauernder Frostperiode zeigen, während sonst bei Quellen diese Mindestergüsse im Herbst einzutreten pflegen.

Quelleitungen, insbesondere Hochquelleitungen, sind vielfach ausgeführt und teilweise auch in großem Maßstabe, so die Hochquelleitungen in Wien und Frankfurt.

In den letzten zwei Jahrzehnten ist die Versorgung selbst von kleineren Städten mit Quellwasser durch die Versorgung mit Grundwasser in den Hintergrund gedrängt worden.

Abb. 27. Temperaturbeobachtungen an der Dresdener und Leipziger Leitung 1890/91 und 1889/90.

§ 41

Jan.

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Juni

Nov.

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18°

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10°

8°

6°

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Temp. in Celsiusgraaen

Grundwasser. Grundwasser eignet _

sich besonders für die Zwecke der städti-sehen Wasserversorgung, wenn es als Grund- '”Z.Z wasserstrom auftritt, und dadurch bietet es den weiteren Vorteil, daß man bezüglich der Platzfrage für die Fassungsanlage in der Regel eine größere Freiheit hat und Schwierigkeiten, die sich dem Grunderwerb an einer bestimmten Stelle entgegensetzen, oft umgehen kann. In hygienischer Beziehung hat das Grundwasser den großen Vorteil der völligen Keimfreiheit, wenn es in entsprechender Tiefe und an solchen Stellen gefaßt wird, wo es durch schützende, undurch-

Wassertemp* im DresdenerSammelbrurinen 1890/gi •i « Leipziger •<

»    ,,    in Dresden (Wasseramt)

„    „    « Leipzig (StadthausI

i889/90

8*

lässige Schichten gegen schädliche Einflüsse gesichert ist. Auch die Schaffung von Schutzbezirken macht beim Grund wasser geringere Schwierigkeiten, weil man den Einfluß etwaiger oberflächlicher Verunreinigungen genau übersehen kann. Das Grundwasser hat in der Kegel eine ziemlich konstante Temperatur, die in entsprechender Tiefe der mittleren Bodentemperatur entspricht. Größere Temperaturschwankungen beim Grundwasser lassen ohne weiteres auf äußere Beeinflussung meistens durch Fluß- und Bachläufe schließen.

Abb. 28. Temperaturbeobachtungen am Mannheimer Wasserwerk für das Jahr 1912.

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25°cX

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In der vorstehenden Abb. 27 sind die mittleren Temperaturkurven des Wassers im Sammelbrunnen des Dresdener Wasserwerkes an der Saloppe und des Leipziger Wasserwerkes bei Naunhof, sowie die Temperaturkurven je einer Entnahmestelle — in Dresden im Wasseramt, in Leipzig im Stadthaus — veranschaulicht. Beide Werke, das Dresdener wie das Leipziger, sind Grundwasserwerke, nur mit dem Unterschiede, daß die Fassungsanlage des Dresdener Werkes, die sich in unmittelbarer Nähe der Elbe befindet, von dem Elbewasser beeinflußt wird, während in .Leipzig eine Beeinflussung des Grundwassers durch Tagwasser nicht stattfindet. Von Interesse ist der Gang der Temperaturkurven des Wassers in Dresden und Leipzig selbst, indem in Dresden die Temperatur an der Verbrauchsstelle sich von der Wasserwärme im Sammelbrunnen wenig entfernt, während in Leipzig das Leitungswasser an der Verbrauchsstelle im Sommer eine höhere, im Winter eine geringere Temperatur als das Wasser im Sammelbrunnen zeigt. Abgesehen von örtlichen Verhältnissen findet dieser Vorgang seine Erklärung darin, daß das Wasser im Sammelbrunnen des Dresdener Werkes schon dem Gange der Lufttemperatur folgt, so daß der Einfluß dieser Lufttemperatur auf die Temperatur des Wassers in den Haus-

leitungen unwesentlich ist. In Leipzig ist dagegen die Temperatur des Wassers im Sammelbrunnen nahezu konstant, und deshalb wird hier die Lufttemperatur in den verschiedenen Jahreszeiten auf die Temperatur des Wassers in [den Hausleitungen einen wesentlich merkbaren Einfluß ausüben.

In vorstehender Abb. 28 sind die Temperaturbeobachtungen am Mannheimer Wasserwerk für das Jahr 1912 aufgetragen, und zwar die mittlere Monatstemperatur der Luft für morgens 6 Uhr und mittags 12 Uhr und die des Wassers im Sammelbrunnen und Reinwasserbehälter, wo es anlangt, nachdem es die Enteisenung passiert hat. Am kältesten Tage des Jahres 1912, das ist am 4. Februar, betrug die Lufttemperatur im Minimum — 20°, im Maximum —5° C, die Wassertemperatur im Sammelbrunnen 9,8°, die Temperatur im Reinwasserbehälter 9,8° C. Am wärmsten Tage, das ist am 12. Juli, betrug die Höchsttemperatur 32°, die niederste Temperatur 13° C, die Wassertemperatur jm Sammelbrunnen 10,1°, im Reinwasserbehälter 10,3° C. Man sieht aus der vorstehenden Abbildung, daß die Wassertemperatur im Sammelbrunnen und im Reinwasserbehälter im ganzen Jahre nur geringe Schwankungen gezeigt hat, denn die Differenzen zwischen der höchsten und niedersten Temperatur betrugen im Sammelbrunnen 0,37°, im Reinwasserbehälter 0,51° C. Von besonderem Interesse ist noch die sich aus vorstehenden Aufzeichnungen ergebende Feststellung, daß die Temperaturzunahme durch die Enteisenung im Monatsmittel in den Monaten Juni, August und September den Höchstwert von 0,2° C erreicht hat, eine nennenswerte Temperaturzunahme durch die Enteisenung also nicht stattgefunden hat.

Die Zusammensetzung des Grundwassers ist im großen Ganzen geringen Schwankungen unterworfen, und zwar werden diese Schwankungen um so geringer, je mächtiger der Grundwasser-    19

ström und je geringer die Schwankungen des Grundwasserstandes sind. Schwan-    ¹⁸

kungen in der Zusammensetzung des    n

Grundwassers, insbesondere in der Härte, lassen eine Beeinflussung durch benach- 16 barte Fluß- oder Bachwässer vermuten. /j

In Abb. 29 sind die Schwankungen der Härtegrade in den Brunnen der Wasser- ik fassung für die Stadt Köln dargestellt, 13 und zwar in Brunnen, die sich teils in unmittelbarer Nähe des Rheins, teils 700 m 12 davon entfernt befinden. Sämtliche Brun- H nen zeigen an sich verschiedene Härtegrade, während die Schwankungen in    ¹⁰

dieser Härte nahezu parallel verlaufen.

Die großen Vorzüge des Grundwassers in bezug auf seine physikalischen und hygienischen Eigenschaften, die größere Freiheit in der Platzwahl für die Wassergewinnung, die Möglichkeit, das Grund wasser in zuverlässiger Weise gegen schädliche Beeinflussungen schützen zu können, lassen dasselbe als Bezugsquelle für die Zwecke städtischer Wasserversorgung besonders geeignet erscheinen. Mit der wissenschaftlichen

Abb. 29. Schwankungen der Härtegrade in den Brunnen des Kölner Wasserwerks.

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Juni

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Zahl der Härtegrade.

Erkenntnis des Wesens und seiner Vorzüge hat das Grundwasser immer weiteren Eingang gefunden, so daß die überwiegende Mehrzahl der in den letzten 20 Jahren zur Ausführung gelangten Wasserwerke mit Grundwasser gespeist wird. Auch große Städte, die jahrzehntelang mit Flußwasser versorgt wurden, wie beispielsweise Berlin und Riga, sind ganz zur Grundwasserversorgung Ubergegangen, während Hamburg in den letzten Jahren Grundwasser zum Teil bezieht.

Dünenwasser. Dünenwasser wird in Küstengegenden zur Wasserversorgung vielfach benutzt. Verschiedene holländische Städte, wie Amsterdam, Harlem, Haag, Leyden, Delft, sowie auch die deutschen Nordseeinseln, wie beispielsweise Norderney, beziehen Dünenwasser. Das Dünen wasser ist, wie in dem voraufgehenden Abschnitt Uber das Vorkommen des Wassers näher ausgeführt wurde, süßes Grundwasser, welches an Ort und Stelle durch Versickerung entstanden ist und infolge seines geringeren spezifischen Gewichts auf und in dem Meerwasser schwimmt. Bei der Gewinnung von Dünen wasser ist es Hauptaufgabe, diesen labilen Gleichgewichtszustand zwischen Sttß-und Seewasser nicht zu stören, da jeder stärkere Eingriff, wie große Absenkung oder dergleichen, eine Störung dieses Gleichgewichtszustandes herbeiführt, die sich durch das Anwachsen des Salzgehaltes äußert. Die Versorgung mit Dünenwasser wird der Natur der Sache entsprechend immer nur auf gewisse Gegenden beschränkt bleiben, so daß diese Art der Wassergewinnung allgemeines Interesse nicht in Anspruch nehmen kann.

Natürlich filtriertes Fluß- und Seewasser. In früheren Zeiten, wo man von dem Wesen des Grundwassers noch sehr unklare Vorstellungen hatte, wurde vielfach angenommen, daß das Grundwasser in den Flußniederungen von dem Flusse selbst herrühre und als natürlich filtriertes Flußwasser anzusprechen sei. Man hat deshalb die Fassungsanlagen, Brunnen oder Sammelgalerien am Flußufer möglichst nahe dem Flusse angelegt in der Hoffnung, dadurch in bezug auf Menge durch die Mitwirkung des Flusses gesichert zu sein. In dem Abschnitt Uber das Vorkommen des Wassers (S. 102) sind die Voraussetzungen aufgeführt, welche erfüllt sein müssen, um den Eintritt von Fluß wasser in den Untergrund, also den Vorgang der natürlichen Filtration, zu ermöglichen; dort ist weiter gezeigt, daß diese Voraussetzungen in ihrer Gesamtheit und für die Dauer durchaus nicht bei jedem Flusse, sondern eigentlich nur in Ausnahmefällen erfüllt sind. Man wird daher in den für die Gewinnung von filtriertem Flußwasser vorgesehenen Anlagen in der Regel nur ein Gemisch von Fluß- und Grundwasser haben, und zwar ein Gemisch, an welchem die beiden Faktoren nicht immer gleichen Anteil haben, so daß dementsprechend je nach dem Anteil des Fluß- oder Grundwassers die Zusammensetzung und die Temperatur des Mischwassers schwankend sein werden. Das Gemisch von natürlich filtriertem Fluß- und autochthonem Grundwasser muß vom hydrologischen Standpunkt aus auch als Grundwasser angesprochen werden, da es die charakteristischen Merkmale des Grundwassers, Bewegung in den nicht kapillaren Zwischenräumen des Untergrundes und Erscheinung in tropfbar flüssiger Form, besitzt. Die Eigenschaften des unter Mitwirkung des Flusses und des Grundwassers entstandenen Gemisches hängen in erster Linie von dem Maß der Anteilnahme des Flusses an dem gewonnenen Wasser und von der filtrierenden Wirkung des Untergrundes ab. Filtriert der Untergrund keimdicht oder wird die Keimzahl bis unter das Maß von 100 Keimen im Kubikzentimeter verringert, so wird gegen die Verwendbarkeit dieses so gewonnenen Wassers nichts zu erinnern sein. Ist die filtrierende Wirkung jedoch nicht ausreichend, so muß durch künstliche Reinigung vor der Verwendung des Wassers nachgeholfen werden. Abgesehen von dem Keimgehalt werden aber die Schwankungen in der Zusammensetzung und in der Temperatur dem auf diesem Wege gewonnenen Wasser immer als Übelstand anhaften. Anlagen, die nur zur Gewinnung von natürlich filtriertem Flußwasser bestimmt sind, dürfen als seltene Ausnahme angesehen werden, dagegen besteht eine Reihe von Grundwasserfassungen, die von benachbarten Flüssen, in manchen Fällen vielleicht gegen die Absicht des Erbauers, beeinflußt werden.

Im allgemeinen sind bei der Beurteilung der verschiedenen Möglichkeiten des Wasserbezugs folgende Gesichtspunkte zu beachten:

1.    Die Eigenschaften des Wassers in physikalischer, chemischer und bakteriologischer Beziehung;

2.    die Sicherheit gegen Verunreinigung bzw. gegen jede schädliche Beeinflussung des Wassers;

3.    die Sicherheit für den Bezug der Wassermenge;

4.    der Kostenpunkt.

Der Kostenpunkt kommt nur dann in Betracht, wenn es sich um verschiedene Möglichkeiten des Wasserbezugs handelt; es wird dann in jedem besonderen Falle zu entscheiden sein, wie man die bessere Eignung einer Bezugsquelle in gesundheitlicher Beziehung gegenüber einer minderwertigen wirtschaftlich wertet. Im allgemeinen wird für die Zwecke der menschlichen Versorgung das Grundwasser in seinen verschiedenen Erscheinungsformen dem Tagwasser vorzuziehen sein. In den Fällen, wo geeignetes Grundwasser entweder gar nicht oder nur mit ganz unverhältnismäßig großen Kosten zu beschaffen ist, wird das Tagwasser, insbesondere das Wasser von Seen und künstlichen Stauweihern, entsprechend gereinigt auch den Zwecken der städtischen Wasserversorgung dienen können. Unfiltriertes Tagwasser ist für die menschliche Versorgung aber unter allen Umständen auszuschließen.

Die Statistik der in Deutschland bestehenden städtischen Wasserversorgungsanlagen bestätigt die vorstehenden Gesichtspunkte. In der vom Deutschen Verein von Gas- und Wasserfachmännern zusammengestellten »Statistik der Betriebsergebnisse von Wasserwerken« vom Jahre 1910 sind die Wasserversorgungsanlagen von 374 deutschen Städten und Gemeinden behandelt. Davon sind versorgt:

230 mit Grundwasser,

84 » Quellwasser,

10 » Fluß- oder Seewasser,

3    »    Talsperrenwasser,

35 » Grund- und Quell wasser;

12 haben gemischte Versorgung.

Deutlicher wird das Bild des Umfangs der einzelnen Versorgungsarten, wenn man die Bevölkerungsziffern ermittelt, die auf die einzelnen Versorgungsarten entfallen, oder die Wassermengen bestimmt, die im Mittel aus den verschiedenen an der Wasserversorgung beteiligten Bezugsquellen entnommen werden.

Nach den Einwohnern gesondert entfallen von den deutschen Städten, die in der Statistik aufgenommen sind, die nachfolgenden Einwohnerzahlen auf die verschiedenen Wasserbezugsquellen :

» Quellwasser,

» Grund- und Quellwasser,

15221347 = 66,20^ auf die Versorgung mit Grundwasser, 2266100 = 9,85 »    »

1728337 = 7,52 »    »

91455 = 0,40 »    »

991595 = 4,31 % auf die Versorgung mit Fluß- und Seewasser,

» Talsperrenwasser,

gemischte Versorgung.

2694681 = 11,72

An der Deckung des mittleren täglichen Wasserverbrauchs nehmen die verschiedenen Bezugsquellen in nachstehender Weise teil:

mit    1787 891 cbm = 67,27    %

Grundwasser Quellwasser

Grund- und Quellwasser Fluß- und Seewasser Talsperrenwasser Gemischte Bezugsquellen

Sieht man von der sogenannten gemischten Versorgung ab, an der mehr oder weniger sämtliche Arten der Wasserversorgung mit beteiligt sind, so verbleiben 88,28^ der Einwohner oder 89,38^" des täglichen Wasserverbrauchs, die von einheitlichen Bezugsquellen versorgt bzw. gedeckt werden. Von diesen entfallen 83,57 % der Einwohner und 84,41 % des Wasserverbrauchs auf Grund- und Quellwasserversorgungen und nur 4,3 bzw. 4,7^ auf die Versorgung durch Fluß- und Seewasser, so daß man wohl sagen kann, daß in Deutschland die Versorgung mit Grund- und Quellwasser weitaus im Vordergrund steht. Dieses Verhältnis wird sich im Laufe der Zeiten noch weiter zugunsten der Grund- und Quellwasserversorgung verschieben, der voraussichtlich die Versorgung mit Talsperrenwasser in dem Maße zur Seite treten wird, in dem die Schwierigkeiten bezüglich der Beschaffung von Grund- und Quellwasser zunehmen. Im allgemeinen darf man daher wohl sagen, daß der projektierende Ingenieur bei Neuanlagen von Wasserwerken für besiedelte Gebiete seine Aufmerksamkeit in erster Linie auf die Beschaffung von Grund- und Quellwasser zu wenden hat, während für Industrie und Gewerbe, sofern es sich um die Beschaffung großer Wassermengen handelt, auf Fluß-, See- oder Talsperrenwasser abzuheben ist.

B. Besondere Vorarbeiten.

¹

Wochenschr. d. österr. Ing.- u Arch.-Ver. 1889. S. 392.

²

   Engng. news 1888, II, S. 502.

³

   G. Becker, Die Wasserversorgung der Königl. Haupt- und Residenzstadt Königsberg i. Pr. Erweiterter Sonderabdruck aus der Zeitschr. d. Ver. deutscher Ing. 1891, S. 208 u. folg.

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

§ 7. Einleitung der Vorarbeiten.

Aufgabe der Vorarbeiten ist es, die für die Wasserversorgung eines gegebenen Gebietes technisch und wirtschaftlich günstigste Bezugsquelle zu ermitteln. Während die eingehenden Untersuchungen der ins Auge gefaßten Bezugsquelle nach Eigenschaften . und Menge des zu gewinnenden Wassers den besonderen Vorarbeiten zufallen, ist es Aufgabe der einleitenden oder allgemeinen Vorarbeiten, neben der Feststellung der erforderlichen Wassermenge und Druckhöhe die sämtlichen für das betreffende Gebiet überhaupt in Betracht kommenden Wasserbezugsquellen zu ermitteln und technisch und wirtschaftlich miteinander zu vergleichen.

Für die Feststellung der notwendigen Wassermenge sind in den Paragraphen 1 und 2 die erforderlichen Grundlagen gegeben. Die Bestimmung der Druckhöhe setzt eine genaue Kenntnis der Höhenlage des Versorgungsgebietes voraus, die auch für die Entscheidung der Frage, ob die Versorgung einheitlich oder in verschiedenen Zonen zu erfolgen hat, erforderlich ist. Wird die Teilung in verschiedene Zonen notwendig, so ist eine Aufnahme des Versorgungsgebietes in Höhenkurven unerläßlich, um die Grenzen

der verschiedenen Zonen und damit auch die für jede einzelne Zone erforderliche Wassermenge festlegen zu können.

Ist auf diese Weise die Wassermenge und die Höhe, in welcher dieselbe geliefert werden soll, bestimmt, so kann der Ingenieur dazu übergehen, nach den vorhandenen Möglichkeiten für die Wasserversorgung Umschau zu halten und zu diesem Zwecke die Umgebung des Versorgungsgebietes in kleinerem oder größerem Umkreise zu durchforschen. Wo ausreichendes Kartenmaterial zur Verfügung steht, wie beispielsweise in Deutschland, Österreich und der Schweiz die Meßtischblätter im Maßstabe 1:25000, geben diese ohne weiteres den gewünschten Überblick, der durch etwa vorhandene geologische Karten hydrologisch vertieft wird, und man wird auf Grund dieser Unterlagen in der Regel sich ein Bild darüber machen können, welche Möglichkeiten für die Wassergewinnung etwa vorliegen und welche Gebiete für diesen Zweck näher zu besichtigen sind. Ein einigermaßen zuverlässiges Bild der hydrologischen Verhältnisse kann man aber nur durch eine eingehende örtliche Besichtigung gewinnen, weil der geologisch und hydrologisch geschulte Blick Wahrnehmungen in der Natur macht, die aus den Karten nicht zu entnehmen sind und die in ihrem Zusammenhang oft wertvolle Schlußfolgerungen gestatten. Es empfiehlt sich, besonders in den Fällen, wo die hydrologischen Verhältnisse schwierig liegen oder der mit den Vorarbeiten betraute Ingenieur nicht ausreichend geologisch vorgebildet ist, bei den einleitenden Vorarbeiten einen mit den örtlichen Verhältnissen vertrauten Geologen zur Mitwirkung heranzuziehen.

Über das in der Umgebung des zu versorgenden Gebietes vorhandene Tagwasser, wie Flüsse, Bäche und Seen, ist man bald unterrichtet, doch wird man auf Tagwasser erst zurückgreifen, wenn Quell- oder Grundwasser entweder gar nicht oder nur mit ganz außerordentlichen Kosten zu erschließen ist.

Das Aufsuchen von Quellen ist, insbesondere bei Zuhilfenahme vorhandener Karten, nicht besonders schwierig, da jede Quelle ihren oberflächlichen Ablauf besitzt. Sehr oft entspringt eine Quelle in großer Nähe von Fluß- oder Bachläufen, in welche sie mündet, und deshalb empfiehlt es sich, beim Aufsuchen von Quellen den vorhandenen Wasserläufen bis zu deren Ursprung zu folgen. Häufig entspringen solche Wasserläufe versumpften oder vermoorten Wiesen, in denen man eigentliche, individualisierte Quellen nicht feststellen kann, und doch ist es mitunter möglich, aus solchen Geländen einwandfreies Wasser zu gewinnen.

Werden Quellen oder sonstige oberflächliche Wasserläufe für den Wasserbezug ins Auge gefaßt, so hat man sich auch darüber zu unterrichten, ob Nutzungsrechte irgendwelcher Art an diesen Wässern bestehen, da die Entschädigungsforderungen für solche Nutzungsrechte unter Umständen wirtschaftlich sehr ins Gewicht fallen können.

Schwieriger gestaltet sich unter Umständen bei diesen einleitenden Vorarbeiten die Beantwortung der Frage nach dem Vorkommen von Grundwasser, da letzteres in der Regel nicht in die Erscheinung tritt, sondern erst durch Versuche und Beobachtungen nachgewiesen werden muß.

Vorhandene Brunnen sind künstliche Grundwasseraufschlüsse, welche nicht nur das Vorhandensein von Grundwasser beweisen, sondern durch die Feststellung der Tiefenlage ihrer Wasserspiegel unter Terrain auch die Tiefenlage des Grundwassers erkennen lassen. So zeigen die alten Ziehbrunnen schon auf weite Entfernungen die Tiefe des Grundwassers unter Terrain durch die Länge der Eimerstangen an. Sind zahlreiche Brunnen vorhanden, so kann man daraus auf die Ausdehnung des Grundwassers schließen. In dieser Beziehung geben vorhandene Eisenbahnlinien gute Anhaltspunkte, da die Bahnwärterhäuser in der Regel mit Brunnen versehen sind. Auch die Einschnitte von Straßen oder Eisenbahnen schneiden oft wasserführende Schichten, die deutlich sichtbar werden. Neben diesen künstlichen Grundwasseraufschlüssen kommen in der Natur auch eine Reihe von Grundwasseraustritten vor, die man zum Teil direkt wahrnehmen oder auf die man durch charakteristische Merkmale schließen kann. Viele Fluß- und Bachläufe nehmen aus ihren Ufergeländen Grundwasser auf, wodurch sich in der Umgebung solcher Grundwassereintritte größere oder kleinere Stellen von ziemlich gleichmäßiger Wassertemperatur bilden. Diese gleichmäßige Wassertemperatur hat in der Regel eine ganz charakteristische Vegetation zur Folge, deren Vorhandensein als Merkmal für den Grundwassereintritt anzusehen ist. Versumpfte oder vermoorte Stellen sind auch häufig auf Austritte von Grundwasser zurückzuführen, das in das Vorgelände eintritt, ohne Gelegenheit zum Abfluß zu finden. Bei sandigen Ufern kann man den Eintritt von Grundwasser in das Flußbett häufig durch das Aufwirbeln feiner Sandteile feststellen. Diese Erscheinung ist sehr oft auf der Sohle von Tümpeln zu beobachten und läßt dann auf das Vorhandensein von Wasser mit artesischem Drück schließen.

Die Unterschiede zwischen dem jeweiligen Wasserstand und der Sohle, das ist die Wassertiefe der Brunnen, geben insbesondere bei vorhandenen alten Brunnen einen schätzenswerten Anhaltspunkt für die Beurteilung der seit der Abteufung der Brunnen stattgehabten Grundwasserschwankungen. Zeigen die Brunnen geringe Wassertiefen, so kann man annehmen, daß die Grundwasserstände seit dem Bestehen der betreffenden Brunnen nicht erheblich niedriger gewesen sein können, da bei dem Eintritt von erheblich niedrigeren Grundwasserständen dieselben versiegt wären, was voraussichtlich zur Vertiefung der Brunnen geführt haben würde.

Sind die vorstehend erwähnten Aufschlüsse und Merkmale für das Vorhandensein von Grundwasser nicht vorhanden, so ist man nur auf die Bodengestaltung angewiesen. Bei ebenem Gelände — beispielsweise den Terrassen von Flußläufen oder der Sohle von toten Tälern — welches keine oder geringfügige oberflächliche Abflüsse zeigt, kann man auf Durchlässigkeit und damit auch auf das Vorhandensein von Grundwasser schließen. Zeigt die Oberflächenbildung aber eingerissene Rinnsale, welche das meteorisch niederfallende Wasser sofort abführen, also nur nach Regenfällen Wasser führen, so läßt dies auf undurchlässigen Boden schließen. Diese Undurchlässigkeit schließt aber das Vorhandensein von Grundwasser nicht unter allen Umständen aus, und der Nachweis dieses Vorhandenseins kann in solchen Fällen nur durch das Niederbringen einiger Bohrungen erbracht werden. Wenn das Gelände in bezug auf das Versorgungsgebiet sonst günstig liegt, ist unter allen Umständen zur Durchführung solcher Bohrungen zu raten und man soll sich auch durch die Möglichkeit eines Mißerfolges nicht abschrecken lassen, da selbst ein Mißerfolg immerhin als wertvoller Aufschluß anzusehen ist.

In bezug auf Menge kann man sich bei Fluß- und Bachläufen durch Schätzungen oder vielleicht durch einige Schwimmermessungen über die zur Verfügung stehende Menge leicht unterrichten. Bezüglich des Grundwassers sind Schlüsse auf die Ergiebigkeit ohne besondere Vorarbeiten nur dann möglich, wenn vorhandene Aufschlüsse ein Urteil Uber die Ausdehnung des Grundwasserprofils, die Durchlässigkeit und das Gefälle des Grundwassers gestatten oder wenn in dem betreffenden Gebiet Brunnen mit größerer Ergiebigkeit, beispielsweise für industrielle Zwecke, im Betriebe sind. Fehlen diese Hilfsmittel für die Beurteilung, so bleibt nur die Ausdehnung des Grund Wasserträgers als letzter Anhaltspunkt übrig. Ist Grundwasser nicht zu erhoffen, so ist, bevor man zu Tagwasser übergeht, noch die Frage zu erwägen, ob die geforderte Wassermenge durch Anlage von Talsperren beschafft werden kann. Die Anlage von Talsperren setzt hügeliges Terrain mit weiten Tälern und ganz geringer Besiedlung voraus. Voraussetzung für solche Bauten ist es auch, daß das Terrain einerseits nicht klüftig ist und andererseits ausreichende Standfestigkeit besitzt, um einen sicheren und dichten Abschluß zu ermöglichen. Um sich ein ungefähres Bild Uber die auf diese Weise gewinnbare Wassermenge zu verschaffen, genügt die Bestimmung des Niederschlagsgebietes, das bei vorhandenem Kartenmaterial mit Höhenkurven ohne weiteres ermittelt werden kann, sowie die Kenntnis der Niederschlagsmengen, von denen je nach der Regenhöhe 50 bis 70 % zum Abfluß gelangen.

Für diese einleitenden Vorarbeiten ist es auch von Wichtigkeit, die Eigenschaften der Wässer der verschiedenen in Betracht kommenden Bezugsquellen ungefähr zu kennen, und genügt bezüglich der chemischen Zusammensetzung zunächst die Kenntnis der Härte, während sich die Eignung der Bezugsquelle in hygienischer Beziehung ohne weiteres aus den örtlichen Verhältnissen ergibt.

Zum Abschluß der einleitenden Vorarbeiten bedarf es noch eines wirtschaftlichen Abgleichs zwischen den verschiedenen Bezugsquellen, und zwar sind dabei die Bau-und Betriebskosten in Betracht zu ziehen. Selbstverständlich kann es sich bei diesen Kostenberechnungen nicht um genaue Kostenanschläge handeln, sondern es genügen für diesen Zweck überschlägliche, allgemein gehaltene Kostenanschläge.

Auf Grund dieser Unterlagen wird man ohne Schwierigkeiten die Bezugsquelle wählen können, die den Verhältnissen am besten entspricht, und dann wird es Aufgabe der besonderen Vorarbeiten sein, diese Bezugsquelle hinsichtlich Eigenschaften und Menge des Wassers eingehender zu untersuchen. Häufig kommt es vor, daß die allgemeinen Erhebungen zwei oder auch mehrere Bezugsquellen als nahezu gleichwertig erscheinen lassen. In einem solchen Falle sollte man keine willkürliche Wahl treffen, sondern die besonderen Vorarbeiten auf sämtliche in engerer Wahl stehenden Bezugsquellen ausdehnen, da bei genauer Untersuchung die Vor- und Nachteile doch in ein schärferes Licht gerückt werden.

§ 8. Besondere Untersuchungen von Tag- und Quellwasser.

Tag- und Quellwasser treten von selbst in die Erscheinung, ihr Vorhandensein bedarf keines besonderen Nachweises. Untersuchungen über die Eigenschaften dieser Wässer bereiten bezüglich der Probeentnahme ebenfalls keine Schwierigkeiten, so daß hierfür besondere Vorkehrungen kaum erforderlich sind. Man wird nur, um ein abschließendes Bild der Eigenschaften zu erhalten, die Untersuchungen bei verschiedenen Wasserständen vornehmen müssen, da die Zusammensetzung der Tagwässer mit dem Wasserstande wechselt. In der Hauptsache wird daher dem projektierenden Ingenieur bei der Entnahme von Oberflächenwasser oder bei der Herbeileitung von Quellen die Aufgabe verbleiben, sich bezüglich der verfügbaren Wassermenge ein klares Bild zu machen, und zwar unter Berücksichtigung der nach der Jahreszeit schwankenden Abflußmengen. In der Folge sollen nun die Mengenmessungen, wie sie für oberflächliche Wasserläufe, Seen oder künstliche Stauweiher und bei Quellen auszuführen sind, eine nähere Erörterung finden.

1. Oberflächliche Wasserläufe und Seen.

Bezüglich der größeren oberflächlichen Wasserläufe stehen in der Regel langjährige Pegelbeobachtungen zur Verfügung, und die Abflußmengen bei Niederwasser, auf die es in vorliegendem Falle in erster Linie ankommt, sind bei solchen Wasserläufen bekannt, so daß Wassermessungen meistens nur bei kleineren Wasserläufen erforderlich werden. Die Vornahme solcher Messungen und die dabei zur Verwendung kommenden Apparate und Methoden sind im Handbuch der Ingenieurwissenschaften (dritter Teil, der Wasserbau, erster Band II. Kapitel § 17 u. 18 und III. Kapitel) ausführlich behandelt, deshalb soll im nachstehenden nur auf die für Orientierungszwecke wertvollen Schwimmermessungen und auf die Messung durch Überfälle näher eingegangen werden, weil letztere für den Hydrologen eine besonders wichtige Rolle spielen.

Bei Schwimmermessungen sind für ein einigermaßen regelmäßiges Profil des Flußlaufes in einer tunlichst geraden Strecke nach aufwärts und abwärts die gleichen Entfernungen von je 50 m abzustecken und die Geschwindigkeit des Wassers auf dieser Versuchsstrecke im Stromstrich dadurch zu messen, daß man mittels Schwimmer die zum Zurücklegen dieser Strecke erforderliche Zeit feststellt. Als Schwimmer können Holzstäbe oder Flaschen, deren unteres Ende mit kleinen Steinen oder durch Blei belastet wird, dienen. Die Durchflußmenge wird mit genügender Genauigkeit ermittelt, wenn man die mittlere Geschwindigkeit des Messungsprofils zu 0,8 der durch Schwimmer ermittelten Geschwindigkeit im Stromstrich annimmt.

Abb. 30.

Für Überlaufsmessungen empfiehlt sich die Verwendung des Poncelet-Überfalls mit freiem Strahl. Der Überfall ist an einer Stelle einzubauen, wo das Gerinne eine Erweiterung zeigt, eventuell ist mangels einer solchen eine derartige Erweiterung künstlich zu schaffen. Der Überfall besteht aus einem rechteckigen Ausschnitt mit scharfen Kanten. Bei besonders exakten Messungen kann man diesen Ausschnitt in Eisen oder Rotguß herstellen und denselben dann auf den Ausschnitt des Überfallbrettes aufschrauben. Der Überfall ist sorgfältig abzudichten und die Überfallkante genau hori

zontal zu legen.

Bezeichnet in Abb. 30:

b die Überfallbreite,

h die Höhe des ruhigen Wasserspiegels über der Überfallkante A in einiger Entfernung von derselben gemessen, so bestimmt sich die über den Überfall strömende Wassermenge zu

Q = ^f,b-ê--V2g.

Dabei ist vorausgesetzt, daß das Wasser des Wasserlaufes in der Erweiterung zur Ruhe kommt, also ohne Geschwindigkeit vor dem Überfall ankommt. Ist dies nicht der Fall, so ist die Geschwindigkeit direkt zu messen und deren Einfluß in dem Ergebnis der Rechnung zu berücksichtigen. Der Beiwert i kann im Mittel zu 0,63 angenommen werden. Nach den Versuchen von Poncelet und Lesbros haben sich die in der folgenden Tabelle zusammengestellten Werte des Koeffizienten f.i ergeben.

Breite der Öffnung

0,2 m

0,6 m

h in m

coj to

h, m m

07 jeo

HfJr(tOCOOK30

OOOOOHrtN

o' ©" ©" ©~ ©'' o" o" ©''

© JD CD CD © CD CD CD 'bo 'bo bc "co ^ ^ ^ 'ÎP*.

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ffMOQOHHHO

H0005ffi05B03

•^TfTttCOCOCOCOCO

o~ ©~ cT o cT cT ©~ ö

Der Verfasser hat bei Überfallsberechnungen sehr gute Erfahrungen mit der Braschmannschen Formel gewonnen, welche lautet:

(o,3838 + 0,0386 ~ + 0,00053 • ^ . bhV2gh.

Hierbei bedeutet B die Breite der Erweiterung an der breitesten Stelle.

Für die Bestimmung von Gesamtabflußmengen, sowie für die Beurteilung der Schwankungen dieser Abflußmengen genügen einzelne Messungen nicht mehr, sondern es wird für diesen Fall erforderlich, die Messungsergebnisse fortlaufend aufzuzeichnen. Dies erfolgt für den Überfall in der einfachsten Weise durch Aufzeichnung der Überfallshöhen durch einen besonderen Apparat, der in Abb. 31 dargestellt ist.

Der Apparat besteht aus einem Zylinder A, in dem sich ein Schwimmer S befindet, der so montiert ist, daß er in seiner tiefsten Lage auf gleicher Höhe mit der Überfallkante sich befindet. Vor dem Überfall, in entsprechender Entfernung von demselben, wo der Wasserspiegel bereits ruhig ist, wird eine Leitung l abgezweigt, die in den Zylinder A bei a einmündet. Sobald Wasser über den Überfall fließt, hebt sich der Schwimmer aus seiner gestrichelt angedeuteten Nullage und zeigt durch seine Erhebung über die Nullinie die Strahlhöhe über dem Überfall an. Die Vertikalführungsstange b des Schwimmers erhält an ihrem oberen Ende einen Schreibstift f, der gegen eine Trommel B drückt, die durch ein Uhrwerk bewegt wird. Auf der Trommel B ist ein

Abb. 31.

Nullinie

___éLj- __

f”

•L-

——T

==k

<7

Papierstreifen aufgezogen, auf dem der Schreibstift f die Überfallshöhe fortlaufend aufzeichnet. Dieser Apparat, der sehr einfach konstruiert ist und deshalb zuverlässig arbeitet, wird in einer kleinen Bretterbude untergebracht, um denselben einerseits gegen die Witterungseinflüsse zu schützen, andererseits auch, um ihn unzugänglich zu machen. Das Uhrwerk ist so konstruiert, daß es die Trommel in einem oder mehreren Tagen einmal umdreht, so daß das Auswechseln der Papierstreifen täglich oder jeden zweiten Tag oder schließlich nur jede Woche notwendig wird.

2. Talsperren.

Steht für den Wasserbezug die Errichtung einer Talsperre in Frage, so muß in erster Linie die Abflußmenge des betreffenden Gebietes, und zwar tunlichst im Profil der zukünftigen Talsperre gemessen werden. Diese Messungen sind, wenn sie Wert haben sollen, auf längere Zeitperioden, mindestens aber auf zwei Jahre zu erstrecken, um den Wechsel der Abflußmengen in den verschiedenen Jahreszeiten kennen zu lernen. Hand in Hand mit den Messungen der Abflußmengen geht die Bestimmung der Niederschlagsmengen, welche für mehrere Punkte des Niederschlagsgebietes durch Aufstellung von Regenmessern erfolgen muß. Durch Vergleich der Niederschlagsmengen für Gebiete, deren Abflußmengen durch lange Zeitperioden bekannt sind, läßt sich rückwärts wenigstens ein ungefährer Rückschluß auf die in ganz außerordentlichen Trockenperioden zu erwartenden Abflußmengen ziehen.

Aus der jährlichen Abflußmenge eines Niederschlagsgebietes berechnet sich unter Berücksichtigung der Größe des Niederschlagsgebietes die Abflußhöhe, das ist jener Teil der Niederschlagshöhe, der wirklich zum Abfluß gelangt. Den Unterschied zwischen der Abfluß- und der Niederschlagshöhe nennt man Verlusthöhe. Das Verhältnis zwischen Abfluß- und Niederschlagshöhe nennt man den Abflußbeiwert für das Jahr.

Bezeichnet

Q die Abflußmenge in cbm pro Jahr,

F das Einzugsgebiet in qm,

hn die jährliche Niederschlagshöhe in m,

Abflußhöhe in m,

K *

Verlusthöhe » » , a den Abflußbeiwert für das Jahr.

so folgt

Q = F • ha = F •[hn — hv) = a ■ F • hn .

Intze¹) ist nach seinen Ermittlungen zu der Ansicht gekommen, daß die Verlusthöhe für unsere deutschen Gebirgsgegenden im allgemeinen nur zwischen 300 und 350 mm schwanken dürfte, also verhältnismäßig konstant bleibt, so daß man die Abflußhöhe eines Gebietes erhält, wenn man die mittlere Niederschlagshöhe um 300 bis 350 mm vermindert.

Keller²) ist durch seine Messungen zu größeren Werten für die Verlusthöhe gekommen und findet die obigen Intze sehen Werte nur zutreffend für Gegenden mit

sehr großem Abflußvermögen, also für Gebiete, welche die Niederschlagsmengen sehr rasch abführen. Die Keller sehen Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle angeführt:

Niederschlagshöhe hn

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

Verlusthöhe hv

440

453

467

480

493

506

520

533

547

Abflußhöhe ha

160

347

533

720

907

1094

1280

1467

1653

Abflußbeiwert für das Jahr «

3,75

2,30

1,87

1,66

1,54

1,46

1,40

1,36

1,33

Rehbock hat aus der vorstehenden Tabelle für die in Deutschland vorkommenden Niederschlagshöhen von Uber 500 mm für die Verlusthöhe die nachstehende Formel abgeleitet

hv —    -j- 0,4 m ;

daraus berechnet sich die Abflußhöhe zu

ha = 0,933 • hn — 0,4 m

und

a = 0,933 —

0,4 m

hn

Zur Beurteilung der Abflußhöhen von Gebieten, für welche die Abflußmessungen nur für eine kurze Zeitperiode vorliegen, ist es von Interesse, die Abflußhöhen anderer Gebiete für längere Zeitperioden zu kennen, und sind in der nachstehenden Tabelle die monatlichen Zuflußmengen der Remscheider Talsperre für die Periode von 1888 bis 1904 zusammengestellt.

Monat

1888

1889

1890

1891    1892 I 1893

1894

1895

1896

1897

1898

1899

1900

1901

1902

1903

1904

in 1000 cbm

252 208 125 49 47 27 491 71

April .

Mai . .

Juni. .

Juli .

August.    304    386

Septbr..

Oktober 254    214

Novbr..

Dezbr. .

Januar.

Februar März. .

44    269

M- ro K) 05

Ol 05 o

462

194

95

391

1059

89

302

206

540

587

112

553

173

276

32

111

144

800

699

517

123

368 497

37

32

249

119

597

273

384

387

486

474

48

806

601

237

177

209

77

92

271

191

217

553

212

775

766

573

71

12

40

37

510

1087

230

152

CO I>

179

504

62

216

58

184

445

107

80

46

263    671

523    235

335

80

122

342

247

31

614

378

137

908

15

13

71

443

917

623

650

228

481

285

32

31

25

Summe. 3212 3083 3799 ! 412713409 3370 3892 3483 3293 14141 3211 3617 3487 3999 3860 4833 2879

Die nachfolgende Tabelle gibt für das trockene Jahr 1904 das Verhältnis der in jedem Monat aufgefangenen Wassermenge zu der Niederschlagsmenge desselben Monats.

Januar . Februar März . . April. . Mai . . Juni . . Juli . . August. September Oktober . November

373 500 755100 409 950 276 300 186 750 311400 186 300 164 250 159 300 373 500 651 600

307 640 791 740 248 150 335 020 79 630 31120 9 480 4 410 2 770 24 750 262 340

82,4

104,9

60,5

121,3

42,6

10,0

5,1

2,7

1,7

11 v. H. im > Durchschnitt dieser 6 Mon.

6,6

40,3

Jahr 1904

Bemerkungen

Gefallene Niederschläge in cbm

Im Stauweiher aufgefangene Wassermengen in cbm

Verhältnis der Abflußmengen zu den Niederschlägen in Hundertsteln

Die Vorarbeiten für die Errichtung einer Talsperre können sich aber nicht nur auf die Bestimmung der zu erwartenden geringsten Jahresabflußmenge und ihre Verteilung auf die einzelnen Monate beschränken, sondern es muß auch der erforderliche Inhalt des Staubeckens ermittelt werden. Der Inhalt der Talsperre ist so zu bemessen, daß er nicht nur den Ausgleich zwischen den geringen Zuflußmengen in den niederschlagsarmen Zeiten und dem Verbrauch bewirken kann, sondern darüber hinaus noch einen gewissen eisernen Bestand als Reserve behält, der in Rücksicht auf die Möglichkeit ganz außerordentlicher Trockenperioden unerläßlich ist.

Die Zwecke, denen die Talsperren dienen, sind verschieden; sie dienen zur Gewinnung von Wasser für die Zwecke städtischer Wasserversorgungen, für landwirtschaftliche Bewässerung, für Schiflahrtszwecke, Kraftgewinnung und Hochwasserschutz. Vielfach hat eine Talsperre verschiedene Zwecke zu erfüllen, es wird deshalb in erster Linie für die zu projektierende Talsperre ein Wasserwirtschaftsplan aufzustellen sein, in welchem die monatlichen Verbrauchszitfern für die einzelnen Bedarfszwecke entwickelt werden. Durch die Gegenüberstellung der zu erwartenden monatlichen Zuflüsse und des errechneten monatlichen Bedarfes ergeben sich die Fehlbeträge, die der Stauweiher zu decken hat. Die Summe dieser Fehlbeträge zuzüglich des eisernen Bestandes, der je nach der Größe der Anlage zu 300 bis 400000 cbm angenommen werden kann, wird dann den Inhalt des Stauweihers darstellen, soweit es sich nicht um Hochwasserschutz handelt, da für die aufzunehmenden Hochwässer noch besonders Raum vorgesehen werden muß. Man wird daher niemals die gesamte Jahresabflußmenge selbst in trockenen Jahren, sondern nur einen Teil derselben nutzbar machen können, da es nicht angängig ist, Stauweiher so zu gestalten, daß dieselben unter Umständen Unterschiede zwischen trockenen und nassen Jahren auszugleichen in der Lage sind. Bezüglich der Einzelheiten der Vorarbeiten für Talsperren, deren Zwecke, Bestimmung von Abflußmengen, Aufstellung von Wirtschaftsplänen, sei hier auf das Handbuch der Ingenieurwissenschaften (3. Teil 2. Band Stauwerke) verwiesen, worin diese Fragen eingehend behandelt werden.

3. Quellen.

Für die Bestimmung der Wassermenge einer Quelle sind in Rücksicht aui die Schwankungen der Ergiebigkeit ebenfalls lange Beobachtungsperioden erforderlich, und zwar insbesondere für Quellen, die große Unterschiede zwischen der Höchst- und

Niedrigstergiebigkeit zeigen. In der Ebene und im Hügelland treten die Maxima der Quellenergüsse in der Regel nach der Schneeschmelze und nach großen Niederschlägen im Frühjahr, die Minima im Spätsommer und Herbst auf, bei hochliegenden Quellen, deren Niederschlagsgebiete im Winter oft andauernd verschneit und vereist sind, treten die Maxima in der Regel im Sommer, die Minima aber im Winter nach andauernden Frostperioden auf, wie sich dies beispielsweise bei der Wiener Hochquellenleitung gezeigt hat. In Wien sind vor der Inbetriebsetzung der zweiten Hochquellenleitung die Perioden des Wassermangels regelmäßig nach andauernden Frostperioden eingetreten. Welche Schwankungen zwischen der mittleren Ergiebigkeit einerseits und der höchsten und niedersten Schüttung der Quellen andererseits vorhanden sein können, zeigt die im nachstehenden zusammengestellte Tabelle, in welcher auch die Personen angegeben sind, welche die betreffenden Messungen vorgenommen haben.

Bezeichnung der Quelle

Gebirgsformation

Ergiebigkeit in Sekundenlitern

Hochstand

Mittelstand

Tiefstand

Quelle der Sorgue bei Yaueluse (Daubree) »    » Aach in Baden (Spinnerei Arien)

»    des Blautopfs b. Blaubeuren (E hm a nn)

Hochquellen d. Wiener Wasserleitung (Gravé) Quellen der Dhuis bei Paris (Beigrand). . » v. Armentières, Yanne, Paris (Bel-gr an d)

»    » Cérilly, Yanne, Paris (Beigrand)

»    der Aachener Wasserleitung (Thiem)

»    des Stadtbaches bei Bern (Lauter

burg)

» des Wasserwerks Freiburg im Br. (Schn eil)

Wyler-, Lorraine- u. Beundenfeldquellen bei Bern (Lauterburg)

Pfaffenbornquellen, Wiesbaden (Winter). . Städtische Wasserleitung Baden-Baden (Kuhn) Wolfsbrunnen bei Heidelberg (Drach) . . . Mausheckquelle bei Wiesbaden (Winter) . .

Neokom Weißer Jura

Trias, Kalk Tertiär Kreide

Kohlenkalk

Molasse

Diluvium

Molasse

Alluvium u. Devon Buntsandstein

Devon

120000 25 000 8 000 2 881

12 000

6 000

1300

1000

5 500

2 500

350

278

460

300

197

1123

311

116

324

140

155

103

72

51

20

200 ~ 300

150

90

51

30

20

37

(M O CO    O    io

I> GO t>    |>

05 05 CO

Von besonderem Interesse ist für die Beurteilung der Nutzung einer Quelle die Kenntnis ihrer geringsten Ergiebigkeit, man ist deshalb bestrebt gewesen, aus der Größe des Niedersclilagsgebietes und der Niederschlagshöhe die geringste Abflußmenge für Quellen zu ermitteln.

Bezeichnet

F das Niederschlagsgebiet in Quadratkilometern, h die Niederschlagshöhe in m,

k einen von der Natur des Niederschlagsgebietes und zwar der Konfiguration und den Bodenverhältnissen abhängigen Koeffizienten,

Q die aus diesem Quellgebiet zu erwartende geringste Quellergiebigkeit, so ist

Schon die vorstehende Tabelle zeigt, welch große und regellose Unterschiede zwischen der mittleren und geringsten Abflußmenge bei einigen der beobachteten Quellen bestehen; dies ist auch ohne weiteres erklärlich, wenn man berücksichtigt, welche Faktoren für die Abflußmenge mit bestimmend sind. Zunächst ist zu bemerken, daß es im einzelnen Falle durchaus nicht so einfach ist, das Niederschlagsgebiet einer Quelle einwandfrei zu umschreiben, da dafür nicht, wie beispielsweise für die Bestimmung der Abflußmengen bei einer Talsperre, die oberflächlichen, sondern die unterirdischen Wasserscheiden maßgebend sind, deren Bestimmung im einzelnen Falle recht schwierig und unter Umständen überhaupt nicht durchführbar ist.

Für große Flußgebiete kann man das geringste Niedrigwasser nach langen Trockenperioden, nach welchen die Flüsse eigentlich nur Grund- und Quellwasser führen, gleichzeitig als das Minimalerträgnis der Quellen und des in den Fluß eintretenden Grundwassers annehmen; in der nachstehenden Tabelle sind nach Iszkowski¹} für eine Reihe von Flußgebieten die Niedrigstwassermengen Q, die Niederschlagsflächen und die mittlere Regenhöhe angegeben und daraus der zugehörige Beiwert k berechnet.

Bezeichnung des Flußgebietes

Mittlere

Regenhöhe

mm

Fläche in qkm

in Sekundenlitern

Gebiet der Loire bis oberhalb Tours .... Rhönegebiet oberhalb der Saonemündung . Rheingebiet vor der Mündung in d. 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

42 600 21 000 6 620 157 400 99 273 61 900 97 920 181 708 40000 10 500 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 0,00 749 0,00 663 0,00 635 0,00 600 0,00594 0,00 550 0,00 543 0,00 537 0,00528 0,00 511

Im Gegensatz zu diesen einigermaßen miteinander übereinstimmenden Zahlenwerten für den Beiwert k hat Beigrand in dem sehr heißen und trockenen Jahr 1865 für das Niederschlagsgebiet der Seine von 79 000 qkm und bei einer Regenhöhe von 500 mm im Jahre 1865 eine Mindestabflußmenge von 0,46 Litern pro Quadratkilometer und Sekunde festgestellt, was einen Beiwert k = 0,00092 ergibt.

Der bekannte Quellenfinder Paramelle³) nimmt an, daß ungefähr x[n der gesamten Regenmenge als mittlere Quellenergiebigkeit anzusehen ist, und rechnet weiter für die geringste Abflußmenge von Quellen 1,33 Sekundenliter pro Quadratkilometer Niederschlagsgebiet, eine Zahl, die für mittlere Verhältnisse entsprechen dürfte.

Lauterburg⁴) hat Messungen über die kleinsten Abflußmengen für Nieder-

t) Iszkowski, Beitrag z. Ermittlung der Niedrigst-, Normal- u. Höchstwassermengen auf Grund charakteristischer Merkmale der Flußgebiete. Wochenschr. d. österr. Ing. u. Arch. Vereins Bd. 2, S. 69,

Jahrg. 1886.

schlagsgebiete von verschiedener Beschaffenheit in bezug auf Durchlässigkeit und Neigung des Geländes durchgeführt und die Ergebnisse der Untersuchung in nachstehender Tabelle zusammengefaßt, in der die Abflußmengen in Sekundenlitern pro Quadratkilometer Niederschlagsgebiet angegeben sind.

Allgemeine Durchlässigkeit des Untergrundes und durchschnittliche Neigung des Terrains.

Beschreibung des Quellengebietes

sehr undurchlässig

mitteldurchlässig

sehr durchlässig

sehr

steil

mittel

steil

flach

sehr

steil

mittel

steil

flach

sehr

steil

mittel

steil

flach

I. Alpenregion.

1.    Gletscher- u. Firngebiet, ziemi, flache Schutthalden, locker. Gerülleboden u.dichtbewaldetesGebiet (überhaupt stark wasserschluckendes Terrain) .

2.    Aufgebrochenes Kulturland und leichtes Gehölz

3.    Weidland.......

4.    Kahles Felsgebiet . . .

1,1-2; 1,3-2,7

1,9—3,2

2,3—3,9

3,4—6,4 3,5—5,47

JO M- J-*-'zp O 'oi CO -J

CO (M i>

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J-^ JO JO

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-O O GO

3,27

3,21

1,43

II. Hügelland u. Niederung.

1.    Geschlossene Waldung, lockerer Gerölleboden, steinige oder sandige Ödung

2.    Aufgebrochenes Kulturland und leichtes Gehölz

3.    Wiesen und Weidland .

4.    Kahles Felsgebiet (kommt

in den Niederungen selten vor)........

1,1—2,26

1,3—2,55

1,9—3,23 2,3-—-3,8

2,8—4,5 3,3—5,2

1,7

1,47

0,60

2,20

2,06

K) CO

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Auch diese Tabelle bestätigt die ungemeine Verschiedenheit der kleinsten Abflußmengen von Quellen und den Einfluß der Beschaffenheit des Niederschlagsgebietes auf dieselben. Es scheint deshalb für die Bestimmung der Mindestergiehigkeit einer für Wasserversorgungszwecke ins Auge gefaßten Quelle immer eine längere Beobachtungsdauer erforderlich, um die Schwankungen in der Ergiebigkeit richtig beurteilen zu können. Bei bereits nutzbar gemachten Quellen sollen in der oberflächlichen Beschaffenheit des Mederschlagsgebietes, und zwar in erster Linie in der Bewaldung Veränderungen vermieden werden, da die Entwaldung, insbesondere bei steilen Abhängen des Niederschlagsgebietes, das Regime der Quellen schädlich beeinflußt durch Steigerung der Höchstabflußmengen und Verminderung der Mindestabflußmengen.

§ 9. Untersuchungen des Grundwassers bezüglich der Erscheinungsformen.

Das Vorhandensein des Grundwassers wird durch eine Reihe von Spiegelaufschlüssen, die entweder in Brunnen oder Grundwassertümpeln vorhanden sind oder durch Bohrungen erlangt werden, nachgewiesen. Dem Nachweis für das Vorhandensein des Grundwassers schließen sich die Untersuchungen über die Erscheinungsformen des Grundwassers an, die zur Erkenntnis führen, ob das vorhandene Grundwasser ein Grundwasserbecken mit horizontaler Spiegelfläche oder einen Grundwasserstrom mit einer gewissen Neigung der Spiegelfläche bildet. Grundwasserhecken, selbst von größerer Ausdehnung, eignen sich kaum zur Entnahme bedeutender Wassermengen, da es in den seltensten Fällen möglich sein wird, sich ein klares Bild über Zu- und Abfluß eines solchen Grundwasserbeckens zu machen. Ein Grundwasserstrom dagegen besitzt immer eine gewisse Durchflußmenge, für deren Beurteilung und Bestimmung die Ermittelung der Strömungsrichtung, des Gefälles und des Grundwasserprofils erforderlich ist. In letzter Linie wird man die Untersuchungen auch auf die Ermittelung der Schwankungen

Abb. 32.

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des Grundwasserspiegels ausdehnen, da auch diese für die Beurteilung der Durchflußmenge in Betracht kommen.

Die Erscheinungsform, die Strömungsrichtung und das Gefälle ergeben sich ohne weiteres aus der Aufnahme des Grundwasserspiegels in Grundwasserhorizontalen oder Grundwasserisohypsen. Zur Ermittelung des Grundwasserprofils ist es erforderlich, in einem Profil normal zur Strömungsrichtung des Grundwassers eine Reihe von Bohrungen niederzubringen, und zwar jeweils bis zum Hangenden der wasserundurchlässigen Schicht, so daß man die Mächtigkeit der wasserführenden Schicht in verschiedenen Punkten des Profils feststellen und das Profil selbst dann leicht ergänzen kann.

Für die Aufnahme des Wasserspiegels in Horizontalkurven ist es erforderlich, den Grundwasserspiegel für eine Reihe über das Versuchsfeld zerstreuter Punkte aufzuschließen, und zwar derart, daß man neben den vorhandenen, in Brunnen und Tümpeln gegebenen natürlichen Grundwasseraufschlüssen eine Reihe von Bohrungen anordnet. Jeder dieser Grundwasseraufschlüsse wird mit einem Fixpunkte versehen, dessen Kote nivellitisch festzulegen ist. Von diesen Fixpunkten aus wird der Grundwasserspiegel gemessen und dessen Höhenlage bestimmt. Liegen für die verschiedenen Beobachtungspunkte die Höhenlagen des Grundwasserspiegels für näherungsweise den gleichen Zeitpunkt vor, so kann man daraus durch Interpolation die Punkte gleicher Höhenlage bestimmen und durch Kurven verbinden, die man Grundwasserhorizontalen oder Isohypsen nennt. Bei der Bestimmung der Isohypsen durch Interpolation soll man jeweils in der Richtung des stärksten Gefälles, das ist der Strömungsrichtung, interpolieren, und es wird vorausgesetzt, daß die Bewegung des Grundwassers von einem Beobachtungspunkte zum anderen kontinuierlich und mit gleichmäßigem Gefälle erfolgt.

Bezeichnet man in Abb. 32 mit Au A₂ ... . die einzelnen Beobachtungspunkte so sieht man aus den jedem Punkte rechts beigeschriebenen Koten, daß im allgemeinen die Stromrichtung in der Linie des eingezeichneten Pfeiles liegen dürfte; interpoliert man entsprechend der Strömungsrichtung auf den Linien von At nach M₈, A₂ nach A9 usw., so erhält man dadurch die eingezeichneten Horizontalkurven.

Abb. 33.

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Zur Bestimmung der Höhenlage des Grundwasserspiegels in verschiedenen Punkten dienen entweder Schwimmer mit daran angebrachter Skala oder direkte Messungen. Messungen mittels Schwimmer und selbsttätig fortlaufender Aufzeichnung des Grundwasserstandes kommen weniger in Betracht, da sich die Schwankungen des Grundwasserspiegels fast durchweg äußerst langsam vollziehen. In Berlin werden die Grundwasserstände im ganzen Stadtgebiete periodisch gemessen, und eine ganze Reihe von Standrohren, vgl. Abb. 33, ist über die Stadt verteilt. Diese Standrohre, die eine lichte Weite von 21 cm haben, sind etwa 1 m unter den niedrigsten Grundwasserstand abgesenkt, und es wird darauf geachtet, daß ^ das obere Rohrende, welches durch einen verschließbaren Deckel abgeschlossen ist, möglichst horizontal liegt. Zur Messung dient, wie Abb. 33 zeigt, ein Schwimmer mit daran befestigter Latte, der so ausgewichtet ist, daß er bis zum Nullpunkt der Skala taucht.

Die verschiedenen zur Grundwassermessung vorgeschla-

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Durchmesser ist der Meßstock nicht mehr anwendbar, und man verwendet in diesem Falle Meßbänder, an deren Ende ein Eisenstab befestigt wird. Dieser Eisenstab läßt erkennen, wie weit er in das Grundwasser getaucht war. Die Angabe der Tauchhöhe ist aber nicht immer zuverlässig, weil bei raschem Einlassen des Stabes der Grund-

genen und vorübergehend auch im Gebrauch gewesenen Apparate können hier wohl übergangen werden, und es soll nur noch der direkten Messung Erwähnung geschehen. Die direkte Messung in weiten Brunnen kann durch eine Meßlatte erfolgen. Um den Kontakt des Lattenendes mit dem Grundwasserspiegel genau bestimmen zu können, empfiehlt es sich, unten keilförmig abgeschrägte Latten oder Meßstöcke zu verwenden, weil die keilförmige Abschrägung es ermöglicht, den Kontakt im Augenblick des Zusammentreffens der abgeschrägten Spitze mit ihrem Spiegelbild im Brunnen geerkennen. Bei größeren Tiefen oder bei Beobachtungsrohren von kleinerem

Wasserspiegel über seinen Normalspiegel etwas emporschnellt. Ferner kann es Vorkommen, daß man in dem Bestreben, das Meßband an den Fixpunkt zu bringen, dasselbe unwillkürlich etwas hebt, so daß der Eisenstab während der Messung sich in einer anderen Höhenlage befindet als beim Einlassen. Schließlich ist noch zu bemerken, daß bei wiederholten, rasch aufeinander folgenden Messungen der Eisenstab überhaupt versagt.

Der einfachste Apparat zur Messung von Grundwasserständen ist der in Abb. 34 skizzierte. Derselbe besteht aus einem unten mit einem Gewichte belasteten Messingstab, der eine Reihe von Schälchen aufgelötet zeigt, deren Oberkanten je 1 cm voneinander entfernt sind. Dieser leichte und handliche Apparat von ca. 25 bis 30 cm Länge wird an das Meßband befestigt und in das Beobachtungsrohr oder den Brunnen eingelassen. Wenn das Einl-assen langsam erfolgt, kann man durch das Ohr Abb. 34. den Zeitpunkt feststellen, in welchem der Apparat den Grundwasserspiegel erreicht. Man wird dann der Sicherheit halber den Apparat noch einige Zentimeter weiter eintauchen lassen, um einen etwaigen Fehler durch Aufspritzen von Wasser zu vermeiden. Kennt man die Entfernung c des Nullpunktes des Meßbandes von der obersten Schale, so ergibt sich der Abstand des Grundwasserspiegels unter dem Fixpunkt aus der Ablesung des Meßbandes, vermehrt um die Konstante c und um eine Anzahl von Zentimetern, die der Zahl der leeren Schalen entspricht. Auf diese Weise ist die Fehlergrenze auf 1 cm beschränkt, und der Grundwasserspiegel kann innerhalb dieser Fehlergrenze absolut genau ermittelt werden.

Aus der Aufnahme des Grundwasserspiegels in Horizontalkurven ergibt sich die Erscheinungsform des Grundwassers, d. h. man kann feststellen, ob das Grundwasser ein Becken oder einen Strom bildet, ferner die Strömungsrichtung in den einzelnen Punkten als orthogonale Trajektorie von diesen Punkten auf die Horizontalkurvenschar und das Gefälle des Grundwassers durch den Abstand der Grundwasserhorizontalen voneinander. Aus der Gestaltung der Grundwasserkurven im Vergleich mit dem Bohrprofil kann man auch darauf schließen, ob im Untergrund gleichmäßige Verhältnisse oder ob Störungen vorhanden sind. Die Aufnahme des Grundwasserspiegels in Horizontalkurven beantwortet also die sämtlichen in hezug auf die Erscheinungsform des Grundwassers auftretenden Fragen.

Sind im Versuchsfelde oberflächliche Wasserläufe vorhanden, so wird man der Erkenntnis des Verhaltens des Grundwassers in der Nähe dieser Wasserläufe besondere Aufmerksamkeit schenken und schon von vornherein bei der Anordnung der aufschließenden Bohrungen auf solche Vorkommnisse Rücksicht nehmen.

Die Messungen der Grundwasserstände in den einzelnen Beobachtungspunkten sind in gewissen Zeitabständen eine längere Zeitperiode hindurch fortzusetzen, um den Gang des Grundwasserspiegels und daraus die Schwankungen desselben kennen zu lernen. Die Stände der oberflächlichen Wasserläufe im Versuchsfelde sind durch Pegelbeobachtungen festzulegen, so daß man in der Lage ist, aus den Spiegelgängen des Oberflächenwassers und des benachbarten Grundwassers auf die gegenseitigen Beziehungen zu schließen.

Aus den Versuchsbohrungen können Wasserproben zur Feststellung der Beschaffenheit des Wassers entnommen werden, so daß dieselben Vorkehrungen, die zur Ermittelung der Erscheinungsform des Grundwassers dienen, auch für die Untersuchung der Beschaffenheit des Wassers Verwendung finden.

Die Art und Weise, in welcher die Untersuchungen in bezug auf den Aufschluß von Grundwasser in die Wege zu leiten sind, kann am besten an einem Beispiel erörtert werden, und hierfür sollen die umfangreichen Vorarbeiten für die Wasserversorgung der Stadt Mannheim¹) gewählt werden.

Als der Verfasser dieses im Jahre 1882 mit der Frage der Wasserversorgung der Stadt Mannheim befaßt wurde, waren die Meinungen in den maßgebenden Kreisen über die Art der Wasserbeschaffung sehr geteilt. Allseitig war man sich darüber klar, daß eine Wasserversorgung mit Quellen im engeren Sinne des Wortes angesichts der weiten Entfernung der Stadt Mannheim vom Gebirge nicht in Betracht kommen konnte, so daß die Wahl nur zwischen Eheinwasser und Grundwasser lag. Für das Eheinwasser wurde neben der absoluten Sicherheit für den Bezug der erforderlichen Wassermenge die geringe Härte von ungefähr 10 deutschen Härtegraden geltend gemacht, worauf in der damaligen Zeit, in der man mit der Enthärtung des Wassers für Brauchzwecke erst begann, sehr großer Wert gelegt wurde. Dem Grundwasser, das in der Umgebung von Mannheim überall vorhanden ist, wurde im allgemeinen zwar seine bessere Eignung als Trinkwasser grundsätzlich zugestanden, die Versuche aber, brauchbares Grundwasser zu erschließen, waren bis dahin resultatlos geblieben.

Schon im Jahre 1872 wurden hydrologische Untersuchungen in der nächsten Umgebung von Mannheim, und zwar an der sog. Stephanienpromenade, vorgenommen und daselbst auch ein längerer Pump versuch durchgeführt. Das dabei geförderte Wasser zeigte aber einen sehr hohen Eisengehalt. Da damals praktisch verwendbare Enteisenungsmethoden nicht bekannt waren, galt der Eisengehalt eines Wassers, den man heute nur als Schönheitsfehler betrachtet, als ein Ausschließungsgrund für die Verwendbarkeit eines solchen Wassers für die Zwecke einer städtischen Wasserleitung. Später wurden die Versuche, brauchbares Wasser zu finden, südöstlich von Mannheim fortgesetzt, und man entschloß sich, aus den alluvialen Gebieten in die diluviale Terrasse zu gehen, in der Hoffnung, dort eisenfreies Wasser zu finden. Das auf dieser diluvialen Terrasse zwischen Seckenheim und Eheinau erschlossene Grundwasser zeigte tatsächlich einen erheblich geringeren Eisengehalt. Die Härte dieses Wassers betrug jedoch nahezu 20 deutsche Härtegrade, also fast das Doppelte des Eheinwassers, eine Härte, welche den städtischen Behörden in Eücksicht auf die schon k damals in Mannheim hoch entwickelte Industrie als unzulässig erschien.

Die dem Hydrologen durch die Verhältnisse gestellte Aufgabe ließ sich kurz durch die Frage umschreiben: »Ist es möglich, in praktisch erreichbarer Entfernung von Mannheim einwandfreies Grundwasser in genügender Menge nachzuweisen, welches gleichzeitig als Brauchwasser verwendbar ist, d. h. bezüglich seiner Härte dem Eheinwasser möglichst nahe kommt?« So einfach diese Frage in ihrer lapidaren Kürze lautete, so wenig einfach war der Weg, der zur schließlichen Beantwortung derselben führte. Die naheliegende Möglichkeit, die Lösung auf empirischem Wege in der Weise anzustreben, daß man die Umgebung von Mannheim in einem erweiterten Umkreise einfach abgebohrt und das erschlossene Wasser auf seine Eigenschaften, insbesondere die hier ausschlaggebende Härte, untersucht hätte, kam, abgesehen von dem Kostenpunkte, deshalb nicht in Betracht, weil man bezüglich der Anordnung dieser Bohrlöcher doch nur auf rein willkürliche Annahmen angewiesen war. Es blieb also nur der Weg, den Ursachen der hier beobachteten Härte des Grundwassers nachzuforschen und weiter festzustellen, ob diese Ursachen nur lokaler Natur oder für die gesamte in Betracht kommende Umgebung von Mannheim geltend sind. Nur auf diesem Wege konnte eine zuverlässige, jede zufällige Einwirkung ausschließende Beantwortung der gestellten Frage erfolgen.

Der Gehalt eines Grundwassers an gelösten Stoffen hängt in der Hauptsache von der Beschaffenheit der von diesem Grundwasser durchflossenen Bodenschichten ab. Man kann daher einerseits aus der bekannten Beschaffenheit der Bodenschichten auf die Beschaffenheit des Grundwassers, wie umgekehrt aus der Beschaffenheit des Grundwassers auf die von demselben durchflossenen Bodenschichten schließen.

Mannheim 1884.

t) 0. Smreker, Vorarbeiten für das Wasserwerk der Stadt Mannheim.

Derselbe: Hydrologische Untersuchungen von Grundwassergebieten. Journ. für Gasbel. und Wasser-

Diese Erwägung führte zu der Frage: »Ist die Beschaffenheit des Untergrundes der Umgebung von Mannheim auf die in Betracht kommenden Entfernungen die gleiche oder eine wechselnde, und ist der" Wechsel in bezug auf die Beschaffenheit von günstigem Einflüsse auf die Härte des Grundwassers?«

Zur Beantwortung dieser Frage mußte man sich in großen Umrissen ein Bild der geologischen Beschaffenheit des Rheintales bzw. der Art und Weise machen, in welcher die Auffüllung des Rheintales mit den Geschiebemassen vor sich gegangen ist. Es sind in dieser Richtung zwei Perioden zu unterscheiden. In der ersten Periode, in welcher der Rheinstrom in seinem Mittelläufe bis an seine beiderseitigen Randgebirge, den Schwarzwald und Odenwald am rechten, die Vogesen und das Ilardt-gebirge am linken Ufer reichte, ist die Ablagerung der diluvialen Geschiebemassen und damit die Auffüllung der Rheinebene bis an die Randgebirge in der Hauptsache erfolgt. An dieser Auffüllung haben die Nebenflüsse, für die man ein größeres Gefälle als für den Hauptstrom voraussetzen darf, in der Weise mitgearbeitet, daß sie ihre Geschiebe deltaartig in das Geschiebe des Rheinstromes eingebettet haben. In der späteren Periode, als der Rhein von seinen Randgebirgen zurückgetreten war und sich eine Rinne in seinem bis 35 km breiten Tale eingegraben hatte, waren die Nebenflüsse gezwungen, sich ihren Weg nach dem neuen Bette des Rheins zu bilden, und haben auf diesem Wege ihre Geschiebeablagerungen fortgesetzt. Man sieht aus dieser knappen Schilderung, daß die Geschiebe des Rheintales durchaus nicht gleichmäßig sein können, sondern vielfachem Wechsel unterworfen sind, und daß deshalb auch die Eigenschaften des Grundwassers in den wasserführenden Geschieben wechselnde sein müssen.

Mannheim liegt an der Mündung des Neckars in den Rhein. Wie aus der hydrographischen Skizze Abb. 35 hervorgeht, ist die Richtung des Neckartales bei seiner Einmündung in Heidelberg nahezu normal auf das hier von Süden nach Norden verlaufende Rheintal gerichtet. Man kann ohne weiteres näherungsweise annehmen, daß der Talweg des Neckartales ungefähr parallel der Talrichtung sein dürfte, und daraus ersehen, daß sich Mannheim noch vollständig im Geschiebedelta des Neckars befindet. Berücksichtigt man, daß der Neckar in seinem Oberlaufe dem Jura entstammt und den größten Teil seines Laufes im Muschelkalk zurücklegt, bei welchen Formationen der Kalk eine hervorragende Rolle spielt, berücksichtigt man ferner, daß das Geschiebe des Neckars in der Hauptsache aus Muschelkalk besteht, so wird man ohne weiteres zu dem Schlüsse gelangen, daß es lediglich die kalkhaltigen Geschiebe des Neckars sein können, welche die hohe Härte des Grundwassers in der nächsten Umgebung von Mannheim bedingen, und man wird weiter schließen können, daß weicheres Wasser nur außerhalb der Ablagerungszone des Neckargeschiebes zu suchen ist.

Wirft man einen Blick auf die Karte und berücksichtigt dabei, daß bei den früheren Untersuchungen auf dem Hochgestade zwischen Seckenheim und Rheinau neben hartem Wasser auch das Neckargeschiebe im Untergrund festgestellt worden ist, so sieht man ohne weiteres, daß die nördliche Grenze des Neckargeschiebes voraussichtlich näher an Mannheim sein dürfte als die südliche Grenze, daß also für das Gebiet nördlich von Mannheim die Wahrscheinlichkeit für die Erschließung weicheren Wassers in größerer Nähe der Stadt besteht, als dies für das südliche der Fall ist.

Verfolgt man den Verlauf des Rheintales nördlich von Mannheim weiter, so sieht man, daß bei Weinheim das Birkenauer Tal einmündet, welchem die Weschnitz entströmt. In gleicher Weise wie der Neckar hat auch die Weschnitz, wenn auch in geringerem Umfange, an der Auffüllung des Rheintales teilgenommen und ihr Gerolle und Geschiebe in das Rheintal ergossen. Das Geschiebe der Weschnitz ist aber vorwiegend granitischen oder syenitischen Ursprungs, und dementsprechend darf man in diesen Geschieben das Vorhandensein von weichem Grundwasser voraussetzen.

Um festzustellen, ob und in welchem Umfange die vorstehend entwickelten geologischen Anschauungen tatsächlich zutreffen, wurde in der ungefähren Mittellinie des Schuttkegels der Weschnitz das Bohrloch 1 abgeteuft, dessen Lage aus der hydrographischen Karte hervorgeht. — Für die örtliche Bestimmung des Bohrlochs war auch der Wunsch maßgebend, damit innerhalb der badischen Landesgrenze zu bleiben; gleichzeitig wurden auch die Wässer der in einem Bruche in der Nähe des Bohrlochs 51 zutage tretenden Quellen, die als reine Grundwasseraustritte anzusprechen waren, chemisch untersucht.

Das durch dieses Bohrloch 1 erschlossene Wasser zeigte tatsächlich eine Härte von etwa 8 deutschen Graden, das Wasser der Quellen etwa 11° gegenüber einer Härte des Rheinwassers von 10° und des Neckarwassers von 19°.

Diese Feststellung gab nicht nur einen Beweis für die Richtigkeit der geologischen Anschauungen bezüglich der Auffüllung des Rheintales, sondern sie gestattete noch weiter, die gestellte

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Frage bezüglich der Möglichkeit der Erschließung von weichem Grundwasser positiv zu beantworten, und damit war im Prinzip eigentlich die Wasserversorgungsfrage von Mannheim gelöst.

Die Aufgabe der nun nachfolgenden hydrologischen Untersuchung war’ eine verhältnismäßig einfache. Es galt nur noch zu bestimmen, bis zu welcher Grenze das Gebiet des weichen Grundwassers gegen Mannheim hin sich erstreckt, die Erscheinungsform des Grundwassers auf dem ganzen Gebiete festzustellen und schließlich die Untersuchungen hinsichtlich der Menge des vorhandenen Grundwassers durchzuführen. Zu diesem Zwecke wurde zunächst eine Reihe von Versuchsbohrungen niedergebracht, die gleichzeitig Aufschluß über die Beschaffenheit des Untergrundes gaben. Derselbe besteht aus Kies- und Sandschichten von wechselndem Korn, die durchweg von einer Schicht lehmigen Sandes überdeckt sind, der als nahezu undurchlässig anzusprechen ist.

Ein besonderes Interesse wurde noch der Frage zugewandt, ob der Neckar, der seinen Lauf vielfach verändert hat, auch dieses Gebiet durchzogen hat, zumal es unzweifelhaft feststeht, daß er längs der Bergstraße einmal seinen Lauf genommen hat. In dieser Beziehung geben die Dünen, die sich nördlich von Käfertal in parallelen, ununterbrochenen Zügen bis nach Lorsch, das vollständig von Dünen umgeben ist, hinziehen, den deutlichsten Fingerzeig, daß der Neckar hier niemals durchgebrochen ist, so daß im ganzen Gebiet Altläufe und Detritusablagerungen nicht vorhanden sind.

Auf die Feststellung der Erscheinungsform des Grundwassers und die Aufnahme des Grundwasserspiegels in Horizontalkurven soll hier nicht weiter eingegangen werden. Auf der hydrologischen Karte Abb. 35 ist die Aufnahme des Grundwasserspiegels in Horizontalkurven dargestellt, und man ersieht daraus, daß sich auf dem ganzen Gebiet nördlich von Mannheim ein mächtiger Grundwasserstrom von dem Gebirge nach dem Rheine zu bewegt. Diese Grundwasserspiegelaufnahme in Horizontalkurven wurde für verschiedene Grundwasserstände wiederholt, wobei es sich herausgestellt hat, daß die Verschiebung des Grundwasserspiegels gewissermaßen parallel mit sich erfolgt, so daß also bei wechselnden Grundwasserständen bemerkbare Veränderungen der Gefällsverhältnisse des Grundwasserstroms nicht eintreten.

Um die Schwankungen des Grundwasserspiegels bezüglich ihrer absoluten Größe festzustellen, wurden die verschiedenen Grundwasseraufschlüsse durch eine Zeitperiode von fast zwei Jahren beobachtet. Da sich die Grundwasserschwankungen aber in viel größeren Perioden vollziehen, so kann eine zweijährige Beobachtungsdauer in dieser Richtung nicht als erschöpfend erscheinen. Wertvolle Anhaltspunkte lieferten dagegen einige im Gebiete vorhandene alte Brunnen. Solche Brunnen werden erfahrungsgemäß vertieft, wenn der Grundwasserstrom unter ihre Sohle sinkt. Es darf daher die Sohle eines solchen Brunnens als Mindestmaß des Grundwasserstandes für die Dauer seines Bestandes angesehen werden.

Zur Bestimmung der Durchflußmenge des Grundwasserstromes wurden wiederholte Quantitätsversuche durchgeführt, deren Ergebnisse untereinander völlig übereinstimmten und die sichere Gewähr ergaben, daß das Grundwasser dieses Gebietes ausreicht, den Wasserbedarf für die Stadt Mannheim auf eine Reihe von Jahren zu decken.

Auf Grund dieser Vorarbeiten ist in den Jahren 1886 und 1887 das erste Wasserwerk für die Stadt Mannheim erbaut worden, dessen Lage, mit A bezeichnet, aus dem Plane Abb. 35 zu ersehen ist. Später wurde in dem Grundwasserprofil des Wasserwerks Mannheim ein weiteres Wasserwerk und zwar für die Zellstoffabrik Waldhof erbaut, das im Plane mit B bezeichnet ist. Das Wasserwerk der Stadt leistet heute, nachdem es wiederholt Erweiterungen erfahren hat, nach dem Betriebsbericht vom Jahre 1912 21138 cbm im Mittel und 35 054 cbm im Maximum pro Tag. Das Wasserwerk der Zellstoffabrik Waldhof leistet im Jahresdurchschnitt mit geringen täglichen Schwankungen 20 000 Tageskubikmeter.

In Rücksicht auf das rasche Wachstum der Stadt Mannheim war es notwendig, sich rechtzeitig darüber zu vergewissern, welche weiteren Gebiete für die Errichtung eines zweiten Wasserwerks noch zu Gebote ständen, und deshalb wurde auf Grund der vorstehend geschilderten Verhältnisse im Jahre 1900 bis 1902 das auf Abb. 35 dargestellte ganze Gebiet südlich von Mannheim eingehend untersucht.

Durch eine Reihe von Bohrungen wurden die Erscheinungsform des Grundwassers und die Beschaffenheit der wasserführenden Schichten festgestellt. Es wurde auch hier ein zusammenhängender Grundwasserstrom nachgewiesen, der sich vom Gebirge nach dem Rhein zu bewegt, hinsichtlich seiner Herkunft also unabhängig vom Rheinwasser ist. Die wasserführenden Schichten bestehen aus Kies- und Sandschichten von wechselndem Korn, zwischen denen fast undurchlässige Schichten von Flugsand uud feinen Sanden eingebettet sind. Eine durchgehende Deckschicht ist hier nicht vorhanden, doch kommt dies weniger in Betracht, da das ganze Terrain mit Wald bestanden, eine Gefahr für eine schädliche Beeinflussung des Grundwassers also nicht vorhanden ist. Der das Gebiet durchziehende Hardtgraben hat ein völlig undurchlässiges Bett und dient nur zur Ableitung von Hochwässern aus dem Kraichbach, so daß er in der Hegel trocken ist.

Ein besonderes Interesse boten in diesem Gebiete die Untersuchungen über die chemische Zusammensetzung des Grundwassers, die sich zunächst nur auf die Härte beschränkten. Hierbei ergaben sich für die ersten Wasserproben, die sich nur auf eine geringe Anzahl von Bohrlöchern bezogen, Unterschiede, für welche eine stichhaltige Erklärung nicht gegeben werden konnte. Um über diese Frage Klarheit zu schaffen, wurde die Einrichtung getroffen, daß man an sämtlichen im Plane bezeichneten Bohrlöchern zweierlei Wasserproben entnehmen konnte, und zwar eine Wasserprobe aus der Tiefe von ca. 9 bis 10 m, also aus den oberen Schichten, und eine Wasserprobe aus den tieferen Schichten, und zwar je nach den Bohrlöchern aus Tiefen von 25 bis 40 m. Die Wasserproben wurden bei sämtlichen Bohrlöchern aus den oberen und unteren Schichten gleichzeitig entnommen und die Härte bestimmt. Diese Beobachtungen wurden in ca. 14 tägigen Intervallen durchgeführt und erstreckten sich auf die Zeit vom Oktober 1900 bis Juli 1901, so daß im ganzen 22 Beobachtungsreihen Vorlagen. Das Ergebnis dieser Untersuchungen ist in Kürze gesagt folgendes:

In bezug auf ein und dasselbe Bohrloch sind weder nennenswerte Unterschiede zwischen der Härte der oberen und unteren Schichten, noch nennenswerte Schwankungen in der Härte während der ganzen Beobachtungsperiode zu verzeichnen.

In bezug auf die Härte in den verschiedenen Beobachtungspunkten aber ließ sich eine Gruppierung in der Weise erkennen, daß die Bohrlöcher Y, XXYI, XXVII, XXVIII und XXXIY die geringsten Härten von ca. 7 bis 9° aufweisen, und daß die Härte von da aus nach allen Seiten, wenn auch nicht absolut gleichmäßig, ansteigt. In der Richtung gegen die Bohrlöcher IV, XXIII und II, III und XXX hin war das Ansteigen der Härte ein allmähliches. Diese Erscheinung führt zwangsläufig zu [der Erklärung, daß in der Nähe der Bohrlöcher V, XXVII und XXVIII ein Eintritt von weichem Wasser aus der Tiefe in die wasserführenden Schichten des Untergrundes stattfindet, und daß sich dieses weiche Wasser allmählich mit den härteren Wässern der wasserführenden Schichten mischt. Merkwürdigerweise kommt diese Erscheinung in der oberflächlichen Gestaltung des Grundwasserspiegels nicht zum Ausdruck, woraus man wohl schließen darf, daß dieser Eintritt von weichem Wasser in bezug auf Menge keinen einschneidenden Einfluß auf den vorhandenen Grundwasserstrom ausübt.

Für diese gewiß interessante Erscheinung, wie sie hier beobachtet worden ist, gibt übrigens die geologische Betrachtung der Verhältnisse eine völlig erschöpfende Aufklärung. Man weiß, daß das Auftreten der Quellen bei Eohrbach auf eine Hauptverwerfungsspalte im Granit zurückgeführt wird. Bei Schlierbach oberhalb Heidelberg ist an der mit einem Kreuz in der hydrographischen Karte Abb. 35 bezeichneten Stelle durch eine Bohrung zufälligerweise diese Spalte angeschnitten worden. Zieht man nun die Verbindungslinie zwischen diesem Punkte bei Schlierbach und den Quellenaustritten bei Eohrbach, so führt diese Verbindungslinie direkt auf die Bohrlöcher V, XXVI und XXVII. Es darf daraus wohl ohne weiteres der Schluß gezogen werden, daß der bei den bekannten Bohrlöchern nachgewiesene Eintritt von weichen Wässern ebenfalls auf diese Verwerfungsspalte zurückzuführen ist.

Auch auf diesem Gebiete wurde durch eingehende Pumpversuche die Durchflußmenge des Grundwasserstromes ermittelt; in Abb. 35 ist bei G die Länge des Grundwasserprofils eingetragen, das für eine Entnahme von 20 000 Tageskubikmetern im Mittel und 33 000 Tageskubikmetern im Maximum erforderlich ist, so daß damit die technischen Grundlagen für ein Wasserwerk im Hardtwalde abgeschlossen vorliegen.

¹

   Talsperrenanlagen in Rheinland u. Westfalen, Schlesien u. Böhmen. Weltausstellung St. Louis 1904.

²

²)    H. Keller, Niederschlag, Abfluß u. Verdunstung in Mitteleuropa. Jahrb. f. d. Gewässerk. Nord-deutschl. Herausgeg. v. d. Preuß. Landesanstalt f. Gewässerk. Besond. Mitteilungen Bd. 1, Nr. 4. Ferner Hettners geographische Zeitschr. Band XII, Heft 11.

³

Paramelle, L’art de découvrir les sources (übersetzt von Cotta, Quellenkunde, 2. Auflager

Leipzig 1865).

⁴

³) Lauterburg, Berechnung der Quellenabflußmengen aus der Regenmenge und der Größe der Quellengebiete. Allgem. Bauz. Bd. 52, S. 9, Jahrg. 1887.

§ 10. Wirkungsweise der verschiedenen Grundwasserfassungsanlagen.

Die verschiedenen Wasserfassungsanlagen unterscheiden sich in vertikale Anlagen oder Brunnen und horizontale Anlagen, wie Gräben, Sickerleitungen, Sammelrohre, Sammelstollen und Sammelgalerien. Je nachdem das Grundwasser einen freien Spiegel zeigt oder unter Druck steht, wird die Fassungsanlage anders wirken, und daher sollen in der Folge die Fassungsanlagen im Grundwasser mit freiem Wasserspiegel für sich und die Fassungsanlagen für artesisches Wasser, wofür nur Bohrbrunnen in Betracht kommen, gesondert behandelt werden.

Der Untersuchung der Wirkungsweise der Fassungsanlagen soll eine kurze Betrachtung über das Widerstandsgesetz bei der Bewegung des Grundwassers vorausgeschickt werden, da dieses Widerstandsgesetz die Grundlage für die theoretische Behandlung der Wasserfassungsanlagen bildet. Die Entwicklung des Widerstandsgesetzes sowie die theoretischen Untersuchungen über die verschiedenen Fassungsanlagen sind in einer besonderen Arbeit des Verfassers¹) niedergelegt, auf die hier verwiesen werden soll, da die eingehenden theoretischen Untersuchungen, die eines umfangreichen mathematischen Apparates bedürfen, hier zu weit führen würden.

1. Widerstandsgesetz für die Bewegung des Grundwassers.

Die Bewegung des Grundwassers im Untergründe erfolgt nach dem Gesetz der Schwere in den nichtkapillaren Zwischenräumen der wasserführenden Schicht. Diese nichtkapillaren Zwischenräume sind aber nicht von gleichem Querschnitte, sondern reihen sich bezüglich ihrer Größe in regelloser Weise, so daß das Grundwasser sich nicht in Kanälen von näherungsweise gleichem Querschnitte bewegt, sondern in Kanälen, die aus einer regellosen Aufeinanderfolge von Hohlräumen von wechselndem Querschnitte bestehen. Dementsprechend können für den Widerstand bei der Bewegung des Grundwassers im Untergründe die für die Bewegung des Wassers in Böhren von gleichmäßigem Querschnitte abgeleiteten Gesetze nicht ohne weiteres Anwendung finden, sondern man wird zunächst bestrebt sein müssen, das für diesen Fall geltende Gesetz abzuleiten. Verfasser²) hat für die Ableitung dieses Gesetzes nachstehenden Weg eingeschlagen : Bezeichnet v die auf die Länge l des Grundwasserstroms als unveränderlich anzunehmende Geschwindigkeit des Grundwassers,

h die zur Überwindung der Bewegungswiderstände auf diese Länge erforderliche Druckhöhe, so wird man die Abhängigkeit dieser Widerstandshöhe h von der

Geschwindigkeitshöhe zum Ausdruck bringen können:

nach den Gesetzen der Hydraulik durch die folgende Gleichung

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Hierbei ist der Beiwert § nicht unveränderlich, sondern von der Geschwindigkeit v abhängig, also

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Aus den Ergebnissen der von A. Thiem in Straßburg und Endres in Augsburg für die Wasserversorgung der genannten Städte ausgeführten, eingehenden Pumpversuche hat der Verfasser in der oben erwähnten Abhandlung die Abhängigkeit des Widerstandskoeffizienten £ von der Geschwindigkeit v des Grundwassers untersucht und das Gesetz für den Widerstand bei der Bewegung des Grundwassers in folgender Form abgeleitet:

t) 0. Smreker, Das Grundwasser, seine Erscheinungsformen, Bewegungsgesetze u. Mengenhestimmung.

Leipzig 1914.

²) 0. Smreker, Entwicklung eines Gesetzes für den Widerstand bei der Bewegung des Grundwassers. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ing. 1878. Band XXII, S. 117.

Bewegt sich das Grundwasser mit konstanter Geschwindigkeit v in der wasserführenden Schicht, so ist die zur Überwindung der Bewegungswiderstände auf einer Wegstrecke von der Länge l erforderliche Druckhöhe h proportional der Geschwindigkeitshöhe

v¹

dem zurückgelegten

Weg l und einem von der Natur der wasserführenden Schicht, sowie der Geschwindigkeit v abhängigen Beiwert £, also

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h= -4 -l

oder

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Die Abhängigkeit des Beiwertes § von der Geschwindigkeit v läßt sich allgemein in der Form ausdrücken:

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“+y(*r).

»1>1 \vnJ

wobei a und ßn konstante, von der Natur der wasserführenden Schicht abhängige Beiwerte darstellen.

Für die praktische Anwendung genügt es, in Rücksicht auf die kleinen Werte von v, sich auf das erste Glied der unendlichen Reihe zu beschränken und das Widerstandsgesetz in der Näherungsform auszudrücken

§=cc-f

und

h a    ß s

l-2~gv + 2g"-

Für die meisten Fälle, insbesondere für die Ermittlung der dem Grundwasserstrom eigentümlichen Geschwindigkeit, wird man in Rücksicht auf die kleinen Werte von v

vernachlässigen und das Widerstands-

den Bei wert a gegenüber dem Werte von gesetz als weitere Annäherung in der Form ausdrücken können

und

-r<w-

Hierbei ist der Beiwert y mit dem in der vorigen Gleichung ß genannten nicht völlig übereinstimmend, weil er sich aus den Versuchen gerechnet gewissermaßen als Mittelwert des Ausdruckes ergibt.

Bezeichnet

Q die Durchflußmenge an Grundwasser in einem gegebenen Profile F, f.i den Durchfluß- oder Durchlässigkeitsbeiwert des Untergrundes, d. h. das Verhältnis zwischen dem tatsächlich vorhandenen für den. Durchlaß des Grundwassers freien Querschnitt^ zu dem gesamten Querschnitte des Grundwasserprofils, also

Fx

a = und Fx = f.i F

so ist und

V nF*

Setzt man diesen Wert in den Ausdruck für das Widerstandsgesetz ein, so erhält man

oder

'H 5s-*

¹⁴\ y !

Eine bemerkenswerte Bestätigung dieses aus Versuchen im großen abgeleiteten Ausdruckes für das Widerstandsgesetz ergibt sich aus den von Kröber¹) durch geführten Laboratoriumsversuchen Uber die Bewegung des Wassers durch Sandschichten.

Darcy²) hat aus Versuchen an Filtern in Dijon gefolgert, daß die Ergiebigkeit eines Filters dem zur Verfügung stehenden Drucke direkt, der Höhe der Filterschicht aber umgekehrt proportional ist.

Bezeichnet

F den konstanten Filterquerschnitt,

l die Höhe der Filterschicht, das ist der Weg, den die zu filtrierenden Wasserteilchen in vertikaler Richtung zurückzulegen haben, h den Höhenunterschied zwischen dem Wasserspiegel über und unter dem Filter, das heißt die zur Überwindung der Bewegungswiderstände auf dem Wege l erforderliche Druckhöhe,

Q die pro Zeiteinheit filtrierte Wassermenge,

k einen von der Durchlässigkeit und Beschaffenheit des Filtermaterials abhängigen Bei wert,

so ergibt sich nach Darcy nachstehende Beziehung zwischen den einzelnen Größen:

as

oder

l) C. Kröber, Zivilingenieur Stuttgart, schichten. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ing. 1884, Band XXVIII, S. 593.

Versuche über die Bewegung des Wassers durch Sand-

2) Darcy, Les fontaines publiques de la ville de Dijon. Paris 1856.

Das Darcyscbe Gesetz, das, wie gesagt, aus Versuchen an Filtern, bei welchen die Geschwindigkeiten zwischen verhältnismäßig engen Grenzen schwanken, abgeleitet wurde, leistet für diese Zwecke als Näherungsformel brauchbare Dienste, es versagt aber vollständig, wenn es auf die Wirkungsweise von Grundwasserfassungsanlagen Anwendung findet, weil hier die Unterschiede zwischen den Geschwindigkeiten in den verschiedenen Entfernungen von der Fassungsanlage erhebliche sind.

Dupuit ist, von der Bewegung des Wassers in Röhren ausgehend, zu einem mit dem Darcyschen übereinstimmenden Gesetze gelangt, so daß dasselbe auch vielfach als Darcy-Dupuitsches Gesetz bezeichnet wird.

Die Unbrauchbarkeit des Darcyschen Gesetzes für die Untersuchung der Bewegungserscheinungen des Grundwassers hat der Verfasser *) eingehend nachgewiesen. In Rücksicht darauf, daß das Darcysche Gesetz aber in der Literatur fast allgemein Eingang gefunden hat, mag es angebracht sein, dasselbe auch hier kurz kritisch zu würdigen.

Abb. 36.

\Y

Ursp rüng/ich er

Grundwasserspieae/

rP

Bezeichnet in vorstehender Abb. 36, die den Querschnitt durch die Achse eines bis auf das Hangende der undurchlässigen Schichte niedergebrachten Brunnens darstellt,

q die pro Zeiteinheit geförderte Wassermenge,

H die Mächtigkeit der wasserführenden Schicht, r den Brunnenhalbmesser,

sc, y die Koordinaten eines Punktes P der Depressionskurve,

Je einen von der Natur des Untergrundes abhängigen Beiwert, so ergibt sich die Gleichung der Depressionskurve nach den oben erwähnten Veröffentlichungen des Verfassers zu

TP •

y² =

so daß also die Depressionskurve eine logarithmische Kurve sein müßte. Die Absenkung d des ursprünglichen Grundwasserspiegels im Punkte P bestimmt sich zu:

ö = H-y

i) 0. Smreker, Das Grundwasser und seine Verwendung zu Wasserversorgungen. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ing. 1879, S. 347.

Derselbe, siehe Fußnote 1, S. 140.

Es ist ohne weiteres klar, daß die Depressionsfiäche bei Brunnen in unbewegtem Grundwasser sieb erst im Unendlichen dem ursprünglichen Grundwasserspiegel anschließt, so daß die Grundwasserspiegellinie im Querprofil eine Asymptote der Depressionskurve darstellt. Die nach dem Darcyschen Gesetze abgeleitete Gleichung für die Depressionskurve stellt jedoch eine logarithmische Kurve dar, die in der Entfernung

, fi2_ r 7t • k • -

x₀ = e

den ursprünglichen Grundwasserspiegel schneidet, und zwar unter dem Winkel a, der sich bestimmt aus der Gleichung

m—c

2 re • k

He q

Sieht man von den Widersprüchen bei der Konstantenbestimmung ab und beschränkt sich darauf, aus der vorstehenden Gleichung für eine gewisse Fördermenge und verschiedene Beobachtungspunkte zunächst den Widerstandsbeiwert k und dann die Konstante C als irgendeinen endlichen Mittelwert zu berechnen, so erscheint der Widerstandsbeiwert k und die Konstante C für das betreffende Versuchsfeld festgelegt. Versucht man nun aber mit Hilfe dieser beiden Werte für k und C die Depressionskurven für denselben Brunnen, jedoch für verschiedene Fördermengen zu berechnen, so kommt man zu dem Ergebnis, daß mit wachsenden Fördermengen q die Absenkungen ö kleiner und für geringere Wassermengen q diese Absenkungen größer werden, ein Ergebnis, das mit der Wirklichkeit in direktem Widerspruche steht. Es muß deshalb das Darcysche Gesetz für die Behandlung der Depressionsflächen bei Grundwasser als vollständig unbrauchbar bezeichnet werden.

2. Brunnenanlagen im Grundwasser mit freiem Spiegel.

Zunächst soll die Wirkungsweise eines Brunnens im ruhenden Grundwasser, also in einem Grundwasserbecken, und dann die Wirkungsweise desselben Brunnens in einem Grundwasserstrom untersucht werden.

a) Brunnen im unbewegten Grundwasser.

Abb. 37 veranschaulicht einen Vertikalschnitt durch die Brunnenachse OY, Abb. 38 den Grundriß des Brunnens.

Der Grundwasserspiegel ist hierbei als horizontal nach allen Seiten unbegrenzt gedacht, die Mächtigkeit der wasserführenden Schicht, das ist die Tiefe des Grundwasserbeckens, ist jedoch eine endliche Größe H.

Die Wirkungsweise eines solchen Brunnens ist, wie die beiden Abbildungen veranschaulichen, sehr einfach, indem das Grundwasser infolge der im Brunnen erzeugten Absenkung d₀ von allen Seiten gleichmäßig dem Brunnenmittel zuströmt. Es bezeichnet:

A'B' die Terrainlinie,

AB den ursprünglichen, nicht beeinflußten, horizontalen Grundwasserspiegel,

CB das Hangende der undurchlässigen Schicht, welche parallel dem Grundwasserspiegel angenommen wird, so daß die Mächtigkeit H der wasserführenden Schicht für alle Punkte konstant bleibt, r den inneren Brunnenradius,

J₀ die bei ununterbrochener Entnahme eines Wasserquantums q pro Zeiteinheit entstehende Absenkung im Brunnen, wobei jedoch die durch die Eintrittswiderstände in den Brunnen verursachte Widerstandshöhe außer acht bleiben soll, u den für das ganze Becken als konstant angenommenen Durchfluß- oder Durchlässigkeitskoeffizienten, das ist das Verhältnis des wirklichen Durchflußquerschnitts zu der Gesamtfläche eines gegebenen Querschnitts der wasserführenden Schicht.

Abb. 37.

A‘

•6

ß'

pi

G ■*" yxi-dx

y y+dy

O    v    \Q ~~    x x-t-dx    ß^ v

Abb. 38.

&--+X

Die bei der Wasserentnahme aus dem Brunnen in dem letzteren entstehende Absenkung beschränkt sich jedoch nicht nur auf den Brunnen allein, sondern sie erstreckt sich auf die ganze Umgebung des Brunnens. Die Oberfläche des abgesenkten Grundwasserspiegels im Beharrungszustande nennt man Absen-kungs- oder Depressionsfläche, den Schnitt dieser Depressionsfläche mit einer durch die vertikale Brunnenachse gelegtenEbene dieAbsenkungs-oder Depressionskurve. In dem hier angenommenen Falle des unbewegten Grundwassers wird die Depressionsfläche eine Rotationsfläche sein, deren Achse mit der Brunnenachse zusammen-

fällt, und die sich im Unendlichen

Unter Beharrungszustand versteht man den Dauerzustand

asymptotisch an die Horizontalebene des unbeeinflußten Grundwasserspiegels anschließt.

der Depressionsfläche, welcher eintritt,

wenn sich zwischen der Entnahme aus dem Brunnen und dem dem Brunnen zuströmenden Grundwasser ein Gleichgewichtszustand herausgebildet hat.

Unter Zugrundelegung eines rechtwinkligen Koordinatensystems, als dessen Y-Achse die Brunnenachse und als dessen .X-Achse die Schnittlinie mit dem Hangenden der

10

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

undurchlässigen Schicht gewählt wird, ergeben sich für einen beliebigen Punkt P der Dépréssions- oder Absenkungskurve bei der Entnahme einer Wassermenge q d als Absenkung,

Abszisse, y » Ordinate.

Für alle Punkte der Depressionskurve besteht die identische Gleichung

y 4- ô = H.

Die Geschwindigkeit vx, die in der Ordinate y als konstant angenommen werden kann, ergibt sich zu

vx =

2 7t y x y

Die Druckhöhe, die bei dem Übergang von dem Punkte Px zu dem unendlich benachbarten Punkt P, das ist bei der Bewegung des Grundwassers von der Zylinder-tiäche vom Durchmesser x + dx zur Zylinderfläche vom Durchmesser x, verloren geht, setzt sich zusammen aus den Bewegungswiderständen auf der Strecke dx einerseits und aus der Geschwindigkeitshöhe, welche erforderlich ist, die Geschwindigkeit vx + dx in die größere Geschwindigkeit vx überzuführen. Diese letztere Geschwindigkeitshöhe kann man aber ihres verschwindend kleinen Wertes wegen vernachlässigen und annehmen, daß der gesamte Druckhöhenverlust dy zur Überwindung der Bewegungswiderstände verbraucht worden ist.

Nach dem unter 1 besprochenen Widerstandsgesetz für die Bewegung des Wassers im Untergründe ergibt sich:

vx²

• dx.

dy '    ^ ' 2g

Führt man den Widerstandsbeiwert £ in der allgemeinen Form:

Vv

S=«-f

und den oben gefundenen Wert für vx ein, so erhält man als Differentialgleichung der Depressionskurve :

dx

² dx

x²y²

In dieser Form ist die Differentialgleichung mittels der heute zu Gebote stehenden

Methoden nicht integrabel, und daher ist man angewiesen, durch Zuhilfenahme von

Näherungen die Veränderliche y in beiden Gliedern der Gleichung auf den gleichen

Exponenten zu bringen. Dies kann geschehen, indem man an Stelle des Ausdrucks x² y²

2    3    /--    3_    3.

näherungsweise x y~ VH oder an Stelle des Ausdrucks x~- y- näherungsweise

Die erste Substitution ist vorzuziehen, weil dadurch das zweite, für den numerischen Wert der Widerstandshöhe bedeutsamere Glied unverändert bleibt. Durch die Substitution geht die Differentialgleichung in die Form Uber:

| 2

setzt.

x y

VH

dx

x²

^ = ^(2Vu) Vs

_ _l I y Y àx

2g \2 7ty)

Integriert mau diese Gleichung und bestimmt die Integrationskonstante durch die Erwägung, daß für

X = oo

y = H

werden muß, so erhält man die Gleichung der Depressionskurve in folgender Form:

IJLŸ ß ¹

^ y

IVŸM_____

J    4 yŹTt) y² y g x 2 g

11    5 1

f Vx

-VI

J5T —-j— 4 9

und daraus die Absenkung ô

IJŸ SL

\27tj f.1² j/JJ æ

5 1 l q V¹

2j\2â)

ß 1 T²

!L

2 F#

(I)

ô = II —

Vi

El —

5 1 l_q_\²^

# \2/r/ g² y g x

11    5 1

£ lJL\1

9 M

2 Fæ

Durch Einsetzen der Zahlenwerte von g und it erhält man

y=y[si-[ °p*w**ve*

1-0,016181 q

)]•

jtG yx

Bei Anwendung der Näherungsformel für den Widerstandsbeiwert

(Ia)

!jj)

Yvx

erhält man die Gleichung der Depressionskurve in der einfachen Form:

-vi

H-2-₉

oder durch Einsetzen der Zahlen werte

I <i f    .1 f

[271/    Ÿx J

(H)

>=vf

H* — 0,016181 q

a- i

b) Brunnen im Grundwasserstrome.

Die Ableitung der Gleichungen der Depressionsknrven im bewegten Grundwasser bedarf eines umfangreichen mathematischen Apparates, und es soll bezüglich dieser Untersuchungen auf die mehrfach erwähnte Arbeit des Verfassers hingewiesen werden, da die Aufnahme dieser Ausführungen die Grenzen dieses Buches überschreiten würde. Für den vorliegenden Zweck genügt es, durch Ermittelung der Wege der einzelnen Wasserteilchen ein Bild der Wirkungsweise eines Brunnens in bewegtem Grundwasser zu gewinnen und auf diese Weise die Einflußgrenze des Brunnens für eine bestimmte Entnahme q festzustellen.

Die nachstehende Abb. 39 stellt im Grundriß einen in einem Grundwasserstrome abgeteuften Brunnen vom Halbmesser r dar.

O ist die Horizontalprojektion der vertikalen Brunnenachse,

MN die Strömungsrichtung,

c die Geschwindigkeit des Grundwasserstroms von der Mächtigkeit H.

Nachfolgende Abb. 40 stellt einen Schnitt durch die Brunnenachse normal, Abb. 41 einen solchen Schnitt parallel zur Strömungsrichtung dar.

10*

In der durch die Brunnenachse gelegten, zur Strömungsrichtung normalen Ebene ist die Komponente der Geschwindigkeit c in der Richtung nach dem Brunnenmittelpunkte gleich Null, weil die Geschwindigkeit c eine Senkrechte auf diese Ebene darstellt. Daraus folgt, daß auch bei Brunnen im bewegten Grundwasser die Depressionskurven in der auf die Strömungsrichtung normalen Ebene von der dem Grundwasser eigentümlichen Geschwindigkeit unabhängig sind, sich also durch die Gleichungen, wie sie für die Brunnen im unbewegten Grundwasser entwickelt wurden, darstellen lassen.

Abb. 39.

■Cr"

's.

CK

-iH'-

ty?

*₀

/\

90°

Zite-____

Das Wasserteilchen (Abb. 39), auf das die radial nach der Brunnenachse gerichtete Geschwindigkeit vXl und die Geschwindigkeit c wirkt, wird sich in der Richtung der Resultierenden aus diesen beiden Geschwindigkeiten bewegen und auf der in der Abbildung angegebenen Bahn in den Brunnen gelangen.

Das Wasserteilchen P₂ wird von der radialen Geschwindigkeit vx., von seiner ursprünglich der Stromrichtung MN parallelen Bahn in der Richtung nach dem Brunnen abgelenkt und die in der Abb. 39 gezeichnete Bahn beschreiben, es wird aber nicht mehr in den Brunnen eintreten, sondern stromabwärts weiterfließen.

Zwischen diesen beiden Punkten Pt und P₂ muß es demnach einen Punkt P geben, dessen Bahn, wie in der Abb. 39 strichpunktiert gezeichnet, weder in den Brunnen mündet, noch vom Brunnen abwärts führt. Die Bahnlinie dieses Punktes P stellt also die Grenzlinie für das Gebiet dar, aus welchem der Brunnen die demselben entnommene Wassermenge q bezieht. Innerhalb dieser Grenzlinie fließt das gesamte Grundwasser dem Brunnen zu, außerhalb dieser Grenzlinie wird das Grundwasser zwar

Abb. 40.

A'

\S₀

Abb. 41.

ß'

kY

A'

CL

'l

y₀

’-sT--

fÜÜfSÏîî*^-

wm'‘

in seiner Bewegungsrichtung beeinflußt, es bleibt aber noch dem Grundwasserstrom erhalten. Diese Grenzlinie nennt man die Entnahmegrenze, das durch dieselbe begrenzte Gebiet das Entnahmegebiet des Brunnens bei der Entnahme einer Wasser

menge q.

Kennt man für einen gegebenen Fall die Entnahmegrenze, so kann man mit Hilfe derselben ohne weiteres die Breite l des innerhalb der Entnahmegrenze gelegenen Teiles

des Grundwasserprofiles ermitteln, welcher durch den Brunnen bei der Wasserentnahme q entwässert wird.

Die Kenntnis des Entnahmegebietes, sowie der Entnahmegrenzen ist von besonderer Wichtigkeit bei der Beurteilung der gegenseitigen Beeinflussung benachbarter Fassungsanlagen, sowie für die Fernhaltung schädlicher Beeinflussung des Grundwassers, welches menschlicher Versorgung dient.

Der Punkt Pt wird in allen Punkten seiner Bahn, welche in den Brunnen mündet, eine nach dem Brunnenmittelpunkte gerichtete Geschwindigkeitskomponente haben. Für den Punkt P₂ liegen jedoch die Verhältnisse anders. Solange derselbe sich oberhalb der durch die Bruunenachse normal zur Strömungsrichtung gelegten Ebene AB befindet, wird die Eigengeschwindigkeit c des Grundwassers die durch die Absenkung im Brunnen erzeugte Geschwindigkeit beschleunigen. Im Schnittpunkte der Bahn mit der Linie A B wird der Einfluß der Eigengeschwindigkeit c auf die normal dazu gerichtete radiale Geschwindigkeit gleich Null sein, und unterhalb der Linie AB wird die Eigengeschwindigkeit die radiale Geschwindigkeit verzögern, bis im Punkte P₂ die radiale Komponente von c gleich der radialen Geschwindigkeit v'X2 wird, so daß sich diese beiden entgegengesetzt gerichteten Geschwindigkeiten auf heben, eine Bewegung nach dem Brunnen zu also nicht mehr stattfindet. Vom Punkte P'2 abwärts überwiegt die vom Brunnen weggerichtete Komponente von c, so daß im Punkte P'2 eine Änderung der Bewegungsrichtung eintritt. Der Punkt P'2 ist demnach ein Wendepunkt, die Tangente in diesem Punkte eine Wendetangente der Bahnkurve des Punktes P₂. Da die Geschwindigkeit im Punkte P₂ in der Richtung P₂ 0 gleich Null ist, steht die Wendetangente senkrecht auf der Verbindungslinie des Punktes P₂ mit dem Brunnenmittelpunkt 0.

Legt man durch den Wendepunkt P₂ und die Brunnenachse eine Ebene, so wird der Wendepunkt P'2 gleichzeitig der Kulminationspunkt der durch diese Ebene herausgeschnittenen Absenkungskurve sein. Die Entfernung x'2 dieses Punktes von der Brunnenmitte bestimmt sich nach der in der oben erwähnten Arbeit des Verfassers (s. Fußnote 1,

S. 140) abgeleiteten Gleichung (Va) zu

(III)

x'₂ =

2,7t fiH • c • cos cp

wobei cp den Winkel bedeutet, den diese Schnittebene P'2 0 mit der Strömungsrichtung des Grundwassers bildet.

Für den Kulminationspunkt P₀ in der durch die Brunnenachse parallel zur Strömungsrichtung gelegten Ebene ergibt sich dessen Entfernung x₀ von der Brunnenachse zu

(lila)

X° 27t(.L Hc

Es ist also

x'2

x₀

cos cp ’

d. h. die in dem Kulminationspunkte P₀ auf der durch die Brunnenachse parallel zur Strömungsrichtung gelegten Ebene errichtete Senkrechte ist der genmetrische Ort aller Wendepunkte P₂ und gleichzeitig Tangente der Entnahmegrenze im Punkte Po-

Durch die Ermittlung des Punktes P₀ ist daher der Scheitel der Entnahmegrenze und gleichzeitig die Tangente im Scheitel gegeben.

Durch die Entnahme einer Wassermenge q aus dem Brunnen wird ein Streifen des Grundwasserprofiles von der Breite l entwässert, d. h. die Durchflußmeuge dieses Streifens muß gleich der Wassermenge q sein, also:

q — ii-H-l-c.

Setzt man diesen Wert von q in die obige Gleichung für x₀, so erhält man:

(IV)

l — 2 n x₀.

Diese Entfernung x₀ des Kulminationspunktes in der vom Brunnen stromabwärts gelegenen Achse soll deshalb der Wirkungsradius des Brunnens genannt werden. Es empfiehlt sich, diese Entfernung x₀ durch eine eigene Bezeichnung besonders hervorzuheben, weil dieser Wirkungsradius tatsächlich für die Beurteilung der Wirkungsweise des Brunnens eine einschneidende Bedeutung hat.

Aus der Gleichung

2 7t • f.iH • c

geht hervor, daß in dem Wirkungsradius x₀ die für die hydrologische Beurteilung des Versuchsfeldes in Betracht kommenden Faktoren, wie Durchlässigkeit, Höhe der wasserführenden Schicht und Geschwindigkeit gewissermaßen in ihrer Wirkung zum Ausdruck kommen. Ferner ergibt sich daraus, daß der Wirkungsradius für dasselbe Versuchsfeld direkt proportional der Fördermenge ist. Durch diese Erkenntnis ist man in der Lage, aus dem für eine bestimmte Fördermenge ermittelten Wirkungsradius sowohl den Wirkungsradius als auch damit das gegenseitige Verhalten verschiedener Brunnen für beliebige andere Fördermengen zu bestimmen. Mit besonderem Nachdruck muß aber darauf hingewiesen werden, daß der Wirkungsradius nur von der Wassermenge, Durchlässigkeit, Mächtigkeit des Grundwasserprofils und der dem Grundwasser eigentümlichen Geschwindigkeit abhängig, von dem Brunnendurchmesser und der Bauart des Brunnens aber vollständig unabhängig ist.

Allgemein erhält man, wenn man die Kulmination nicht in der zur Strömungsrichtung parallelen Ebene 0 P₀, sondern in einer beliebigen Ebene OP₂ bestimmt hat:

(IVa)

l = 2TtX2COQcp .

Außer dem Kulminationspunkte P₀ gibt es in der Absenkungsfläche noch zwei Punkte, in welchen die durch die Wasserentnahme aus dem Brunnen erzeugte Geschwindigkeit vx gleich der Geschwindigkeit c des unbeeinflußten Grundwassers ist. Es ist oben nachgewiesen worden, daß die Geschwindigkeiten und dementsprechend auch die Depressionskurven in der durch die Brunnenachse senkrecht auf die Bewegungsrichtung des Grundwasserstroms gelegten Ebene von der dem Grundwasser eigentümlichen Geschwindigkeit c nicht beeinflußt werden. Die Depressionskurven in dieser Ebene stimmen daher mit jenen überein, die man bei Entnahme derselben Wassermenge q aus einem nach allen Bichtungen unbegrenzten Wasserbecken bekommen hätte.

Bestimmt man für die in Abb. 42 dargestellten beiden Depressionskurven die Punkte Py und P₂, in welchen die Tangenten parallel der Gefällslinie des unbeeinflußten Grundwasserstroms sind, also den gleichen Neigungswinkel a haben, wie ihn der Grundwasserstrom besitzt, so folgt ohne weiteres, daß die Geschwindigkeiten vXl und vX2 in diesen beiden Erzeugenden gleich der Geschwindigkeit c sind. Daraus folgt weiter:

2 tu 7t Xy y y c = q — 2 iiTtx^y^⁶

ar

Abb. 42.

p₂

«4/

y₂

ft

-H

oder näherungsweise :

2fi7txl H• c = g = 2/.i7tx₂H■ c

und daraus

- ^2 - *^0 ?

d. h. der Abstand der beiden Punkte Px und P₂, in denen die Tangenten dieselbe Neigung haben, wie der unbeeinflußte Grundwasserstrom, von der Brunnenachse ist gleich der Entfernung des Kulminationspunktes P₀ von der Brunnenachse, also gleich dem Wirkungsradius des Brunnens für die Entnahme q. Damit sind zwei weitere Möglichkeiten für die Bestimmung des Wirkungsradius aus dem Versuch gegeben, so daß für den gegebenen Fall der Mittelwert mit genügender Genauigkeit aus einer Reihe von Einzelwerten bestimmt werden kann.

Die Bestimmung der Depressionsfläche ist im folgenden § 11 näher erörtert. Ist, wie dort angegeben, die Depressionsfläche in Horizontalkurven aufgenommen und der Abstand des Kulminationspunktes P₀ entweder als ein Einzelwert oder als Mittelwert aus verschiedenen Depressionskurven ermittelt, so bestimmt sich die Entnahmegrenze als orthogonale Trajektorie vom Punkte P₀ aus zu der Kurvenschar der Grundwasser-horizontalen.

Diese Entnahmegrenze, sowie die nach den Gleichungen (IV) und (IV a) errechnete Breite des bei der Wasserentnahme q entwässerten Profils, geben ohne weiteres die Direktiven für die Anordnung einer Brunnenanlage im Grundwasserstrome.

c) Verhältnis zwischen Brunnendurchmesser, Absenkung und Ergiebigkeit.

Die gegenseitige Abhängigkeit von Brunnendurchmesser, Absenkung und Ergiebigkeit folgt aus Gleichung (I), wenn man in derselben x = r einsetzt. Man erhält demnach die Beziehung

1/

Hł-

i-V-:

Am besten veranschaulicht man den Zusammenhang, wenn man nach Ermittlung der Beiwerte für eine gewisse Wassermenge q die zugehörige Absenkungskurve rechnet und diese graphisch aufträgt, wie Abb. 43 zeigt. Trägt man in diese Absenkungskurve für die Fördermenge q verschiedene Werte rx und r₂ für den Brunnenhalbmesser ein, so geben die Ordinaten und d₂ die den Abszissen rv und r₂ entsprechenden Absenkungen.

Da der vertikale Ast der Depressionskurve, der die Brunnenacbse zur Asymptote hat, in der Regel viel steiler verläuft als der horizontale Ast, so folgt daraus, daß eine

Vergrößerung des Durchmessers eine sehr erhebliche

Abb. 43.

Jedenfalls

-Y

Verminderung der Absenkung bewirkt, entspricht die vielfach verbreitete Ansicht, daß die Vergrößerung des Durchmessers eine nennenswerte Verminderung der Absenkung nicht zur Folge hätte, nicht den Tatsachen, es sei denn, daß es sich um Brunnen von sehr großem Durchmesser handelt, die aber für die Zwecke der Wassergewinnung selten in Betracht kommen.

Aus der Gleichung (II) bestimmt sich, wenn x = r gesetzt wird, die Wassermenge q zu

⁽L =

AP — {H — öf?

0,016181—v . .iz

¹¹    Man ersieht daraus, daß, wenn man bei derselben Absen

kung eine größere Wassermenge aus dem Brunnen entnehmen will, man den Brunnendurchmesser im Verhältnis der dritten Potenz der Wasserentnahme vergrößern muß, während umgekehrt bei derselben Absenkung die Wassermenge entsprechend der dritten Wurzel des Halbmessers mit wachsendem Halbmesser zunimmt.

3. Horizontale Fassungsanlagen.

Zu den horizontalen Fassungsanlagen gehören, abgesehen von den Gräben, deren Anwendung für Grundwassergewinnung sich fast nur auf die Gewinnung von Dttnen-wasser beschränkt, die Sickerleitungen, Sammelkanäle, Sammelstollen und Sammelgalerien.

Für die rechnerische Behandlung kann man sich in Anbetracht dessen, daß die Eigengeschwindigkeit des Grundwassers meist sehr gering ist, auf die Voraussetzung des ruhenden Grundwassers beschränken, das in einer gewissen Entfernung von der Fassungsanlage immer wieder ersetzt wird. Würde man letztere Voraussetzung fallen lassen, so würde man überhaupt keinen Beharrungszustand erreichen können. Man ist zu dieser einschränkenden Voraussetzung veranlaßt, da man bei der rechnerischen Behandlung der Absenkungskurven im Grundwasserstrom als Differentialgleichung der Depressionskurve einen nicht integrablen Ausdruck erhält.

Es bezeichnet in nachstehender Abb. 44 A'B' die Terrainlinie,

AB den ursprünglichen nicht beeinflußten horizontalen Grundwasserspiegel,

CD das Hangende der undurchlässigen Schicht, welche parallel dem Grundwasserspiegel angenommen wird, so daß die Mächtigkeit H der wasserführenden Schicht für alle Punkte konstant bleibt, h die Höhe des Sammelkanals S\

A'

Abb. 44.

B'

Po

V*o

vx<-dx

y+dy

c I FD_ D. y

x-t-dx

ferner sei

L die Länge des Sammelkanals S,

ft der Durchfluß bei wert, wie bereits früher definiert,

q die dem Sammelkanal entnommene Wassermenge.

Hierbei sei vorausgesetzt, daß im Punkte P₀ die Absenkungskurve den Grundwasserspiegel schneidet, und daß in diesem Punkte die Entnahme des Wassers durch die Durchflußmenge des Grundwasserstroms ersetzt wird.

Unter der Voraussetzung eines orthogonalen Koordinatensystems, dessen .X-Achse die Schnittlinie der Ebene AB CD mit dem Hangenden der undurchlässigen Schicht, und dessen K-Achse die Schnittlinie der Ebene AB CD mit der durch die Wand des Sammelkanals zur Ebene AB CD senkrecht gelegten Ebene ist, erhält man für den Druckverlust bei dem Übergänge vom Punkte P^ zu dem Punkte P unter Anwendung der vereinfachten Form des Widerstandsgesetzes wie früher

• vx.

dy ₌ y_

dx 2g

Luy

Setzt man für vx den Wert tegration die Gleichung

yi=c+

ein, so erhält man nach Ausführung der In-

q Y

Jl) x

Die Integrationskonstante C bestimmt sich aus der Erwägung, daß für x = o, y — h werden muß, zu

C=hr

Die Entfernung x₀, in welcher diese Absenkungskurve den horizontalen Grundwasserspiegel schneidet, bestimmt sich aus der Erwägung, daß für x = x₀, y = H werden muß, aus Gleichung Y zu

IF — W-

lO

am

Der Winkel, unter welchem die Absenkungslinie den horizontalen Wasserspiegel schneidet, berechnet sich zu

a = arc

und die Geschwindigkeit vXo in dem Profile P₀ ergibt sich zn

Vx₀

LtuH

Ist cd der Neigungswinkel des natürlichen Grundwasserspiegels, c die dem Grundwasser eigentümliche Geschwindigkeit, so wird für

a — cd und vXo = c

das gesamte vorhandene Wasser von der Fassungsanlage aufgenommen und abgeführt werden. Ist c größer als vX(t und cd größer als «, so wird nicht das ganze Wasser des Grundwasserstroms von der Fassungsanlage entnommen, sondern ein Teil wird ungenutzt weiter fließen. Ist dagegen vXa^> c, also cc^>cd, so tritt ein Beharrungszustand nicht ein, da die von der Fassungsanlage abgeleitete Wassermenge größer als die Durchflußmenge ist. In diesem Falle wird die Schnittlinie der Absenkungsfläche mit dem ursprünglichen Grundwasserspiegel immer weiter von der Fassungsanlage abrücken und die Absenkungskurve sich immer weiter verflachen, bis schließlich das ganze oberhalb der Fassungsanlage vorhandene Grundwasser abgeleitet ist. In Wirklichkeit kann aber eine solche Fassungsanlage, allerdings mit wechselnder Ergiebigkeit, doch auf die Dauer bestehen, wenn eine ergiebige Anreicherung des Grundwassers durch Versickerung von Zeit zu Zeit stattfindet.

4. Artesische Bohrlöcher.

bewegt sich das artesische Wasser unter

so

und daraus ergibt sich die Gleichung der Absenkungskurve zu

yi = hi +

CN

(V)

Bezeichnet in nachstehender Abb. 45, die einen Schnitt durch ein artesisches Bohrloch darstellt, AB die Terrainlinie, CD das Liegende der die wasserführende Schicht nach oben und EF das Hangende der die wasserführende Schicht nach unten abschließenden undurchlässigen Schicht Druck zwischen diesen beiden undurchlässigen Schichten. H sei der artesische Druck Uber Terrain. Wird dem artesischen Bohrloch eine gewisse Wassermenge q entnommen, so vermindert sich der statische Druck H um die Absenkung d₀, so daß die dynamische Höhe des Wasserstrahles sich auf h verringert, wobei die Beziehung herrscht h = H—d₀. Legt man den Mittelpunkt des orthogonalen Koordinatensystems in den Schnittpunkt der Bohrlochachse mit der Terrainlinie AB, so erhält man unter Anwendung des vereinfachten Ausdrucks für das Widerstandsgesetz bei der Bewegung des Wassers im

Untergründe für den Verlust an Druckgefälle bei dem Übergange von dem Punkte Pj nach dem Punkte P die Gleichung

dx    2 g

dy-i.vi

wobei vx die Geschwindigkeit in der Erzeugenden P bedeutet. In der Voraussetzung^ daß es sich um einen artesischen Grundwasserstrom handelt, stellt die Depressionskurve

Abb. 45.

kY

-\\-

11 '    ami»ü    11 h    I”

/UiSaui    ^    aW.    » ï*aa\

Cö

-imi    11

Z?

in Abb. 45 einen Schnitt normal zn der Bewegungsrichtung des Grundwasserstromes dar. Setzt man für vx den Wert

Vx

2jt uxm ’

wobei m die Mächtigkeit der wasserführenden Schicht bedeutet, so erhält man als Differentialgleichung der Absenkungskurve

dy =

tg

/ q \- dx \27tym] xî

Integriert man diese Gleichung und bestimmt die Integrationskonstante unter der Voraussetzung, daß für

x = oo y = H

wird, so erhält man die Gleichung der Depressionskurve zu

(VI)

y = H-

Daraus ergibt sich der Wert der Absenkung d zu

Ö = H-

,,, • /

g \27tgmJ

rH ;

Vx

(Via)

die Wassermenge q berechnet sich zu

q = 27tgm |J • f/x ■ ä³

und die dynamische Höhe des Wasserstrahles h zu

h — H—d₀ — H —

( •> \ ¹

g \&TCgm] yr

r_

(VIb)

wobei r den Halbmesser des artesischen Bohrlochs bedeutet.

Daraus ersieht man, daß bei Verminderung der dynamischen Strahlhöhe die Wassermenge im Verhältnis der ²/s Potenz dieser Verminderung wächst. Vollziehen sich diese Veränderungen innerhalb kleiner Grenzen, so kann man annehmen, daß die Vermehrung der Ausflußmenge näherungsweise proportional ist der Verminderung der Steighöhe, ein Ergebnis, das die Erfahrung im großen Ganzen bestätigt hat.

§ 11. Bestimmung der Durchflußmenge von Grundwasserströmen.

Zur Bestimmung der Durchflußmenge von Grundwasserströmen sind verschiedene Methoden im Gebrauch, die zum Teil auf die direkte Messung der Geschwindigkeit abheben, zum Teil auf indirektem Wege zur Ermittlung der Durchflußmenge führen. Im nachstehenden sollen diese Methoden kurz erörtet werden.

1. Bestimmung der Durchflußmenge aus dem Profil und der Geschwindigkeit.

Bezeichnet wie früher F den Querschnitt des zur Verfügung stehenden Grundwasserprofils, fi den Durchflußbeiwert, c die Geschwindigkeit des Grundwassers, Q die gesamte Durchflußmenge des Grundwasserstromes im ganzen Profile, so ist

Q = g • F • c .

Das Grundwasserprofil F kann durch eine Keihe von Bohrungen mit jeder gewünschten Genauigkeit ermittelt werden.

Schwieriger gestaltet sich die Bestimmung von g, wobei man meist auf Schätzung angewiesen ist, da eine zuverlässige Bestimmung, wie später näher ausgeführt werden soll, kaum durchführbar ist.

Für die Ermittlung der Geschwindigkeit c gibt es aber verschiedene Wege, und zwar den der direkten Messung oder den der indirekten Bestimmung.

Die direkte Ermittlung der Geschwindigkeit erfolgt, wie erwähnt, in der Weise, daß man in einem Beobachtungspunkte einen dem Wasser nicht eigentümlichen Fremdkörper in Lösung einbringt und den Eintritt dieses Fremdkörpers in einem stromabwärts gelegenen Beobachtungspunkte feststellt. Durch Ermittlung des Weges und Beobachtung der für Zurücklegung desselben erforderlichen Zeit ergibt sich die Geschwindigkeit. Für diese direkte Messung der Geschwindigkeit werden entweder Farbstoffe, in neuerer Zeit hauptsächlich das in sehr geringen Mengen noch nachweisbare Uranin oder andere Salzlösungen verwendet. An Stelle von Salzlösungen hat man auch Versuche gemacht, unschädliche Bakterien einzusäen. Der Eintritt in den stromabwärts gelegenen Beobachtungspunkt wird dadurch ermittelt, daß man daselbst in kurzen Zeitintervallen Wasser entnimmt und diese Proben auf das Vorhandensein des Farbstoffes oder der Salzlösung untersucht. Um die durch diese Wasserentnahme hervorgerufene Beschleunigung der Grundwassergeschwindigkeit zu eliminieren, hat man es auch versucht, den Eintritt der betreffenden Salzlösung durch Auslösung eines elektrischen Kontakts kenntlich zu machen. Alle diese Methoden leiden an dem Übelstande, daß sie von der dem Beobachter nicht erkennbaren Unregelmäßigkeit des Untergrundes in der störendsten Weise beeinflußt werden, wozu noch die weitere Beeinflussung durch Diffusion und eventuell durch das Pumpen bei der Probeentnahme tritt. Es wird daher von dieser Methode ein genaues Resultat nicht zu erwarten sein, doch dürfte sie immerhin genügen, ein schätzungsweises Bild der Durchflußverhältnisse zu liefern.

Eine genaue Bestimmung der Geschwindigkeit ergibt sich aus der Durchführung eines Pumpversuches mit der Fördermenge q durch die Feststellung des Kulminationspunktes in der vom Brunnen abwärts in der Stromrichtung gelegenen Achse, da nach der

ist. Dieser Ausdruck ist allerdings noch mit dem

2 7t f.i H Xq

schwierig zu bestimmenden Durchflußbeiwert (.i behaftet. Setzt man aber diesen Ausdruck für c in die Gleichung Q — [i-F-c ein, so erhält man

früheren Entwicklung c =

qF

27t Hx₀

In dieser Gleichung sind sämtliche Größen auf der rechten Seite mit jeder wünschenswerten Genauigkeit zu ermitteln, so daß diese Methode eine absolut sichere und zuverlässige Bestimmung der Durchflußmenge ergibt. Vorausgesetzt ist allerdings, daß das betreffende Versuchsfeld durch eingehende Vorarbeiten und einen Quantitätsversuch hydrologisch aufgeschlossen ist, während die oben besprochenen Methoden der direkten Geschwindigkeitsbestimmung nur einige Bohrlöcher zur Bestimmung der Strömungsrichtung des Grundwassers und des Grundwasserprofils voraussetzen.

2. Bestimmung der Durchflußmenge eines Grundwasserprofils aus dem Vergleich mit den Ergebnissen eines aufgeschlossenen Versuchsfeldes.

Diese von Thiem in die Praxis eingeführte Methode besteht im wesentlichen darin, daß man sich bezüglich der Ergiebigkeitsbestimmungen nur darauf beschränkt, auf dem zu untersuchenden Versuchsfelde einige Bohrlöcher von geringem Durchmesser abzuteufen, dieselben einige Zeit hindurch mit Handpumpen zu bewirtschaften und das Verhältnis zwischen der dabei erzielten Fördermenge und der dabei beobachteten Absenkung zu ermitteln. Den Quotienten — Fördermenge durch Absenkung — oder die Fördermeuge auf den Meter Absenkung bezogen, nennt Thiem die spezifische Ergiebigkeit des Versuchsfeldes. Aus dem Vergleich dieser so ermittelten spezifischen Ergiebigkeit mit der eines Versuchsfeldes, dessen Durchflußmenge man entweder durch eingehende Quantitätsversuche oder durch jahrelangen Dauerbetrieb einer ausgeführten Grundwasserfassungsanlage genau bestimmt hat, ermittelt Thiem die Durchflußmenge des zu untersuchenden Versuchsfeldes. Ist beispielsweise die spezifische Ergiebigkeit eines untersuchten Versuchsfeldes doppelt so groß als die des Versuchsfeldes, dessen Durchflußmenge bekannt ist, so schließt Thiem, daß auch die Durchflußmenge das Doppelte der bekannten beträgt.

Diese Methode fußt auf der Voraussetzung, daß die Fördermenge der Absenkung direkt proportional, also eine lineare Funktion derselben ist. In Wirklichkeit trifft diese Voraussetzung aber, wie nachstehend näher entwickelt werden soll, nicht zu, und deshalb kann die spezifische Ergiebigkeit nicht als charakteristisches Kennzeichen eines Versuchsfeldes angesehen und zur Bestimmung der Durchflußmenge im Wege des Vergleiches verwendet werden. Diese Methode scheint demnach für die Bestimmung der Durchflußmenge als unzulässig.

Bezeichnet

r den Halbmesser der Versuchsbohrung, bzw. des Filters, q die geförderte Wassermenge pro Sekunde, ö die Absenkung bei der Bewirtschaftung des Bohrloches, so ist nach Gleichung II § 10

fl²

i?¹ — (H — Ô)

r----------------

0.016181

Die spezifische Ergiebigkeit kann man demnach in der Form darstellen

= /(r,ff,4<5).

konstant, dagegen wechseln q und d, es wird

Für ein und dasselbe Versuchsfeld bleiben, wenn man alle Versuchsbohrungen mit demselben Durchmesser ausführt, r, H und

also für ein und dasselbe Versuchsfeld die spezifische Ergiebigkeit verschieden aus-fallen, wenn man die einzelnen Bohrlöcher mit verschiedenen Absenkungen bewirtschaftet.

Einen für ein Versuchsfeld einigermaßen bezeichnenden Wert für die spezifische Ergiebigkeit wird man nur erhalten, wenn man nicht nur den Durchmesser der Bohrrohre gleich hält, sondern auch sämtliche Bohrungen mit derselben Absenkung bewirtschaftet. In diesem Falle erhält man jedoch auch für die spezifische Ergiebigkeit in den einzelnen Punkten verschiedene Zahlenwerte, welche darauf zurückzuführen sind, daß

infolge der Verschiedenheit der Bodenbeschaffenheit im Untergründe der Beiwert

verschiedene Werte zeigt. Eine andere Möglichkeit zu einem solchen Wert für die spezifische Ergiebigkeit zu gelangen ist die, daß man den Rohrhalbmesser r und die Fördermenge q für sämtliche Versuche gleich hält und dann die verschiedenen Werte der Absenkung d bestimmt. Diese Anordnung ist aber für die Ausführung schwierig, da der Betrieb mit Handpumpen das Gleichhalten der Fördermenge sehr schwierig macht.

Der so erhaltene Wert für die spezifische Ergiebigkeit kann wohl als Kriterium für den Vergleich der Durchflußmengen zweier Versuchsfelder dienen, er gibt aber keine Grundlage zur rechnerischen Bestimmung derselben, da die Durchflußmenge des einzelnen Versuchsfeldes der spezifischen Ergiebigkeit nicht proportional ist.

Abgesehen davon, daß vorstehend besprochene Methode niemals auch nur schätzungsweise zu verwendende Zahlenwerte für die Durchflußmenge liefert, stehen ihr auch bezüglich der praktischen Durchführung Schwierigkeiten und Bedenken entgegen. In erster Linie ist es bei solchen Versuchen fast unmöglich, einerseits die Absenkung und andererseits die Fördermenge auf längere Zeit konstant zu halten; ebenso ist es fast unmöglich, diese Versuche bis zum Eintritt des Beharrungszustandes durch-zuführen, da man den Eintritt desselben überhaupt kaum feststellen kann. Eine weitere und ziemlich erhebliche Fehlerquelle liegt darin, daß in der Absenkung im Bohrloch auch der Eintritts widerstand in den Filter mit enthalten ist, ein Faktor, der aber von der Art des Filters und der Art der Einführung desselben abhängig und daher für jedes Bohrloch verschieden anzunehmen ist. In letzter Linie ist aber noch darauf hinzuweisen, daß die Natur zwar im großen regelmäßig, im kleinen aber ungemein verschiedenartig sich darstellt, und daß auch die Verhältnisse des Untergrundes ungemein wechselvolle sind. Durch den Quantitätsversuch im großen werden Profilstreifen von ansehnlicher Breite entwässert, und die dabei erhaltenen Resultate sind als Mittelwerte für das Versuchsfeld anzusehen. Bei der Bewirtschaftung einzelner Bohrlöcher reicht die Beeinflussung bei dem Pumpbetrieb im kleinen über die allernächste Umgebung der Bohrlöcher nicht hinaus, und deshalb sind die Ergebnisse nur als Zufallswerte anzusehen.

Will man zuverlässige Werte für die Durchflußmenge durch den Vergleich mit andern Versuchsfeldern erzielen, so ist dies nur bei einem Pump versuch im großen möglich.

Wie bei der Berechnung der Durchflußmenge aus Profil und Geschwindigkeit gezeigt wurde, rechnet sich die Durchflußmenge Q eines Profils F aus der Gleichung

qF

2rc Hx₀

Bezeichnet L die Länge des vorhandenen Grundwasserprofils, so ist

F — JS-L

und demnach

Q = q2n:x₀

Die spezifische Durchflußmenge Q', das ist die Durchflußmenge pro qm des Grundwasserprofils, ergibt sich zu

Q'= q

27tHx₀

Hat man für ein anderes Versuchsfeld, dessen spezifische Durchflußmenge Q[ sein möge, bei dem Pumpversuch mit derselben Fördermenge q den Wirkungsradius zu x₀₁ ermittelt, so ist, wenn die mittlere Mächtigkeit der wasserführenden Schicht in diesem Versuchsfelde bedeutet,

.    2 7t

daraus

Q' \ Q\ = H^x^-.Hxq ,

das heißt: die spezifischen Durchflußmengen verhalten sich umgekehrt wie die Produkte aus den Mächtigkeiten der wasserführenden Schichten und den zugehörigen Wirkungsradien.

3. Ermittelung der Durchflußmenge mit Hilfe des Quantitätsversuches.

Der Ermittelung der Durchflußmenge aus den Ergebnissen des Quantitätsversuches soll eine kurze Erörterung über die Durchführung solcher Quantitätsversuche, die Feststellung des Beharrungszustandes und die Ermittelung der Absenkungen im Beharrungszustand vorausgeschickt werden.

Der Quantitäts versuch wird in der Weise ausgeführt, daß man einem zu diesem Zwecke hergestellten Versuchsbrunnen eine gewisse Wassermenge q ununterbrochen bis zum Eintritt des Beharrungszustandes entnimmt und die Oberfläche des abgesenkten Grundwasserspiegels in der Umgebung des Versuchsbrunnens durch eine Reihe von Beobachtungspunkten ermittelt. Man ist dann in der Lage, die Depressionsfläche in Horizontalkurven anschaulich darzustellen, sowie in verschiedenen durch die Brunnenachse gelegten Ebenen die Depressionskurven zu bestimmen.

Für die Durchführung des Quantitätsversuches ist es erforderlich, daß die Förderung möglichst wenig Unterbrechungen erleidet und die geförderte Menge während des ganzen Versuches möglichst konstant gehalten wird. Um festzustellen, daß diese unerläßlichen Vorbedingungen erfüllt sind, muß der Betrieb kontrolliert werden, was am zweckmäßigsten durch die selbsttätige Aufzeichnung der Fördermenge erfolgt. Dies geschieht in der Weise, daß man die geförderten Wassermengen einen Überfall passieren läßt und die Überfallshöhen mittels Schwimmerapparates auf einem Papierstreifen verzeichnet, der auf einer durch ein Uhrwerk bewegten Trommel aufgespannt ist. Dadurch erhält man Schaulinien mit der Zeit als Abszissen, und den Überfallshöhen als

Ordinaten, und diese Schaulinien lassen jede Unterbrechung im Betriebe, sowie die Schwankungen in der Förderung ohne weiteres erkennen. Ein solcher Registrierapparat ist in § 8 Abb. 31 schematisch dargestellt.

Zum Betriebe des Versuchsbrunnens dient eine Pumpe, die in der Regel von einer Lokomobile angetrieben wird. Ist elektrischer Strom erhältlich, wie dies bei der immer größeren Ausdehnung der Überlandzentralen häufig der Fall ist, so kann der Betrieb auch durch einen Elektromotor erfolgen. Liegt der Wasserspiegel nicht sehr erheblich unter Terrain, so empfiehlt sich die Verwendung einer Kreiselpumpe, bei tiefliegendem Wasserspiegel gelangen Schachtpumpen oder auch Mammutpumpen zur Verwendung.

Die Fördermenge q muß so gewählt werden, daß die im Brunnen erzeugte Absenkung genügend groß ist, um die Depressionsfläche scharf in die Erscheinung treten zu lassen. Bei geringen Absenkungen bildet sich die Depressionsfläche undeutlich aus und ist auch der Eintritt des Beharrungszustandes, wie noch später gezeigt wird, schwerer zu erkennen.

Zur Ermittlung der Depressionsfläche wird der Grundwasserspiegel in einer Reihe von Beobachtungspunkten durch Bohrlöcher aufgeschlossen, und die Wasserstände in diesen Beobachtungsbohrlöchern werden in regelmäßigen Intervallen gemessen. Es empfiehlt sich, diese Beobachtungsbohrlöcher über die ganze Umgebung des Brunnens zu verteilen, weil man auf diese Weise auch feststellen kann, ob die Verhältnisse des Untergrundes gleichmäßige oder ungleichmäßige sind.

Da es für die Beurteilung der Einwirkung des Versuchsbrunnens auf das umgebende Grundwasser darauf ankommt, die Absenkungskurven in mehreren durch die Brunnenachse gelegten Ebenen zu erhalten, wird man die Beobachtungsbohrlöcher ebenfalls in Achsen anordnen, die durch die Brunnenmitte gelegt sind, und zwar pflegt man die eine Achse parallel zur Stromrichtung und die andere Achse normal darauf zu legen. Eine Achse etwa unter 45° gegen die Stromrichtung stromabwärts vom Brunnen gelegt, gibt ebenfalls für die Gestaltung der Depressionsfläche wertvolle Aufschlüsse. Für die Erkenntnis der Depressionsfläche ist es wichtig, daß hauptsächlich der vom Brunnen abwärts liegende Teil durch Bohrlöcher genügend aufgeschlossen wird. Insbesondere ist darauf zu achten, daß die Kulminationspunkte P₀ und eventuell P'o (s. Abb. 39 S. 148)

11

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

in den von der Brunnenmitte abwärts liegenden Achsen möglichst genau bestimmt werden, da die Entfernung derselben x₀ bezüglich x'₀ von der Brunnenachse für die Bestimmung der Entnahmegrenze und damit auch für die Bestimmung der Durchflußmenge des Grundwasserstromes von der größten Wichtigkeit ist.

Die Ermittlung der Grundwasserstände in den verschiedenen Beobachtungsbohrlöchern erfolgt in der Weise, daß die Höhenlage der Oberkanten dieser Bohrlöcher durch Nivellierung festgelegt wird, und daß von diesen Fixpunkten die Abstiche bis zum Grundwasserspiegel gemessen werden.

Das beim Pumpversuch gewonnene Wasser ist in dichten Gerinnen oder Rohrleitungen nach dem nächsten oberflächlichen Wasserlauf zu leiten. Sind solche Wasserläufe in erreichbarer Entfernung nicht vorhanden, so kann man, wenn die wasserdurchlässigen Schichten bis nahe an die Oberfläche heranreichen, sich dadurch helfen, daß man das geförderte Wasser in genügender Entfernung stromabwärts vom Brunnen zur Versickerung bringt. Die Entfernung der Versickerungsstellen muß so weit unterhalb des Kulminationspunktes P₀ gewählt werden, daß das versickerte Wasser unter keinen Umständen in den Brunnen zurückgelangen kann.

Bezüglich der örtlichen Lage des Versuchsbrunnens hat man darauf zu achten, daß innerhalb des Entnahmegebietes oberflächliche Wasserläufe mit durchlässigem Bett nicht vorhanden sind, so daß das Ergebnis des Versuches durch Einsickerung von Tagwasser nicht beeinflußt wird. Um dies außer allen Zweifel zu stellen, wird man den Gang des Grundwassers in der Nähe solcher Wasserläufe durch verschiedene Beobachtungsbohrlöcher kontrollieren.

Die bei Pump versuchen gewonnenen Ergebnisse sind nur dann rechnerisch zu verwerten, wenn sie dem Beharrungszustand, das heißt dem Gleichgewichtszustand zwischen der dem Brunnen entnommenen und der demselben zuströmenden Wassermenge entsprechen. Solange der Beharrungszustand nicht eingetreten ist, verändert sich die Depressionsfläche, was deutlich dadurch in die Erscheinung tritt, daß die Absenkungen wachsen und die Entnahmegrenze immer weiter vom Brunnen abrückt. Bei eingetretenem Beharrungszustand bleibt jedoch die Depressionsfläche und damit die Absenkung in den einzelnen Punkten, sowie die Entnahmegrenze unverändert.

Entnimmt man einem gegebenen Grundwasserprofil eine gewisse Wassermenge, ohne daß es gelingt, den Beharrungszustand zu erreichen, so folgt daraus, daß diese Wassermenge die Durchflußmenge des gegebenen Grundwasserprofils übersteigt, daß diese Wassermenge also dem vorhandenen Profile dauernd nicht entnommen werden kann. Diese Erwägung allein genügt, die Notwendigkeit, bei Pumpversuchen den Beharrungszustand zu erreichen, erkennen zu lassen.

Es dürfte von Interesse sein, an Zahlenbeispielen zu zeigen, welchen Fehlern man ausgesetzt ist, wenn man bei der rechnerischen Auswertung des Ergebnisses Beobachtungen verwendet, welche dem Beharrungszustande nicht entsprechen.

Nach den Ausführungen in § 10 Abschnitt 2, a Gleichung II bestimmt sich der Widerstandskoeffizient nach der Gleichung

5    5

j-Vx.

FF — iß ß 0,016181 • q

Hierbei sind die Abszisse x eines gewissen Beobachtungspunktes und die Wassermenge q durch Messung genau bestimmt. Die Ordinate y bestimmt sich aus der gemessenen Absenknng d durch die Beziehung

y = H-ö.

Nimmt man beispielsweise die Mächtigkeit der wasserführenden Schicht zu

H =10 in

an, und sei die Absenkung ô bei einer gewissen Entnahme im Beharrungszustand

ö = 0,4 m ,

so folgt

y = 9,60 m.

Wird nun ein Wert von ö beispielsweise

== 0,3 m

vor Erreichung des Beharrungszustandes der Rechnung zugrunde gelegt, so würde sich die zugehörige Ordinate zu

ergeben.

V\ = 9,7 m

Der Wert

a⁴-«/⁴’

der für den Widerstandskoeffizienten maßgebend ist, würde sich für den Beharrungszustand zu

H% — iß = 29 m

ergeben, während er sich für den Wert yx zu

Hî _    = 23 m

ergibt. Der Fehler von 0,1 m, also ungefähr 1 % des Wertes in der Bestimmung von yf hat demnach einen Fehler von 25—30^ in der Bestimmung des Widerstandskoeffizienten zur Folge, eine Tatsache, die zahlenmäßig die Wichtigkeit des Beharrungszustandes dartut.

Im nachstehenden soll nun näher dargelegt werden, in welcher Weise der Eintritt des Beharrungszustandes einwandfrei festgestellt werden kann.

Bei unveränderlichem Wasserstand ist der Eintritt des Beharrungszustandes leicht zu erkennen.

Abb. 46.

«V,

<P<3s

Vorstehende Abbildung 46 zeigt die Schwankungen des Grundwasserspiegels für einen gewissen Beobachtungspunkt eingetragen. Bei A beginnt der durch den Pumpversuch verursachte Rückgang des Gründwasserspiegels und kommt bei B zur Ruhe.

11*

Die Spiegelbeobachtungen vor dem Punkte A und in der Umgebung des Punktes B schwanken um die Horizontale als Mittellage, so daß ein weiterer Rückgang des Grundwasserspiegels nicht mehr stattfindet. Damit ist der Beharrungszustand erreicht, und der Unterschied zwischen den horizontalen Mittellagen bei A und B gibt die Absenkung des Grundwasserspiegels in dem betreffenden Beobachtungspunkte.

In Wirklichkeit wird man es aber fast niemals mit einem unveränderlichen Grundwasserspiegel zu tun haben, sondern die Grundwasserspiegel unterliegen Schwankungen, die sich in längeren Perioden vollziehen.

In nachstehender Abbildung 47 soll AB C den Gang des Grundwasserspiegels bei einem Pumpversuch darstellen, der bei A begonnen hat. Bei B erscheint die Tangente der Spiegelkurve horizontal, und man würde ohne Rücksicht auf den Einfluß des

Abb. 47.

AJ

o-

"<X

T“

er

-ex r ,xr'

Ganges des Grundwasserspiegels in unbeeinflußtem Zustande annehmen, daß der Beharrungszustand erreicht sei und die Höhendifferenz dx zwischen den Punkten A und B die Absenkung in dem Beobachtungspunkte darstellt. Diese Schlußfolgerung ist aber falsch, denn bei Fortsetzung des Pumpversuches zeigt sich, daß der Grundwasserspiegel seine Schwankungen weiter fortsetzt. Dieser Vorgang wird ohne weiteres aufgeklärt, wenn man den Spiegelgang des Grundwassers an einem Punkte in Vergleich zieht, der von dem Brunnen so weit abgelegen ist, daß er von der Absenkung im Brunnen nicht mehr beeinflußt wird. Ist DEF die Schaulinie des Spiegelganges des unbeeinflußten Grundwassers, so würde die parallele Linie AEXF₁ den ideellen Spiegelgang in dem Beobachtungspunkte darstellen, welcher eingetreten wäre, wenn der Pumpversuch nicht stattgefunden hätte. Der Beharrungszustand wird in diesem Falle also erreicht sein, wenn der Spiegelgang des abgesenkten Grundwassers parallel wird dem ideellen • Spiegelgang in demselben Punkte, was bei C der Fall ist. Die wirkliche Absenkung

ô in dem Beobachtungspunkte ergibt sich dann als Höhenunterschied zwischen dem Punkte Fx des ideellen Spiegelganges und dem Punkte C des abgesenkten Spiegels.

Auf diese Weise kann der Beharrungszustand einwandfrei nachgewiesen, für denselben die Absenkung in den einzelnen Beobachtungspunkten bestimmt und danach die Depressionskurve in den verschiedenen Achsen ermittelt, sowie endlich die Depressionsfläche selbst in Horizontalkurven aufgenommen werden. Abb. 39 S. 148 veranschaulicht die Darstellung einer solchen Depressionsfläche in Horizontalkurven.

Bei der Aufnahme der Depressionsfläche in Horizontalkurven ist zu berücksichtigen, daß man bei der Bestimmung der Isohypsenpunkte durch Interpolation zwischen zwei durch Beobachtung ermittelten Punkten der Depressionsfläche nicht gleichmäßiges Gefälle voraussetzen darf, wie dies bei der Aufnahme des Spiegels eines Grundwasserstromes im unbeeinflußten Zustande der Fall ist, sondern man muß, wenn hier brauchbare, der Wirklichkeit entsprechende Resultate erzielt werden sollen, die Interpolation auf Grund der durch verschiedene direkte Beobachtungen ermittelten Depressionskurven durchführen. Man wird daher für die zeichnerische Behandlung der Frage so verfahren, daß man aus den vorhandenen Beobachtungen die Depressionskurven für eine möglichst große Zahl von Schnitten zeichnet und aus diesen Depressionskurven die Entfernungen der einzelnen Isohypsenpunkte in den verschiedenen Achsen von der Brunnenmitte bestimmt.

Sind die Depressionskurven in den auf die Strömungsrichtung normalen Achsen ermittelt, so folgt die Bestimmung der Beiwerte aus der Gleichung Ia (§ 10):

¹ = 0,003227 . «2. AL . _L

y² VH x

4 + 0,016181. g». 4    *

Setzt man darin

p* Vx

0,003227-A===a,

’    y² VH

so erhält man

**-**-i + i5'

0,016181 • q²-

Die Mächtigkeit H der wasserführenden Schicht ist durch verschiedene Bohrungen als ein für das ganze Versuchsfeld konstanter Mittelwert bestimmt. Sind für eine Reihe von Werten für x die zugehörigen Werte von y durch Beobachtung ermittelt, so erhält man nach der Methode der kleinsten Quadrate die mittleren Werte für a und b aus den Gleichungen

Vx

H6M

(T-1

- —i

Vx

0,016181g

3.

und daraus:

*Cfc 'S I R

tsS I

a VH •

0,003227 g²

(Vlla)

Auf die gleiche Weise erhält man bei Anwendung der Näherungsform für das Widerstandsgesetz (§ 10 Gleichung II)

H¹

4 = 0,016181.

!L

wenn n die Anzahl der vorliegenden Beobachtungen für y ist:

r-l : §

(VIII)

yr 0,016181g

(X

Für die rechnerische Behandlung der einschlägigen Fragen genügen die Bei werte —₂,

ß    y    ^

- — und , so daß die Ermittlung des Durchfluß- oder Durchlässigkeitsbeiwertes y y²    y

J-JVxtET*-/) J.

nicht unbedingt erforderlich erscheint. Will man trotzdem der Vollständigkeit halber y bestimmen, so kann dies zunächst durch den Versuch geschehen, indem man ein gewisses Volumen dem Untergrund entnimmt und die Auflockerung desselben und Aufnahmefähigkeit an Wasser bestimmt. Das Verhältnis zwischen der Aufnahmefähigkeit an Wasser und dem Gesamtinhalt, auf das ursprüngliche Volumen im Untergrund bezogen, gibt den Durchflußbeiwert y.

Der Durchflußbeiwert y kann aber auch aus der Beobachtung der Zeit t errechnet werden, die ein Wasserteilchen braucht, um aus der Entfernung x₂ von der Brunnenachse radial in die Entfernung x₁ zu gelangen.

Diese Methode, die in der genannten Abhandlung (Fußnote 1, S. 140) des Verfassers auch näher behandelt wurde, ist aber für die Praxis nur in bestimmten Fällen anwendbar, da die Unregelmäßigkeiten in der Lagerung der Schichten und die dadurch bedingte unregelmäßige Bewegung der Wasserteilchen die Ergebnisse dieser Methode in hohem Grade beeinflussen.

Mit Hilfe des Quantitätsversuches läßt sich nun die Durchflußmenge in folgender Weise ermitteln.

Bezeichnet

L die Breite des zur Verfügung stehenden Grundwasserprofils, Q die gesamte Durchflußmenge,

F den Gesamtquerschnitt des Grundwasserprofils, q die beim Quantitätsversuch entnommene Wassermenge, a den Neigungswinkel des Grundwasserspiegels, c die dem Grundwasser eigentümliche Geschwindigkeit, y den Durchlässigkeits- oder Durchflußbeiwert, so ist nach dem abgekürzten Ausdruck für das Widerstandsgesetz

'■ IfH

und die Durchflußmenge Q des Grundwasserstromes

Q = f,iFe = F •

■ tg «

Wenn der Bei wert

—j durch den Versuch ermittelt ist, kann die Berechnung nach dieser

(.L¹

Formel ohne weiteres erfolgen.

Ist der Wirkungsradius x₀ bei einer Wasserentnahme q ermittelt, so bestimmt sich die Gesamtdurchflußmenge Q wie bereits unter 1 und 2 entwickelt zu

^    2 7t

Man sieht aus dem vorstehenden, daß die Hydrologie des Untergrundes heute tatsächlich so weit vorgeschritten ist, daß man die Durchflußmenge von Grundwasserströmen mit nahezu derselben Genauigkeit ermitteln kann, wie die Durchflußmenge der oberirdischen Wasserläufe. Es muß weiter hervorgehoben werden, daß die eventuellen Ungenauigkeiten des Besultats nicht der Methode zur Last fallen, sondern durch die Schwierigkeiten der zuverlässigen Feststellung der natürlichen Verhältnisse bedingt sind. Wissenschaftlichen Wert können nur die auf dem Quantitätsversuche fußenden Methoden für sich beanspruchen, die entsprechend zuverlässige Resultate geben. Die übrigen Methoden können nur zur Orientierung oder bestenfalls schätzungsweisen Bewertung der Durchflußmenge dienen.

C. Verschiedene Nebenfragen.

Ausführung von Wasserwerksanlagen im Anschluß an Entwässerungs- und Lichtanlagen.

Bei kleineren Städten, welchen außer einer modernen Wasserversorgung auch eine zentrale Licht- und eine Entwässerungsanlage fehlt, steht häufig die Frage zur Erörterung, ob es wirtschaftlich vorteilhaft ist, diese Anlagen gleichzeitig auszuführen oder dieselben in der Ausführung einander folgen zu lassen. Es wird vielfach darauf hingewiesen und von vornherein als richtig angenommen, daß bei der Ausführung von Rohrleitungen, wie solche für das Gaswerk oder die Entwässerungsanlage erforderlich werden, derselbe Rohrgraben benutzt werden könnte, der zur Aufnahme des Wasserrohres dient. Vielfach wird auch geltend gemacht, daß man bei der Anlage von Elektrizitätswerken die elektrische Zentrale mit der Wasserhebung vereinigen und dadurch wirtschaftliche Vorteile erzielen könnte.

Es scheint deshalb am Platze, diese Fragen an dieser Stelle kurz zu erörtern. Für die Zusammenlegung der elektrischen Zentrale mit der Pumpstation des Wasserwerkes ist zu berücksichtigen, daß die Lage der letzteren durch die Lage der Wasserbezugsquelle gewissermaßen festliegt, und zwar unabhängig von der Entfernung vom Versorgungsgebiet. Die Lage der elektrischen Zentrale wird man aber in Rücksicht auf die Stromzuführung möglichst nahe dem Versorgungsgebiet und so wählen, daß die Zufuhr von Brennmaterial möglichst geringe Kosten macht. Die Erwägung, daß man bei Zusammenlegung der beiden Werke an Betriebspersonal sparen würde, ist auch nur teilweise zutreffend, weil die Betriebszeiten sich nicht decken. Die Zusammenlegung der elektrischen Zentrale mit der Pumpstation des Wasserwerkes wird daher nur dann in Betracht kommen können, wenn die Wasserbezugsstelle ziemlich nahe der Stadt und gut zugänglich liegt; dagegen würde eine gleichzeitige Ausführung des Wasser- und

Elektrizitätswerkes für den Betrieb des letzteren unter Umständen von großem Vorteil sein, weil man, den Antrieb der Pumpmaschinen durch Elektromotoren vorausgesetzt, die Betriebszeiten des Wasserpumpwerkes in die Stunden der geringeren Belastung des Elektrizitätswerkes legen und dadurch einen einigermaßen wirtschaftlichen Betrieb ermöglichen kann.

Bei der gleichzeitigen Errichtung von Wasser- und Gaswerken fällt der Betrieb der Wasserpumpanlage durch Gasmotoren weniger ins Gewicht, weil man hier durch die Anlage des Gasbehälters den Ausgleich zwischen Produktion und Verbrauch schafft. Es bleibt also beim Gaswerk, ebenso wie bei der Ausführung der Entwässerungsanlage, nur der Vor- oder Nachteil der Verlegung dieser Rohre im gleichen Rohrgraben mit dem Wasserrohr zu beleuchten. In dieser Beziehung ist zu berücksichtigen, daß es sich hier um die Verlegung von Rohren handelt, die in verschiedenen Tiefen liegen. Beispielsweise pflegt man Wasserleitungsrohre mit einer Deckung von 1,5 m, Gasrohre mit einer solchen von 1,0 m über Rohroberkante zu verlegen, während die Tiefenlage der Entwässerungsleitungen sich lediglich nach den örtlichen Verhältnissen, Tiefe der Keller und Bodengestaltung des Wohngebietes richtet.

Sind zwei Rohre in verschiedenen Tiefen zu verlegen, wie beispielsweise in Abb. 48 dargestellt, das Wasserrohr a und das Gasrohr b, so geschieht das in der Weise, daß man zunächst den Rohrgraben A für das tiefer zu verlegende Wasserrohr aushebt,

Abb. 48.

/l

-b

'ß

das Wasserrohr a fertig verlegt und dann den Rohrgraben bis zu der Tiefe einfüllt, jn welcher das Gasrohr verlegt werden soll. Hierauf wird man für die Verlegung des Gasrohres b den Rohrgraben um B erweitern, da es aus Gründen der Stabilität und der Zugänglichkeit nicht angängig ist, das Gasrohr in demselben Graben A zu verlegen. Der Rohrgraben B für das Gasrohr wird in diesem Falle zwar etwas schmäler bemessen werden können, als wenn man das Gasrohr in einem besonderen Graben verlegt, auf der anderen Seite ist aber zu berücksichtigen, daß diese Art der Ausführung überhaupt nur dort möglich ist, wo eine Aussteifung der Rohrgräben nicht erforderlich ist. Sieht man sich aber gezwungen, die Rohrgräben auszusteifen, so ist eine nachherige Verbreiterung nur mit großen Kosten und Schwierigkeiten möglich. Weiter ist darauf hinzuweisen, und das spricht wohl am meisten gegen diese gemeinsame Ausführung, daß die Einfüllung des Rohrgrabens über dem Wasserrohr bis zur Tiefe der Gasrohrsohle selbst bei aller Sorgfalt kaum so ausgeführt werden kann, daß virtuelle Bewegungen längs der Ebene a ß ausgeschlossen sind. Treten aber solche geringfügige Bewegungen ein, so wird die darüber liegende Gasleitung in ihren Verbindungen undicht, ohne daß sich diese Undichtigkeiten, wie beispielsweise bei einem Bruche des Gasrohres, bemerkbar machen.

Die gleichzeitige Ausführung der beiden Rohrgräben in der Weise, daß man den Rohrgraben bis auf den ersten Absatz in größerer Weite ausführt, bedingt, daß man das gesamte Aushubmaterial für beide Rohrgräben gleichzeitig zu lagern hat. In engen Gassen wird dies unter Umständen, ohne den Verkehr völlig zu hemmen, gar nicht möglich sein, und es kann daher Vorkommen, daß man durch diese Art der Ausführung gezwungen wird, einen Teil der Aushubmasse vorübergehend abzufahren und anderwärts zu lagern. Zu berücksichtigen ist auch ferner, daß man Gas- und Wasserrohre verhältnismäßig schneller verlegen kann als die Entwässerungsrohre, die in größerer Tiefe und unter genauer Einhaltung des vorgeschriebenen Gefälles zu verlegen sind. Ferner ist zu berücksichtigen, daß die Verlegung der gußeisernen Rohre durch andere Handwerker erfolgt als die Verlegung der Entwässerungsleitungen, die in der Regel aus Tonoder Betonrohren hergestellt werden.

Diese Erwägungen führen zu dem Schlüsse, daß die gleichzeitige Ausführung von zwei verschiedenen Leitungen in einem Rohrgraben in bezug auf die Sicherheit de» oberen Rohres nicht empfehlenswert erscheint, daß diese Ausführungen aber auch noch weiter wegen des Aushubmaterials und der längeren Zeitdauer der Arbeit für den Verkehr Nachteile haben, ohne daß diesen Bedenken und Nachteilen wirtschaftliche Vorteile gegenüberstehen. Es wird sich daher empfehlen, bei der gleichzeitigen Ausführung solcher Anlagen doch die Rohrleitungen vollständig unabhängig voneinander zur Ausführung zu bringen. Unter dieser Voraussetzung wird man immerhin bei gleichzeitiger Ausführung von Wasserwerken mit Gaswerken oder Entwässerungsanlagen durch die gemeinsame Bauleitung Ersparnisse erzielen können. Die Belästigungen des Publikums werden durch diese gleichzeitigen Ausführungen zeitlich zwar beschränkt, dafür aber in ihren Wirkungen empfindlicher in die Erscheinung treten.

Sieht man von der gleichzeitigen Ausführung ab, so ist man bezüglich der Reihenfolge der Ausführung von Wasserwerken und Lichtanlagen ganz unabhängig, handelt es sich aber um Wasserwerke und Entwässerungsanlagen, so ist das Wasserwerk in erster Linie zur Ausführung zu bringen, da die Inbetriebsetzung der Entwässerungsanlage das Vorhandensein einer zentralen Wasserversorgung in Rücksicht auf die Möglichkeit einer ausreichenden Spülung voraussetzt.

L'

Kapitel II.

Anordnung yon Wîisserwerken im allgemeinen.

§ 1. Allgemeines.

Durch die im ersten Kapitel behandelten Voruntersuchungen sind für das mit Wasser zu versorgende Gebiet die Bezugsquelle für das Wasser, die erforderliche Wassermenge und der notwendige Versorgungsdruck ermittelt und damit die Grundlagen für das zu bearbeitende Projekt der Wasserversorgung gegeben.

Eine Wasserversorgungsanlage, auch Wasserwerk oder Wasserleitung genannt, setzt sich aus den nachstehenden einzelnen Baugliedern zusammen:

a)    Wassergewinnung,

b)    Wasserhebung oder gewöhnlich Pumpstation genannt,

c)    Zuleitung von der Wassergewinnung oder der Pumpstation nach dem V ersorgungsgebiet,

d)    Hochbehälter,

e)    Verteilungsnetz im Versorgungsgebiet.

Liegt die Wassergewinnung gegenüber dem Versorgungsgebiet genügend hoch, um die Zuführung des Wassers mit ausreichendem Druck zu ermöglichen, so entfällt die Pumpstation und man pflegt solche Anlagen als Wasserleitungen mit natürlichem Gefälle oder mit natürlichem Druck oder auch als Hochdruckleitungen schlechtweg zu bezeichnen. Für Anlagen, die durch genügend hochgelegene Quellen gespeist werden, ist vielfach die Bezeichnung Hochquellenleitungen im Gebrauch.

Anlagen mit künstlicher Hebung des Wassers werden je nach der Bezugsquelle des geförderten Wassers Quell-, Grund- oder Fluß Wasserwerke genannt. Der Begritf »Wasserwerk« erfährt bei Wasserversorgungsanlagen mit verschiedenen Wassergewinnungen und Pumpstationen eine Einschränkung dahin, daß man die einzelnen Wassergewinnungen mit den zugehörigen Pumpstationen und Zuleitungen jeweils als »Wasserwerke« bezeichnet, so daß die Wasserversorgungsanlage eines solchen Gebietes aus verschiedenen Wasserwerken besteht, die ein gemeinsames Verteilungsnetz speisen.

Die Anordnung der einzelnen Bauglieder erfolgt:

A.    bezüglich der örtlichen Lage,

B.    hinsichtlich der Leistungsfähigkeit, bzw. der Abmessungen des betreffenden Baugliedes.

Die örtliche Lage der Wassergewinnung und des Rohrnetzes ist durch die Wasserbezugsquelle und das Versorgungsgebiet gegeben. Die Wasserhebung oder Pumpstation wird man in der Regel möglichst mit der Wassergewinnung vereinigen, so daß die Bestimmung der Lage derselben in den meisten Fällen keine Schwierigkeiten bereitet.

Für die Lage des Hochbehälters sind in jedem Einzelfall in der Regel verschiedene Möglichkeiten offen, und es bedarf daher für die Ermittlung der zweckmäßigsten Lage eingehender Erwägungen, worauf bei der näheren Behandlung dieser Frage eiugegangen werden soll.

Die Anordnung der Zuleitung ergibt sich, sobald die Lage des Hochbehälters festliegt, ohne weiteres als zweckmäßigste Verbindung der Pumpstation mit Hochbehälter und Versorgungsgebiet.

Bei der Bearbeitung des Entwurfes einer Wasserversorgungsanlage wird man daher der Platzfrage für den Hochbehälter, welche meistens auf verschiedene Weise gelöst werden kann, eingehende Aufmerksamkeit widmen müssen, da die Ortsbestimmung des Hochbehälters für die Zuleitung und die Verteilung des Wassers mitbestimmend ist.

Für die Bestimmung der Leistungsfähigkeit, d. i. der Wassermenge und der Druckhöhe, welche dem Entwurf einer Wasserversorgungsanlage zugrunde gelegt werden soll, ist die voraussichtliche Entwicklung des zu versorgenden Gebietes maßgebend. Bezüglich der WassermeDge wird man nicht nur der zu erwartenden Vermehrung der Bevölkerung Rechnung tragen, sondern auch darauf bedacht sein müssen, ob in absehbarer Zeit vielleicht noch andere Gebiete an die zu projektierende Wasserversorgung angeschlossen werden dürften. Desgleichen wird man bei der Bemessung des Versorgungsdruckes, der neben der Wassermenge den andern, die Leistungsfähigkeit mitbestimmenden Faktor bildet, darauf Rücksicht zu nehmen haben, ob die augenblicklich vorliegenden Anforderungen bezüglich des Druckes durch voraussichtliche Ausdehnungen des Versorgungsgebietes keine Änderungen erleiden.

Die Zeitdauer, für welche eine heute auszuführende Anlage zur Deckung des Wasserbedarfes ausreichen soll, richtet sich in erster Linie nach der zu erwartenden Entwicklung der zu versorgenden Stadt. Bei Orten mit langsamer steter Entwicklung wird man zweckmäßig die Anlage so bemessen, daß dieselbe für die nächsten 15 bis 20 Jahre ausreicht; bei Orten mit rascher Zunahme und sprunghafter Entwicklung wird man diesen Zeitraum aber wesentlich abkiirzen und sich damit begnügen, für die nächsten 10 bis 12 Jahre zu sorgen, um mit den Erweiterungen der Anlage und der Ausdehnung des Versorgungsgebietes auch der nicht immer vorherzusehenden Richtung der Entwicklung folgen zu können.

Unabhängig von der Zeitdauer, für welche die Anlage zunächst ausreichen soll, muß in dem Entwurf darauf Rücksicht genommen werden, daß die Anlage unter allen Umständen erweiterungsfähig ist, und daß sich diese zukünftigen Erweiterungen organisch und harmonisch an die erste Anlage anschließen. Man wird daher gut tun, bei dem ersten Entwurf den Rahmen desselben weiter zu spannen und den Entwurf so zu gestalten, daß die erste Ausführung gewissermaßen nur als Teil der späteren größeren Ausführung erscheint.

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In vielen, vielleicht sogar in den meisten Fällen ist man genötigt, für die Errichtung von Wasserversorgungsanlagen fremden Grund und Boden zu erwerben, und zwar kommt der Grunderwerb hauptsächlich für die Wassergewinnung, Pumpstation und den oder die Hochbehälter in Betracht, während die Zuleitung und das Verteilungsnetz meist in bestehenden Straßen verlegt werden. Es kann nicht eindringlich genug empfohlen werden, bei dem Grunderwerb die späteren Erweiterungsmöglichkeiten berücksichtigen und bei der ersten Anlage schon das Gelände mitzuerwerben, dessen man bei der späteren Erweiterung voraussichtlich bedarf, da Unterlassungen in dieser Richtung sehr häufig später, selbst mit großen wirtschaftlichen Opfern, nicht mehr

gutzumachen sind. Insbesondere in bezug auf die Wassergewinnung kann man in dieser Beziehung nicht vorsichtig genug sein, da Fälle vorliegen, daß Städte durch Unterlassung ausreichenden Grunderwerbes später an der gegebenen, natürlichen Erweiterung ihrer Fassungsanlagen gehindert und dadurch gezwungen waren, zu kostspieligen Neuanlagen zu greifen.

Bei dem Grunderwerb für Grundwasser- und Quellfassungen ist, soweit erforderlich, auch darauf Rücksicht zu nehmen, daß das Wasser gegen schädliche Beeinflussungen geschützt wird, zu welchem Zwecke entsprechende Schutzstreifen zu erwerben sind.

Für die Bestimmung der anfänglichen Leistungsfähigkeit der einzelnen Bauglieder ist es weiter von Belang, zu prüfen, in welcher Weise dieselben entwicklungsfähig erscheinen. Von den oben genannten einzelnen Baugliedern sind Wasserfassung und Pumpstation jederzeit beliebig erweiterungsfähig, d. h. man kann durch Erweiterung der Wasserfassungsanlage oder Aufstellung neuer Maschinen die Leistungsfähigkeit jederzeit und nach Belieben vermehren. Zuleitung und Hochbehälter sind aber nicht wie die vorgenannten Bauglieder fortlaufend, sondern nur sprungweise erweiterungsfähig, d. h. die Erweiterung ist nur durch Anlage einer zweiten Zuleitung oder Erstellung eines weiteren Hochbehälters möglich. Bei dem Verteilungsnetz ist hinsichtlich der Erweiterungsfähigkeit zwischen den Haupt- oder Stammleitungen einerseits und den Verteilungssträngen andererseits zu unterscheiden, von denen die ersteren nur sprungweise, die letzteren jedoch beliebig erweiterungsfähig sind.

Bei der Bestimmung der Leistungsfähigkeit und der Abmessungen der einzelnen Bauglieder wird man den nur sprungweise entwicklungsfähigen größere Sorgfalt und Vorsicht widmen müssen, weil ein etwaiger Fehlgriff folgenschwerer und weniger leicht gutzumachen ist, als dieses bei den fortlaufend entwicklungsfähigen Baugliedern der Fall ist.

Von wesentlichem Einfluß auf die Inanspruchnahme und die Abmessungen einzelner Bauglieder ist die Art der Wasserabgabe, welche beschränkt oder unbeschränkt sein kann, und die Betriebsform, d. h. die Zeit, in welcher die Tagesmenge dem Versorgungsgebiet zugeführt wird. Die überwiegende Mehrzahl der im ersten Kapitel gebrachten Mitteilungen über Wasserverbrauch usw. bezieht sich auf Städte, deren Versorgung eine unbeschränkte Entnahme gestattet. Eine gewisse Einschränkung liegt zwar in den Abmessungen des Rohrnetzes und der Auslaufhähne, sowie in dem herrschenden Wasserdruck, sie fällt aber nicht ins Gewicht gegenüber der Möglichkeit, jederzeit so viel Wasser entnehmen zu können, daß auch die größte im Haushalt nötige Menge in kurzer Zeit geliefert wird. Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das Wasser auf dem Wege von der Verteilungsstelle bis zum Zapfhahn von der Berührung mit der äußeren Luft ferngehalten wird, also frisch bleibt und der Verunreinigung durch Krankheitserreger nicht ausgesetzt ist.

Bei unterbrochenem Zufluß dagegen beschränkt sich die Füllung der in diesem Falle erforderlichen Hausbehälter auf gewisse Tagesstunden, und das Stadtgebiet ist zu diesem Zwecke in Bezirke eingeteilt, denen das Wasser der Reihe nach von den betreffenden Verteilungspunkten aus zugeteilt wird. Die Zuleitung kann auch vom Pumpwerk aus geschehen, sofern von dort besondere Rohrleitungen nach den einzelnen Bezirken fuhren. Selbst wenn diese Bezirke in verschiedenen Höhen liegen, ist die Speisung mehrerer Druckzonen mit einer Maschine möglich, deren Pumpe dann stufenweise unter höherem Drucke arbeitet. Bei dieser Verteilungsart werden Hochbehälter gar nicht oder nur in geringem Umfange nötig, weil die Hausbehälter den Ausgleich der Verbrauchsschwankungen innerhalb der einzelnen Grundstücke übernehmen. Mit ihrer Verwendung ist jedoch der Nachteil verbunden, daß das in ihnen aufbewahrte Wasser seine Frische einbüßt; auch wird die innere Einrichtung erheblich verteuert, zumal ein einziger Behälter für die von mehreren Familien bewohnten Häuser nicht mehr ausreicht; endlich kann bei Feuersgefahr keine größere Wassermenge aus der Hausleitung bis zum Eintreffen der Feuerwehr entnommen werden. Auf die wachsende Ausdehnung der Versorgung mit unbeschränkter Entnahme sowohl in England als auch in Nordamerika wurde bereits hingewiesen, und man geht wohl nicht fehl in der Annahme, daß in nicht ferner Zeit das sogenannte englische System, d. h. die Versorgung mit Hausbehältern, nur noch zu den Ausnahmen gehören wird. Aus diesem Grunde erscheint es auch nicht mehr erforderlich, sie näher zu besprechen.

Das Nämliche gilt von der Versorgung mit beständigem Zufluß, bei welcher das Wasser der Entnahmestelle durch eine Mündung von bestimmtem Querschnitt (einen sogenannten Eichhahn) ununterbrochen und gleichmäßig zufließt. Auch hier sind Sammelgefäße nicht zu entbehren, weil sich die für den Tagesverbrauch zugemessene Wasserlieferung auf die ganze Betriebszeit verteilt und deshalb die Entnahme größerer Mengen zu lange Zeit in Anspruch nimmt. Infolge des beständigen Zuflusses behält das Wasser jedoch eine gewisse Frische; ferner kann die Leistungsfähigkeit des Rohrnetzes geringer sein, und man erlangt eine besonders für die Tätigkeit der Pumpen schätzenswerte Gleichmäßigkeit des Betriebes, die es auch gestattet, den Hochbehälter fortfallen zu lassen. Diesen Vorteilen stehen jedoch die höheren Anlagekosten der Hauseinrichtungen, die geringere Bequemlichkeit in der Benutzung und namentlich auch die in der Art der Abgabe beruhende Wasserverschwendung entgegen.

Zu berücksichtigen ist ferner die Wasserabgabe durch öffentliche Straßenbrunnen. Gegen sie spricht einerseits die Erwägung, daß die ihnen entnommene Wassermenge ohne Vergütung abgegeben wird; anderseits ist es aber wieder wichtig, die Wasserleitung auch für das Straßenleben segensreich und nutzbringend zu machen. Bei einzelnen Städten hat, obwohl die Entwicklung der häuslichen Anlagen stetig fortgeschritten ist, die Zahl der Entnahmestellen auf der Straße zugenommen. In Berlin wurden Wasserständer erst im Cholerajahr 1892 und zwar zunächst nur zu dem Zwecke eingeführt, der Schifferbevölkerung auf der Spree und den Schiffahrtskanälen Gelegenheit zur Entnahme von gesundem Trinkwasser zu bieten.

In kleineren Orten findet man ab und zu die Einrichtung, daß das zugeleitete Wasser nur durch öffentliche Straßenbrunnen zur Verteilung gelangt und von einer Versorgung der Häuser Abstand genommen wird. Auch in einzelnen Städten mit getrennter Zuführung von Trink- und Brauchwasser ist die Anordnung getroffen, daß man, um die doppelte Ausführung der Leitungen nach und in den Häusern zu ersparen, nur das in größerer Menge benötigte Brauchwasser in die Häuser einführt, während das Trinkwasser öffentlichen Straßenbrunnen entnommen wird.

In der nachstehenden Tabelle ist die Anzahl der Lauf brunnen und Wasserständer für 45 Städte angegeben und zwar für die Jahre 1890/91, 1897/98 und 1909/10.

Diese Tabelle zeigt bezüglich der Zahl der öffentlichen Laufbrunnen und Wasserständer in den verschiedenen Städten ein sehr wechselndes Bild. Einzelne Städte haben die Anzahl der Straßenbrunnen stetig, wenn auch langsam vermehrt, andere haben die Anzahl vermindert und in einzelnen Städten sind dieselben im Laufe der Jahre ganz abgeschafft worden. Jedenfalls scheint der Schluß gerechtfertigt, daß

mit der allgemeinen Einführung der Wasserleitung in die Häuser das Bedürfnis nach öffentlichen Straßenbrunnen abgenommen hat und daß diesen heute nur mehr eine beschränkte Wirksamkeit zukommt.

Anzahl der Laufbrunnen und Wasserständer.

Lfd.

Nr.

Ort

Laufbrunnen

und

Wasserständer

Bemerkungen

Lfd.

Nr.

Ort

Laufbrunnen

und

Wasserständer

Bemerkungen

1890/ 1897/ 1909/ I 1891 1898 1910

1890/ 1897/ 1909/ 1891 1898 1910

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Annaberg . Bamberg . . Barmen. . . Basel. . . . Berlin . . . Bochum . . Bonn.... Braunschweig Breslau. . . Cannstadt . Chemnitz . . Cleve . . . Colmar . . . Darmstadt . Dessau . . .

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17    Dresden .

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20    Eisenach .

21    Elberfeld . .

22    Freiburg . .

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nur in den Häfen von Ivuhrort und Duisburg

23    Gotha . . .

24    Halle a. S. .

25    Hamburg . .

26    Hannover. .

27    Karlsruhe. .

28    Kiel ....

29    Königsberg .

30    Lübeck. . .

31    Magdeburg .

32    Mannheim .

33    Mülheim-Deutz

34    M.-Gladbach

35    Münster . .

36    ' Nürnberg . .

37    Osnabrück .

38    Posen . . .

39    Stettin . . . 40, Straßburg. .

41    Stuttgart . .

42    Trier. . . .

43    Wiesbaden .

44    Worms . . .

45    Zürich . . .

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10

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19

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Für die Projektierung neuer Anlagen wird man nach den heutigen Erfahrungen nur mit der unbeschränkten Wasserabgabe in den Häusern zu rechnen haben. Die Abgabe mittels Straßenbrunnen kommt nur für besondere örtliche Verhältnisse und ausnahmsweise bei kleineren Gemeinden in Betracht, deren wirtschaftliche Verhältnisse eine ausreichende Versorgung durch Einleitung des Wassers in die Häuser nicht

gestatten.

Angesichts der großen Wichtigkeit der Wasserversorgung und des bedeutenden öffentlichen Interesses an der gedeihlichen Durchführung derselben hat das Kaiserliche Reichsgesundheitsamt eine vom Bundesrat in seiner Sitzung vom 16. Juni 1906 genehmigte »Anleitung für die Einrichtung, den Betrieb und die Überwachung öffentlicher Wasserversorgungsanlagen, welche nicht ausschließlich technischen Zwecken dienen« sowie »Erläuterungen« dazu erlassen. Diese »Anleitung« nebst »Erläuterungen«, denen für Preußen noch eine von den Ministern der geistlichen, Unterrichts-und Medizinalangelegenheiten und des Innern im Einvernehmen mit den Ministern für Landwirtschaft, Domänen und Forsten, für Handel und Gewerbe und der öffentlichen

Arbeiten erlassene »Preußische Anweisung« beigegeben ist, stellen nicht bindende Vorschriften dar, die strikte zu befolgen sind, sondern dieselben sind nur als Vorschläge im Interesse der gedeihlichen Ausführung solcher Anlagen anzusehen.

Obwohl die »Anleitung«, die »Erläuterungen« dazu und auch die »Preußische Anweisung« übersichtlich zusammengefaßt veröffentlicht *) sind, soll die Anleitung für die Einrichtung doch nachstehend wiedergegeben werden, da dieselbe eine Richtschnur für die Anordnung von Wasserwerken, insbesondere für kleinere Verhältnisse gibt.

1. Wahl des Wassers.

1. Behufs Gewinnung eines Maßstabes für die an eine Wasserversorgungsanlage zu stellenden Anforderungen ist der Gesamtbedarf an Wasser für die Gegenwart und eine nicht zu ferne Zukunft festzustellen²). Sodann ist der Ort und die Beschaffenheit der verschiedenen in der betreffenden Gegend in genügenden Mengen zugänglichen, für Trink- und Gebrauchszwecke geeigneten Wässer zu ermitteln.

2.    Für die Entscheidung, ob ein Wasser und welches Wasser zur Versorgung herangezogen werden soll, kommen in Betracht:

a)    die Wasserbeschaffenheit (Nr. 3 bis 8),

b)    die Wassermenge (Nr. 9 und 10).

3.    Das zur Verwendung kommende Wasser muß frei sein von Krankheitserregern und solchen Stoffen, welche die Gesundheit zu schädigen geeignet sind; auch soll die Sicherheit geboten sein, daß das Wasser solche nicht in sich aufnehme (vgl. auch Nr. 11 bis 13)³). Das Wasser soll möglichst farblos, klar, gleichmäßig kühl, frei von fremdartigem Geruch und Geschmack, kurz von solcher Beschaffenheit sein, daß es gern genossen wird.

4.    Diejenigen Krankheiten, welche durch Oberflächen-, wie auch durch Grund- und Quellwasserverbreitetwerden können, sind in erster Linie Typhus und Cholera; unter Umständen kommen auch die Ruhr, die Weilsche⁴) Krankheit, tierische Schmarotzer und Milzbrand (bei Tieren) in Betracht. Auch wird von manchen angenommen, daß Epidemien von Brechdurchfällen durch verunreinigtes Trinkwasser entstehen.

Führt ein zufließendes Quell- oder Grundwasser bei sachgemäßer Probeentnahme dauernd oder zu Zeiten mehr als vereinzelte Bakterien, so ist das ein Zeichen, daß die Bodenfiltration an der einen oder der andern Stelle oder in weiteren Gebieten nicht ausreicht. Eine Gefahr liegt alsdann vor, wenn das schlecht filtrierende Gebiet der Verunreinigung durch menschliche Schmutzstoffe ausgesetzt ist; sie kann unter Umständen auch bei Verunreinigung durch tierische Schmutzstoffe vorhanden sein. In dem ruhenden oder langsam sich erneuernden Wasservorrate von Brunnen, Quellstuben, Sammelbehältern und dergleichen findet erfahrungsgemäß eine gewisse Vermehrung von Bakterien statt, welcher, sofern das zufließende Wasser einwandfrei ist und die Behälter gegen Verunreinigung von außen geschützt sind, eine Bedeutung für die Bewertung des Wassers nicht beizumessen ist.

o. Trübungen in einem Quell- oder Grnndwasser, die auf Erdteilchen beruhen, sind an sich ungefährlich, aber sie können, ähnlich wie die Bakterien, andeuten, daß ungenügend filtriertes Wasser eindringt. Feste Gesteine geben trübende Teilchen in der Regel nicht ab.

Ebenso können kleine Wasserpflanzen und -tiere oder Luftblasen ein Anzeichen für ungenügende Bodenfiltration sein.

Das

6. Größere Temperaturschwankungen weisen beim Grund- und Quellwasser darauf hin, daß Oberflächenwasser rasch und in erheblicher Menge dem unterirdischen Wasser zufließt. Gleichbleiben der Temperatur aber schließt das Vorhandensein solcher Zuflüsse noch nicht mit Sicherheit aus.

l) Dr. Eudolf Abel: Die Vorschriften zur Sicherung gesundheitsgemäßer Trink- und Nutzwasser

versorgungen.

²)    Vgl. hierzu auch Ziffer 9.

3)    S. S. 176 ff.

⁴)    Die in den amtlichen Veröffentlichungen gebrauchte Schreibart »WeyIsche Krankheit* ist irrig (vgl. Weil, Zeitschrift für Hygiene Bd. 12 S. 525).

7. Die chemische Beschaffenheit eines Wassers hängt ab von der Art und Beschaffenheit des Bodens, auf und in dem es sich befindet und den es durchflossen hat. Mineralische und organische Stoffe sollen in dem Wasser höchstens in solcher Menge enthalten sein, daß sie den Genuß und Gebrauch nicht stören. Kochsalzarme und weiche Wässer sind im allgemeinen den kochsalzreichen und harten Wässern vorzuziehen. Örtliche Anhäufungen größerer Mengen von organischen Stoffen, von Chloriden, von schwefelsauren, kohlensauren, salpetrigsauren und salpetersauren Salzen namentlich der Alkali- und Erdalkalimetalle, sowie von Salzen des Ammoniums im Wasser können auf das Vorhandensein einer Infektionsgefahr oder unappetitlicher Verunreinigungen hinweisen. Unter Berücksichtigung der Verhältnisse an Ort und Stelle ist unter Umständen durch Versuche zu entscheiden, ob die Mutmaßung richtig ist. An sich sind die vorgenannten Stoffe in den Mengen, in welchen sie im Wasser in der Regel gefunden werden, gesundheitlich nicht schädlich.

Nachteilig ist es, wenn ein Wasser die Eigenschaft hat, die Materialien der Leitung (Fassungen, Sammelbehälter, Leitungsrohre) anzugreifen, insbesondere kann die Eigenschaft, Blei zu lösen, unmittelbar zu Gesundheitsschädigungen führen. Bleiröhren sind deshalb von der Verwendung auszuschließen, wenn das Wasser die Eigenschaft besitzt, dauernd Blei aus den Röhren aufzunehmen. Natürliche färbende Stoffe (Huminstoffe), sowie ein etwa vorhandener Eisen- oder Mangangehalt können ein Wasser unansehnlich machen und seinen Genuß und Gebrauchswert herabsetzen; jedoch lassen sich diese Fehler in der Regel bis zu einem nicht mehr störenden Grade beseitigen.

8.    Oberflächenwasser oder durch Kanäle, Spalten oder ungenügend filtrierende Schichten mit der Erdoberfläche in Verbindung stehende Wässer des Untergrundes (von der Erdoberfläche aus verunreinigtes Grund- und Quellwasser) entsprechen meistens den Anforderungen unter Nr. 3¹) nicht, insofern als Krankheitserreger und Verunreinigungen unter Umständen in das Wasser hinein gelangen können und als die Temperatur ungleichmäßig sein kann.

Die Temperaturschwankungen lassen sich nur wenig ausgleichen. Durch geeignete Verfahren können die schwebenden Teilchen entfernt und die etwa vorhandenen Krankheitserreger soweit beseitigt werden, daß eine Gefahr praktisch nicht mehr in Frage kommt.

9.    Das durch die Anlage zu liefernde Wasser muß für die Gegenwart und eine nicht zu ferne Zukunft den Bedarf an Wasser zu jeder Tages- und Jahreszeit mit voller Sicherheit zu decken vermögen. Auch in der weiteren Entwicklung ist dem sich steigernden Bedarfe rechtzeitig und zwar vor dessen Eintritt Rechnung zu tragen.

10.    Der Grundsatz einer einheitlichen Versorgung ist möglichst überall durchzuführen. Ist es in Ausnahmefällen nicht möglich, eine für alle Zwecke ausreichende Menge von Wasser nach Maßgabe der vorstehenden Anforderungen zu beschaffen, so muß mindestens das Trink- und Hausgebrauchswasser den Anforderungen entsprechen.

Zwingen die Verhältnisse zur Anlage einer besonderen Leitung für Betriebswasser (d. h. Wasser zum Straßenwaschen, Feuerlöschen, Gartenbesprengen, Wasser für gewisse Betriebe, Kesselspeisewasser, Industriewasser und ähnliches), so ist sie von der Trink- und Hausgebrauchswasserleitung vollständig getrennt zu halten und sind, falls das Betriebswasser gesundheitsschädliche Nachteile bietet, die Zapfstellen so einzurichten und anzulegen, daß eine mißbräuchliche Benützung für Trink- und Hausgebrauchszwecke tunlichst verhindert wird.

2. Bildung eines Schutzbezirkes.

11.    Sowohl bei Quell- und Grundwasser- als auch bei Oberflächenwasseranlagen kann die Sicherung eines Schutzbezirkes notwendig werden, einerseits um das Abgraben oder eine sonstige schädigende Entnahme oder Ableitung zu verhindern, anderseits um eine Infektion, Vergiftung oder Verunreinigung des Wassers zu verhüten.

12.    Die Größe, Gestalt und Lage des Schutzbezirkes ist den jeweiligen örtlichen Verhältnissen entsprechend nach Anhörung von Sachverständigen (Geologen, Wasserversorgungsingenieure, Chemiker, Hygieniker usw.) festzusetzen.

13.    Soweit geeignete Wassergewinnungsstellen oder Schutzbezirke nicht freihändig zu Eigentum erworben oder in einer anderen, dauernd sicheren Weise geschützt werden können, empfiehlt es sich, die Verleihung des Enteignungsrechts zu beantragen.

Unter Umständen gewährt der Erlaß polizeilicher Anordnungen, durch welche innerhalb eines Schutzbezirkes tiefere Aufgrabungen, Schürfungen, Ausbaggerungen, Steinbrüche, Bergbau usw., die Erzeugung, Ansammlung oder Lagerung nachteilig auf das Wasser einwirkender Stoffe oder die Einleitung häuslicher, städtischer oder industrieller Abwässer in Gewässer verboten oder beschränkt werden, ausreichenden Schutz. Auch läßt sich bei Flurregulierungen oft von vornherein ein Schutzbezirk schaffen.

Es liegt im Interesse der öffentlichen Gesundheitspflege, daß Anträge auf Erteilung des Enteignungsrechts zur Erwerbung von geeigneten Wassergewinnungsstellen und Schutzbezirken oder auf Erlaß der im Abs. 2 bezeichneten polizeilichen Anordnungen tunlichst Berücksichtigung finden.

¹

Siehe S. 175.

3. Einrichtung der Anlage.

14.    Die Anlage selbst muß so eingerichtet und beschaffen sein, daß sie, sofern ein gesundheitlich einwandfreies Wasser geschöpft wird, dieses nicht verschlechtert, sofern aber nur ein gesundheitlich bedenkliches oder sonstwie nicht einwandfreies Wasser zur Verfügung steht, dieses in ein unschädliches und billigen Ansprüchen genügendes Wasser umwandelt.

15.    Quell- und Grundwasseranlagen sind so anzulegen und einzurichten, daß Krankheitserreger oder Verunreinigungen nicht eindringen können.

Demgemäß sind Sammelröhren, Sammelstollen, Sammelgalerien, Kessel-, Röhren-, artesische Brunnen, Quellfassungen, Sammelschächte, Sammelbrunnen, Revisionsschächte, kurz alle wassersammelnden, wasserführenden und wasserhaltenden Bauwerke der Gewinnungsanlage so einzurichten, daß nur das zur Erschließung und Benutzung vorgesehene Wasser gefaßt, dagegen jedes Tagewasser oder wilde Wasser oder sonstige Verunreinigungen, namentlich durch den menschlichen Verkehr, sicher und dauernd ferngehalten werden.

Die Saugleitungen der Pumpen und die Heberleitungen müssen mit den Brunnen derartig verbunden werden, daß kein anderes als das zur Erschließung vorgesehene Wasser in die Brunnen oder Leitungen eintreten kann.

Zur Reinigung (Spülung) der Anlagen sind tunlichst Entleerungsvorrichtungen vorzusehen. Etwaige Anlagen zum Ausgleich des Luftdrucks sind hygienisch einwandfrei einzurichten.

Wenn mehrere Brunnen, Stollen, Quellfassungen oder ähnliche Einrichtungen angelegt werden, müssen sie, soweit angängig, einzeln ausschaltbar gemacht werden.

16.    Anlagen, welche Oberflächenwasser oder ein der Infektionsgefahr ausgesetztes Grundoder Quellwasser verarbeiten, sind so einzurichten, daß die im Rohwasser etwa vorhandenen Krankheitserreger beseitigt werden und neue nicht hineingelangen (vgl. Nr. 15).

vom

Die in den »Grundsätzen zur Reinigung von Oberflächenwasser durch Sandfiltration 13. Januar 1899 (vgl. Veröffentlichungen des Kaiserlichen Gesundheitsamtes, Jahrgang 1899, S. 107) enthaltenen Bestimmungen werden hierdurch nicht berührt.

17.    Es sind Einrichtungen zu treffen, durch welche Färbungen und Trübungen des Wassers sowie Fehler im Geschmack und Geruch beseitigt oder wenigstens auf ein erträgliches Maß herabgedrückt werden (vgl. Nr. 7 Abs. 2), ohne daß Verschlechterungen des Wassers in anderer Hinsicht eintreten.

Sämtliche Lüftungseinrichtungen dieser Anlage sollen mit Drahtgewebe oder auf andere Art abgeschlossen sein. Die zum Begehen der Anlagen erforderlichen Laufplanken, Gänge usw. sind zu wasserdichten Rinnen auszubilden, welche eine Reinigung ohne eine Beschmutzung des Filter- oder Lüfterwassers gestatten.

18. Alle Behälter für reines und gereinigtes Wasser müssen so eingerichtet sein, daß das Wasser gegen Verunreinigungen und Infektionen völlig gesichert ist, daß die Behälter leicht gereinigt werden können, und daß tunlichst Wasserumlauf in ihnen stattfindet. Die Behälter und Rohre müssen so tief liegen oder so eingedeckt sein, daß das darin befindliche Wasser von der Tagestemperatur möglichst wenig beeinflußt wird. Die Rohrleitungen müssen so beschaffen sein, daß ein Eindringen von Schmutz und Krankheitskeimen ausgeschlossen und ein guter Wasserumlauf gewährleistet ist. Eine ausgiebige Spülung des Rohrnetzes soll möglich sein.

Auch müssen Einrichtungen getroffen sein, um Proben des Wassers zum Zwecke der Untersuchung sachgemäß entnehmen zu können.

12

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

4. Pläne, Bauausführung und Abnahme.

19. Die Durchführung der vorstehenden Grundsätze erscheint nur dann gesichert, wenn die für eine Neuanlage oder eine größere Erweiterung einer bestehenden Anlage ausgearbeiteten Pläne vor der Ausführung, der Bau während der Ausführung und die fertigen Anlagen vor der Inbetriebnahme seitens der Behörde einer sachverständigen Prüfung in hygienischer Hinsicht unterworfen werden.

Im Anschluß an diese Anleitungen sollen nachstehend noch die »Grundsätze für Anlage und Betrieb von Grund-(Quell-)Wasserwerken« wiedergegeben werden, welche durch eine Kommission von Ministerial-Kommissaren, Vertreter des Deutschen Vereins von Gas- und Wasserfachmännern und die Königliche Landesanstalt für Wasserhygiene festgesetzt worden sind, da diese Grundsätze allenfalls geeignet erscheinen, für die Anordnung und den Betrieb von Wasserwerken beachtenswerte Richtlinien zu geben.

A) Anlage.

1. Wasserbedarf. Der Wasserbedarf ist nach den örtlichen Verhältnissen (Einwohnerzahl, Viehzahl, Industrie, Bevölkerungszuwachs usw.) festzustellen.

Die so ermittelte Wassermenge muß in dem in Aussicht zu nehmenden Erschließungsgebiet zu allen Jahreszeiten sicher vorhanden sein, wobei indes besonderen Verhältnissen Rechnung zu tragen ist.

2. Wasserbeschaffenheit. Von dem zu Trink- und Wirtschaftszwecken in Aussicht genommenen Wasser muß gefordert werden, daß dasselbe

a)    keine für Menschen oder Tiere schädlichen Bestandteile enthält,

b)    zum Genuß anregt.

Falls ein Wasser der letzteren Forderung nicht genügt, ist eine Verbesserung desselben in dieser Richtung anzustreben. Von einer derartigen Verbesserung kann nur dann abgesehen werden, wenn sie sich als praktisch nicht durchführbar erweist.

In physikalischer Beziehung ist erforderlich, daß das Wasser klar und möglichst farblos ist und keinen unangenehmen Geruch oder Geschmack hat. Die Temperatur desselben soll keine zu großen Schwankungen aufweisen.

In chemischer Beziehung soll das Wasser eine Zusammensetzung zeigen, wie sie bei zweifellos nicht verunreinigten Grund-(Quell-)Wässern der in Frage kommenden Gegend beobachtet wird. Die Menge der mineralischen und organischen Bestandteile darf die Beschaffenheit des Wassers für die verschiedenen Zwecke nicht nachteilig beeinflussen. Abweichungen in der Zusammensetzung müssen sich in unbedenklicher Weise erklären lassen.

Etwaige metallauflösende Fähigkeiten des Wassers (insbesondere gegenüber Blei) sind mit Rücksicht auf die bei der Wasserleitung zu verwendenden Materialien besonders festzustellen.

Bei etwaigem Eisen- oder Mangangehalt ist die Gefahr von stärkeren Verschlammungen und Inkrustationen der Röhren zu beachten.

Auch auf die Härte des Wassers ist Rücksicht zu nehmen.

In bakteriologisch-mikroskopischer Beziehung darf das zu verwendende Wasser keine Organismen bezw. leblose Bestandteile enthalten, welche auf eine unzulässige Verunreinigung desselben, namentlich eine solche durch menschliche oder tierische Abfallstoffe, hindeuten.

Auch wenn ein Wasser bereits der Versorgung dient und angeblich keine gesundheitlichen Schädigungen verursacht hat, so ist es doch vor seiner weiteren dauernden Verwendung auf vorstehende Grundsätze hin zu prüfen; die Untersuchung ist zu wiederholen, wenn die einmalige Untersuchung nach Lage der örtlichen Verhältnisse kein abschließendes Urteil gestattet.

3.    Notwendige Beschaffenheit des Grundwasserträgers. Der Grundwasserträger muß eine geeignete geologische Beschaffenheit und eine genügend große räumliche Ausdehnung besitzen.

Falls durch die gewöhnlichen hydrologischen Vorarbeiten der Einfluß des Grundwasserträgers auf die Wasserbeschaffenheit und Wassermenge nicht in zweifelsfreier Weise festgestellt werden kann, so empfiehlt sich die Zuziehung eines Geologen.

4.    Sicherheit des Grundwasserträgers gegen Verunreinigungen von der Ober

fläche.

b) Ist die Überlagerung über dem Grundwasserspiegel nur von geringer Stärke oder an sich für eine genügende Filtrationswirkung nicht geeignet, so muß die Oberfläche des Grundwasserträgers auf eine jeweils erforderliche Ausdehnung als Schutzgebiet behandelt werden; dasselbe ist von der Bebauung mit Wohnstätten, sowie von der Düngung mit menschlichen oder tierischen Abfallstoffen und nach Möglichkeit vom Verkehr, der Beweidung und dergl. freizuhalten.

a) Sind Verunreinigungen des Geländes über dem Grundwasserträger nach Maßgabe der örtlichen Verhältnisse nicht vollständig auszuschließen, so ist gegebenenfalls Vorsorge zu treffen, daß eine nachteilige Beeinflussung des Grundwassers, z. B. durch Hochwasser usw., nach Möglichkeit vermieden wird.

Verunreinigte Zuflüsse, die das Schutzgebiet nach Maßgabe der örtlichen Lage treffen könnten, sind, wenn möglich, außerhalb desselben abzuführen, anderenfalls in undurchlässigen Köhren oder Gerinnen durch das Gebiet hindurch abzuleiten.

Die Möglichkeit der Durchführung dieser Maßnahmen ist durch Vertragssicherung, Geländeerwerb oder dergl. zu gewährleisten.

Es liegt im Interesse der öffentlichen Gesundheitspflege, daß Anträge auf Erwirkung des Enteignungsrechtes zur Förderung von Wasserversorgungszwecken weitgehendste Unterstützung finden.

o. Allgemeine hygienische Anforderungen an die Bauwerke. Zu sämtlichen Anlagen, soweit sie mit dem Wasser in Berührung kommen, ist möglichst solches Material zu verwenden, welches von dem Wasser nicht zerstört wird und seinerseits auf die Wasserbeschaffenheit keinen nachteiligen Einfluß auszuüben vermag.

Diese Anlagen sind so auszuführen, daß Temperaturbeeinflussungen des Wassers in denselben möglichst vermieden werden.

Zugänge, Lichtöffnungen, Lüftungsvorrichtungen, Ausmündungsöffnungen von Leer- und Überläufen müssen nach Möglichkeit gegen das Eindringen von Fremdkörpern (Staub, Insekten, Vögeln usw.) geschützt sein.

Jeder mittelbaren oder unmittelbaren Verunreinigung des Wassers in den Anlagen ist durch entsprechende bauliche Anordnung nach Möglichkeit vorzubeugen.

Dies gilt insbesondere von Einrichtungen, soweit sie zum Begehen der Bauwerke überhaupt notwendig sind, sowie von sämtlichen Ausrüstungen derselben, wie Schiebern, Schwimmervorrichtungen, Wasserstandszeigern, Thermometern, Probeentnahmevorrichtungen usw.

Für Reinigung und Spülung der Anlageteile, welche mit dem Wasser in Berührung kommen können, sind entsprechende Vorkehrungen zu treffen.

6. Besondere Anforderungen an Wasserfassungs- und Förderungsanlagen. Sämtliche Wasserfassungs- und Förderungsanlagen sind derartig zu gestalten, daß nur das zur Erschließung vorgesehene Wasser in dieselben eintreten kann. Sie dürfen nur in dem Bereiche dieses Wassers mit Eintrittsöffnungen versehen sein und sind derartig zu überdecken, daß eine nachteilige Beeinflussung des erschlossenen Wassers durch Zudrang von Tageswasser ausgeschlossen wird.

Der Zutritt fremder Wässer, insbesondere Sickerwässer, an den bis zur Oberfläche reichenden Teilen der Anlage ist durch Abschluß und Abdichtung der entsprechenden Teile dieser Anlagen auszuschließen.

7.    Besondere Anforderungen an Anlagen zum Zweck der Verbesserung der Wasserbeschaffenheit. Anlagen zum Zwecke der Enteisenung, Entfärbung, Weichmachung, Temperaturveränderung und dergl. sind möglichst in abgeschlossenen Räumen oder Behältern anzuordnen, so daß eine möglichst große Sicherheit gegen Verunreinigung des Wassers geschaffen wird.

Die hierbei zur Verwendung kommenden Chemikalien müssen derart sein, daß eine nachteilige Beeinflussung des Reinwassers nicht erfolgen kann.

8.    Besondere Anforderungen an Wasseraufspeicherungsanlagen. Die Wasseraufspeicherung ist derart anzuordnen, daß das aufgespeicherte Wasser keine nachteilige Veränderung für den Gebrauch erfährt.

Durch entsprechende Anordnung von Zu- und Abfluß an den Behältern ist es möglichst anzustreben, daß der gesamte Wasserinhalt gleichmäßig erneuert wird.

Zur Ermöglichung von Reparaturen sind Vorkehrungen zu treffen, welche gestatten, den Behälter zu entleeren und aus dem Betrieb auszuschalten.

9.    Besondere Anforderungen an die Wasserverteilung. Die zur Wasserverteilung dienenden Anlagen, insbesondere Hausanschlüsse, sind derart anzuordnen, daß eine nachteilige Beeinflussung des Wassers im Zuleitungsrohr möglichst ausgeschlossen erscheint.

12*

Bleiröhren sind von der Verwendung auszuschließen, wenn das Wasser die Eigenschaft besitzt, dauernd Blei aus den Böhren aufzunehmen, und daraus Gesundheitsschädigungen zu erwarten sind.

B) Betrieb.

Es ist zweckmäßig, die aufgespeicherten, geförderten und verbrauchten Wassermengen täglich

zu notieren.

Zur Feststellung der dauernd einwandfreien Beschaffenheit des Wassers ist Kontrolle durch periodische Untersuchungen erforderlich.

Die Häufigkeit derselben richtet sich nach den besonderen Verhältnissen; in kritischer Zeit hat eine vermehrte Kontrolle stattzufinden.

Im Innern von Bauwerken, welche während des Betriebes mit dem Wasser in Berührung kommen können, sind zu allen Betriebsarbeiten nur saubere Werkzeuge zu benutzen, die in gesonderten Bäumen aufzubewahren sind.

Nach Beendigung dieser Arbeiten sind die hierbei in Frage kommenden Teile der Anlage kräftig zu spülen.

Für diese Arbeiten ist den Arbeitern besonderes Schuhzeug zu halten.

Ist bei der Begehung einer Betriebsanlage die direkte Berührung mit dem Wasser nicht zu vermeiden, so müssen die betreffenden Betriebsleute mit wasserdichter, besonders hierzu vorzuhaltender Bekleidung versehen werden.

Zu Betriebsarbeiten dieser Art sind nur Leute zu verwenden, deren Gesundheitszustand zu Bedenken keinen Anlaß gibt.

Die nun folgenden Erörterungen der Anordnung von Wasserwerken im allgemeinen beziehen sich nur auf die Bestimmung der örtlichen Lage und der durch die Leistungsfähigkeit bedingten Hauptabmessungen der einzelnen Bauglieder; die baulichen Einzelheiten sind den Kapiteln III und IV Vorbehalten. Den eigentlichen Ausführungen über Anordnung von Wasserwerken soll eine kurze theoretische Behandlung der Bewegung des Wassers in offenen und geschlossenen Leitungen und die Grundzüge für die Berechnung von Bohrleitungen vorausgeschickt werden.

§ 2. Bewegung des Wassers in offenen und geschlossenen Leitungen.

Die Bewegung des Wassers in offenen Leitungen, Flüssen und Kanälen ist an anderer Stelle¹) dieses Handbuches eingehend behandelt, so daß im nachstehenden von einer Erörterung derselben abgesehen und in der Hauptsache auf die Bewegung d^s Wassers in geschlossenen oder Rohrleitungen näher eingegangen werden soll.

1. Widerstände bei der Bewegung des Wassers.

Bewegt sich eine gewisse Wassermenge Q in der Zeiteinheit mit der mittleren Geschwindigkeit v in einem vom Wasser erfüllten Querschnitte F, so ist zur Überwindung der Bewegungswiderstände bei der Zurücklegung eines Weges von der Länge l die Druckhöhe h erforderlich.

Bei der Bewegung in offenen Leitungen (Abb. 1) entspricht diese Widerstandshöhe h dem Höhenunterschied der Sohle zwischen dem Anfangs- und dem Endpunkte des Weges l, bei der Bewegung in Rohrleitungen, die unter Druck stehen (Abb. 2), dem Unterschied zwischen der Druckhöhe im Anfangs- und jener im Endpunkte der Strecke l. h

Den Quotienten y oder den Druckverlust auf die Einheit des Weges bezogen, nennt man das Gefälle J der Wegstrecke l. Bezeichnet man mit U den vom Wasser

benetzten Umfang des vom Wasser erfüllten Querschnittes F, mit R =

radius, hydraulischer Radius oder hydraulische Tiefe genannt, den Quotienten aus dem vom Wasser erfüllten Querschnitt und dem vom Wasser benetzten Umfang, mit

V = die mittlere Geschwindigkeit im Querschnitte F, das ist den Quotienten

aus der pro Zeiteinheit durchfließenden Wassermenge Q und dem vom Wasser erfüllten Querschnitte F, mit c einen von der Beschaffenheit der Wände, dem Profilradius und der Geschwindigkeit abhängigen Erfahrungskoeffizienten, auch Reibungskoeffizient oder Ge-schwindigkeitsbeiwert genannt, so gilt

Abb. 2.

ZT

Profil-

Abb. 1.

f-i

f ¹

¹ K—

->i

zwischen dem zur Überwindung der Bewegungswiderstände erforderlichen Gefälle J und der mittleren Geschwindigkeit v die Grundgleichung

V = C VÏTJ.

Aus dieser Gleichung bestimmt sich das Gefälle J zu

(1)

v²

(2)

Der durch die Bewegungswiderstände verursachte Gefällsverlust, auch ReibungsVerlust genannt, ist proportional dem Quadrate der Geschwindigkeit, also proportional der Ge-

. Man wird da-

schwindigkeitshöhe und umgekehrt proportional dem Profilradius

her, soweit man in der Lage ist, frei wählen zu können, Profilen mit möglichst großem Profilradius den Vorzug geben.

In Rücksicht darauf, daß der Geschwindigkeitsbeiwert c auch von v abhängig

v²

c²

ist, kann man allgemein den Quotienten chung (2) in folgender Form schreiben:

als Funktion von v auffassen und Glei-

Ersetzt man in den Gleichungen 1 und 2 die Geschwindigkeit durch den Quotienten

^ so erhält man die nachstehenden Gleichungen:

Q — c - F ■ V R ■ J

1 ü_

c² F^

■QF

(3)

(4)

Für die Bewegung des Wassers in geschlossenen Rohrleitungen mit kreisförmigem Querschnitt vom Durchmesser d gestalten sich die obigen Grundgleichungen wie folgt:

(la)

!’= 2

%Vd^J

4 t’²

d    c²    d

i-f(v)

(2 a)

Q = c-~-Yds-J J=_l_ .64 Ö²

ßl jjlt (jh

Aus den Gleichungen 2a und 4a erhält man den Durchmesser d entweder durch v und J, oder durch Q und J, wie folgt bestimmt:

4r² 1    4

~W'7 ~ J ’f(v)

d=i/T^M

y c² Tr² y j ■

(3 a)

(4a)

(5|

(6)

Für die Bestimmung des Geschwindigkeitsbeiwertes e sind eine Reihe von Formeln entwickelt worden und zwar zum Teil auf Grund eingehender Versuche. Im nachstehenden sollen nur die Formeln behandelt werden, die für die Berechnung von Kanälen und Rohrleitungen Anwendung gefunden haben und noch finden.

Ey tel wein¹) nimmt den Bei wert c als konstant an und setzt denselben

c = 50,9,

also

50,9 VR ■ J.

v =

Für Rohre von kreisrundem Querschnitt erhält man

(7)

Wyrj Q = 19,978 VdV-J.

Rundet man die vor dem Wurzelzeichen stehende Zahl auf 20 ab, so erhält man:

(7 a)

Q = 20 Vd*-J

(7b)

(R) M

\20/ ds

(7 c)

S| h-

(7 dl

Entwickelt man in der Gleichung 2 a

f(vj

den Ausdruck f (v) in eine Reihe mit aufsteigenden Potenzen von v, also

0 Geschichtliche Angaben über die Entwickelung der Theorie der Bewegung des Wassers in Rohrleitungen finden sich u. a. in Rühlmanns Hydromechanik 1880, S. 496 u. f.; ferner in der Studie von Frank: Die Formeln über die Bewegung des Wassers in Röhren, Zivilingenieur 1881, Heft 3, sowie in der Abhandlung von W. R. Ivutter: Die neuen Formeln für die Bewegung des Wassers in Kanälen und regelmäßigen Flußstrecken, 2. Aull. Wien 1877 (Abdruck einer gleichlautenden Veröffentlichung in der Allg. Bauz. 1870).

f(v) = av -f- ßv² + yv³ +

so erhält man bei Vernachlässigung der Glieder mit höheren Potenzen von v den Näherungsausdruck

(8)

f (v) = av + ßv²

und durch Einsetzen dieses Wertes in die Gleichung

erhält man:

.=1/^

\ a + (iv

■îa,

(9)

Prony hat durch Versuche die beiden Koeffizienten a und ß bestimmt zu

a = 0,00001733, ß = 0,00 034 823.

In der Pronyschen Formel ist der Beiwert c nicht mehr konstant, sondern von der Geschwindigkeit v abhängig.

Dupuit geht in seinem Werke²), das man mit Recht heute noch als klassisch bezeichnen darf, von der für Rohrleitungen geltenden Gleichung 2a aus, führt in dieselbe für f (v) den Wert aus vorstehender Gleichung 8 ein und erhält:

j (av + ßv²).

Ersetzt man in dieser Gleichung die Geschwindigkeit v durch den Quotienten aus Wassermenge und Querschnitt, setzt also v —

7tdv

16 Q_ 64 0\

7t    7t²' d⁵ ’

so erhält man

durch Einsetzen der Pronyschen Werte für a und ß ergibt sich unter Abrundung der Zahlenwerte :

1 Q

11000 "d*

Im Interesse der besseren Verwendbarkeit vereinfacht Dupuit diese Gleichung durch Vernachlässigung des ersten Gliedes und gelangt so zu der Formel:

Q\² 1

20/

1 0²

400 d& *

(10)

(H)

die allgemein als die Dupuitsche Formel bezeichnet wird.

Diese Gleichung ist identisch mit der Gleichung 7c, die durch einfache Abrundung des Zahlenkoeffizienten aus der Eytelweinschen Formel entwickelt wurde, woraus folgt, daß der Dupuitschen Formel derselbe Geschwindigkeitsbeiwert zu Grunde liegt wie der Eytelw einschen.

Die Dupuitsche Formel kann man direkt aus Gleichung 4a ableiten, wenn man

160 71

wo

0,0094711

einsetzt. Dieser Wert entspricht tatsächlich dem Ey tel wein sehen Geschwindigkeits-beiwert.

Aus Gleichung 11 berechnen sich:

v = 25,5 V d -J Q = 20 VWJ

d =' 0,3017 Ÿ Qj

Nach den gemachten Erfahrungen gibt die Dupuitsche Formel bei mittleren und großen Rohren für J recht gute Resultate, bei kleinen Rohren fällt der errechnete Wert für J jedoch zu klein aus. Diesem Übelstande kann dadurch abgeholfen werden, daß man

den Koeffizienten

und mit x bezeichnet. Gleichung 11 schreibt sich dann:

(11a)

(^ü) *n    nicht als konstant, sondern als variabel ansieht

(Hb)

Dieser Beiwert x ist ermittelt zu

0,0038 für Rohre von 80 und 100 mm Durchmesser 0,0030 »

0,0025 »

125 mm Durchmesser

» mittlerem und großem Durchmesser.

Nach den von dem Verfasser durchgeführten und später noch näher besprochenen Versuchen an der Zuleitung für die Stadt Lemberg hat sich bei fast neuen Rohren von 600 mm Lichtweite x zu 0,0016 ergeben.

Gegenüber Eytelwein und Dupuit, welche den Geschwindigkeitsbeiwert c als konstant annehmen, gingen Prony, d’Aubuisson, Weisbach, Zeuner, Hagen, Lampe und Wehage von der Voraussetzung aus, daß c von der Geschwindigkeit abhängig ist. Weisbach, dessen Formel unter diesen die bekannteste ist, setzt:

Vv + ß

(12)

Die Werte a und ß der Weisbachschen Formel sind a — 0,0007 336,

Bekannter ist diese Formel in der Gestalt

ß = 0,0004828.

y 2g h

oder, wenn man den Eintrittswiderstand £₀ vernachlässigt,

-V

2 gh

(13)

Ç = 0,01439 +

Die Weisbachsche Formel wurde (neben derjenigen von Eytelwein) bei uns früher fast ausschließlich angewendet und ist auch heute noch in England und Amerika vielfach in Gebrauch. Man findet für

v —

c (abgerund.) =    40

v —

c (abgerund.) =    54

wobei für c nur dann eine genauere Bestimmung möglich wird, wenn l und d als gegebene Größen vorliegen.

Hat man Veranlassung, nach Weisbach zu rechnen, so empfiehlt sich entweder die Benutzung einer Tabelle oder die Ermittelung eines Näherungswertes für v aus der Eytelweinschen Formel v — 50,9 V RJ. Die obige Zusammenstellung gibt dann den zugehörigen Näherungswert für c, der eine genauere Berechnung von v nach der Formel v = c VRJ gestattet.

Die wichtige Tatsache, daß c nicht so sehr durch die Geschwindigkeit, als durch die Beschaffenheit der Kohrwandungen (Rauhigkeit) und durch R bzw. d beeinflußt wird, wurde durch die in den Jahren 1849 bis 1851 von Darcy auf Kosten der französischen Regierung vorgenommenen Versuche außer allen Zweifel gestellt. Diese Versuche fanden auf der Pumpstation Chaillot bei Paris statt und erstreckten sich auf verschiedene offene Versuchskanäle, sowie auf 11 gußeiserne Rohrleitungen von 0,036 bis 0,50 m Lichtweite und 2,5 m Baulänge, welche von Wassermengen bis zu 0,22 cbm i. d. Sekunde durchflossen wurden¹). Einige der Rohrstränge, welche sämtlich über 100 m Länge hatten, waren mit leichten Niederschlägen bedeckt, die übrigen waren neu.

Auf Grund seiner Untersuchungen ermittelte Darcy den Ausdruck:

, wo v = e₀ VdJ = 2c₀ VRJ,

0.1

0,2

0,3

0.4

0.5

0,7

1,0 m

0,0443    0,0356    0,0317    0,0294    0,0278    0,0257    0,0239

45

47

49

50

52

53

1,3    1,4    1,5    2,0 m

0,0234    0,0230    0,0227    0,0224    0,0221    0,0211

1.1

1.2

54

55

55

55

56

in welchem e = 2c₀, also nicht mehr, wie bei Weisbach, von v abhängig ist. Für neue gußeiserne Röhren bestimmte er « = 0,001014 und /? = 0,00002588 und fügte dem untengenannten Werke umfassende Tabellen für d = 0,01 bis d = 1 m und Wassermengen bis zu 2,356 cbm i. d. Sekunde (entsprechend einer Geschwindigkeit bis zu 3 m) bei. Da der Widerstand älterer Leitungen aber erheblich größer ist, so empfiehlt Darcy — einigermaßen in Widerspruch mit den bis dahin angestellten genauen Untersuchungen und Berechnungen — das für neue Leitungen ermittelte Gefälle zu verdoppeln bezw. den Durchmesser für das halbe Gefälle zu berechnen; außerdem sollen zur Aufhebung der Rohrverengung durch Niederschläge die so gefundenen Lichtweiten je nach Beschaffenheit des Wassers entsprechend vergrößert werden²).

Bazin, welcher als Darcys Assistent dessen Untersuchungen mit ausgeführt und später vervollständigt hatte, veröffentlichte nach Darcys Tode (1858) die Gesamt-

1)    Es wurden auch Versuche mit 3 schmiedeeisernen, 4 asphaltierten und 3 Bleirohrleitungen, sowie mit einem Rohrstrange aus Glasröhren vorgenommen, doch sind die Beiwerte nur für gußeiserne Röhren ermittelt.

²)    H. Darcy, Recherches experimentales relatives au mouvement de l’eau dans les tuyaux de conduite. Paris 1857. S. 228.

Kap. II. Anordnung von Wasserwerken im allgemeinen.

186

ergebnisse der Untersuchungen¹) und leitete aus diesen die Beiwerte a und ß für vier verschiedene Rauhigkeitsgrade ab, welche sich auf die Formel beziehen

(14)

d*~

wo R für Rohrleitungen =

drc 4

zu setzen ist.

Gauckler²) und nach ihm Lévy³) beschäftigten sich eingehend mit den Darcy-schen Versuchen. Lévy räumte auch der Geschwindigkeit einen Einfluß ein und gelangte zu dem Ausdruck

V v 4- ~ ]/V = a Y d ]/

-y, so daß c =

6 y-

2 ff* yd

d \2 ( ⁺4 fi)

wird, wo der Rauhigkeitsbeiwert « für neue gußeiserne Röhren == 6,6 und für mit Niederschlägen bedeckte gußeiserne Röhren = 5,5 zu setzen ist.

Eine Weiterbildung erfuhr der von Darcy-Bazin für c entwickelte Ausdruck durch die schweizerischen Ingenieure Ganguillet und Kutter, indem sie in Formel 14

— = m,

— = mi setzten und dadurch

a

mR

erhielten.

Um die Beiwerte vor dem Wurzelzeichen zu haben, wurde ferner

mR

a VR

mx + R

b H- V R

gesetzt, woraus sich

aVR

b+VR

V RJ

(15)

als sogenannte »abgekürzte Kutter sehe Formel« ergibt, in welcher a einen bestimmten Wert hat (= 100) und b mit der Rauhigkeit veränderlich ist⁴). Demnach ist also c in zwei Teile zerlegt, von denen der unveränderliche den größten möglichen Wert von c und der veränderliche den Einfluß der Rauhigkeit darstellt. Genau genommen hat b für jeden einzelnen Fall eine besondere Größe; um nun alle diese Werte in bestimmte Abteilungen einzuordnen, hat Kutter 12 Rauhigkeitsstufen angenommen, denen folgende Zahlen für b entsprechen:

Recherches hydrauliques, entreprises par H. Darcy, continuées par H. Bazin. Paris 1865.

²)    Th. Gauckler, Etudes théoriques et pratiques sur l’écoulement et le mouvement des eaux. Comptes rendus 1867, Bd. 64, S. 818; ferner: Du mouvement de l’eau dans les conduites. Ann. des ponts et chaussées 1868, I. S. 229 und Civiling. 1868, S. 489; Deutsche Bauz. 1869, S. 123.

3)    Ann. des ponts et chaussées 1867, S. 237; Comptes rendus 1860, S. 582; Le Génie civil 1888, S. 311.

⁴)    Ganguillet und Kutter in der Aligem. Bauz. 1869, und Kutter daselbst 1870. Die letzgenannte Abhandlung ist die in Anm. 1, S. 182 erwähnte.

Bewegung des Wassers in offenen und geschlossenen Leitungen.

187

Stufe I: a = 100; b = 0,12 Stufe V: a = 100; b = 0,35

= 0,45 = 0,56 = 0,72

Es braucht kaum erwähnt zu werden, daß die Zuverlässigkeit der Berechnungwesentlich von der richtigen Wahl des Rauhigkeitsbeiwertes abhängt. Indessen wird dadurch, daß diese Wahl in die Hand des Technikers gelegt ist, diesem Gelegenheit gegeben, den Verhältnissen des ihm vorliegenden Falles besser Rechnung zu tragen.

Ganguillet und Kutter haben später³) in weiterer Umgestaltung des Ausdrucks für c diesen auch von J abhängig gemacht dergestalt, daß der Beiwert mit Zunahme des Gefälles bei größeren Gewässern abnimmt, bei kleineren aber wächst, und sind dadurch zu dem in Bd. I bereits besprochenen Werte für c gelangt:

23 -F ³

» II:

= 0.15

VI:

» III: » » IV: »

» = 0,20

» = 0.27

VII: » VIII: »

0,00155

» XI: »

» XII: »

: a = 100; b = 0,93 » = 1,22 » = 1,67 » = 2.44

(16)

0,00155

1 + (23 H

wenn v — c V R J ist und n zwischen 0,010 und 0,030 liegt. Kutter ist der Ansicht, daß diese Formel sowohl den Messungen an großen Strömen, wie denjenigen von Darcy-Bazin entspreche⁴); sie wird deshalb vielfach, namentlich in Nordamerika und teilweise auch in England, zur Berechnung von Rohrleitungen benutzt.

Es ist jedoch hier zu berücksichtigen, daß die Umbildung der Formel 15 namentlich deshalb geschehen ist, um ihre Ergebnisse den von Humphreys und Abbot gemachten Messungen am Mississippi anzupassen. Hier waren durch Beobachtungen Werte von c bis 140 ermittelt, während die ursprüngliche Darcysche Formel nur einen Grenzwert 62,6, diejenige von Bazin (Rauhigkeitsgrad I, wo a = 0,00015) einen solchen von 81,65 und die Formel 15 einen Grenzwert = 100 ergibt. Da aber die Darcy-Bazin sehen Versuche, auf welche Formel 15 aufgebaut ist, sich gerade auf solche Leitungen beziehen, welche hier in Betracht kommen, so ist ihr für die Berechnung von Wasserleitungen der Vorzug vor Formel 16 einzuräumen, zumal J sich bei künstlich hergestellten Leitungen in Grenzen zu bewegen pflegt, die auch den nach Formel 16 berechneten Wert von c nur wenig beeinflussen würden. Ein Vorteil von Formel 15 liegt auch in der einfacheren Gestaltung, welche den Ausdruck zugleich für wissenschaftliche Untersuchungen geeigneter macht.

Zur leichteren Ermittelung von c nach Formel 15 dient die graphische Darstellung in Abb. 1, Taf. II, aus welcher die Beiwerte je nach dem Rauhigkeitsgrade I bis XII der Wandungen für verschiedene hydraulische Halbmesser bezw. für verschiedene Rohrweiten unmittelbar abgegriffen werden können. Um für kleinere Rohre genügende Genauigkeit zu erzielen, ist R von 0,01 bis 0,20 (entsprechend einem Rohrdurchmesser von 0,04 bis 0,80 m) nach einem größeren Maßstabe aufgetragen; von R = 0,20 m bis 0,30 wird der Maßstab kleiner und vermindert sich weiter von R = 0,30 bis 0,50. Dies entspricht der Veränderlichkeit von c, welche von R = 0,01 bis 0,20 am größten ist. c selbst ist nach dem Verhältnis 1 = 1 mm aufgetragen, so daß die genaue Größe

von

der zwischen den Teilstrichen liegenden Abschnitte sich mit einem gewöhnlichen Mallstabe leicht feststellen läßt.

In nachstehenden Tabellen sind die Koeffizienten c =

für die im Handel

a VR

b + VR

gebräuchlichen Rohrdimensionen von 0,04 bis 1,2 m Durchmesser zusammengestellt und zwar für die zwei Rauhigkeitsbeiwerte b = 0,25 und b = 0,35, von denen der erstere neuen, der letztere alten gebrauchten Rohren ohne erhebliche Ablagerungen entspricht.

1. Werte c für b == 0,25

D 0,04 0,05 I 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,12ö| 0,15 0,175 0,20 0,22ö| 0,25 !o,275 0,30 0,325 0,35 m

I] I J I    II    II    |

e 28,6 30,9 32,9 34,6 36.1 37,5

38,7 ä 41,4 43,7 45,6 47,1

48,7 ! 50,0 51,2 52,3

53,3 54,2

D 0,375 0,40 0,425 0,45 0,475 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,90 1,0011,10 1,20 m

c 55,1 55,9 56,6 57,3 58,0 58,6 ! 59,7

cc

CM

CD

05

CO

CD

'bi

05

T.

X

OS

2. Werte c für b = 0,35

D 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,10 0,125 0,15 0,175 0,20 0,225 0,25 0,275 0,30 0,325 0,35 m e 22,2 24,2 25,9 27,4 28,8 30,0 31,1 33,6135,7 37,5 39,2 40,4 41,7 42,8 43,9 44,9 45,7

i    i I    I    I I I I

D 0,375 0,40 0,425

0,45 0,475

0,50 0,55

0,60 ! 0,65 ¹ 0,70 0,75 0,80

0,90

1,00

1,10 1,20 m

c 46,7 47,5 48.2

49,0 49,6

50,2 51,4

52,5 53,5 i 54,4 55,3 56,1

57,5

58,8

60,0 61,0

In neuerer Zeit hat Sonne¹) eine neue Formel zur Berechnung des Druckverlustes hei der Bewegung des Wassers in kreisrunden Kohren aufgestellt.

Bezeichnet man mit J = - den Druckverlust auf die Einheit des Weges l, R = ^

die hydraulische Tiefe bei kreisförmigem Querschnitt vom Durchmesser d, so stellt sich Gleichung 1 in der nachstehenden Form dar:

e]/    -    •

u^l Ä.

(17)

Für die Länge l = 100 m wird

und hieraus

l/ •w

¹ ~ c V m

►A s,

(17a)

20\2

120 \ ^

l — l setzt Sonne gleich /i und nennt ihn die Widerstandszahl bei der

Den Beiwert

Bewegung des Wassers in Rohrleitungen. Unter Einführung der Bezeichnung f.i ergibt sich

S. 1615.

0 Sonne, Grundlagen für die Berechnung von Wasserleitungen, Zeitschr. d. Yer. deutschering. 1907,

Bewegung des Wassers in offenen und geschlossenen Leitungen.

189

fl v²

(18)

Für den Beiwert fi entwickelt Sonne in der oben genannten Abhandlung die Gleichung

fi = 0,087 -f

0,012    0,003

VH

Dieser Wert fi in Gleichung 18 eingesetzt ergibt:

w = |o,087 +

0,012 , 0,003\v²

d Jd ’

Vd

(19)    .

Diese Formel eignet sich ganz gut für die Berechnung der Geschwindigkeit oder Wassermenge bei bekanntem Durchmesser und bekanntem Gefälle, oder zur Berechnung des Druckverlustes für eine gegebene Geschwindigkeit oder Wassermenge; sie wird aber ungemein kompliziert, wenn es sich um die Berechnung des Durchmessers für eine gegebene Wassermenge und ein bestimmtes Gefälle handelt.

2. Bewegungswiderstände bei Richtungs- und Querschnittsanderungen.

Beim Durchgang des Wassers durch ein gekrümmtes Rohr (Abb. 3) beträgt der Druckhöhenverlust wenn w den Zentriwinkel, q den Halbmesser der Krümmung, r die halbe Rohrweite bezeichnet, nach Weis bach

(20)

V² Cü

2 g 90’

wo

£ = 0,131 + 1,847

5* ! <0/

lä-

Dies ergibt für

-- = 0,1    0,2    0,3    0,4    0,5    0,6    0,7    0,8    0,9    1,0

Ci = 0,131    0,138    0,158    0,206    0,294    0,440    0,661    0,977    1,408    1,979.

Da das Wasser sich in den Hauptleitungen eines Rohrnetzes nur ausnahmsweise mit

qj2

mehr als 1 m Geschwindigkeit bewegt, so bleibt ^ meist

unter 0,05 und ht erhält so kleine Werte, daß diese dem Gesamtwiderstande einer längeren Leitung gegenüber wenig in Frage kommen. Bei häufiger Wiederholung scharfer Krümmungen und größerer Geschwindigkeit (z. B. im Innern der Häuser) können sich diese Widerstände jedoch recht beinerklich machen.

Knierohre (Abb. 4) ergeben nach Weisbach einen Druckhöhenverlust von

k₂ = |o,9457 sin² + 2,047 sin^ v*

so daß der betreffende Widerstandsbeiwert

r₂ = 0,9457 sin²|- + 2,047 sin*

ist, wenn co den Ablenkungswinkel bezeichnet. Man findet

Oy

3 !cm

Abb. 3

^TZZ

(21)

1<w_

N?

Abb. 4.

und

190

Kap. II. Anordnung von Wasserwerken im allgemeinen.

20    40    60    80    90    100    110    120    130    140 Grad

l₂ = 0,046    0,139    0,364    0,740    0,984    1,260    1,556    1,861    2,158    2,431.

für oj —

Diese Werte sind giltig für Rohrleitungen von 30 mm an aufwärts gerechnet, während für engere Leitungen l₂ bedeutend größer wird.

Quersehnittsänderungen kommen in einer geschlossenen Leitung überall da vor, wo die Durchmesser sich ändern; der hierdurch erzeugte Widerstand ist aber, sofern nur diese Änderung allmählich vs stattfindet, so geringfügig, daß er vernachlässigt werden kann*) ; ebenso der Widerstand infolge der Einschaltung von Reinigungskasten²). Eine plötzliche Querschnittsverengung wird manchmal durch teilweises Schließen eines Schiebers herbeigeführt, um dadurch eine Herabminderung des Leitungsdrucks unterhalb des Schiebers zu erzielen. Der dabei auftretende Widerstand ist

q)2

und zwar fand Weisbach (Abb. 5)

Abb. 5.

mm

■<-

bei der Stellhöhe s —

tH GO

00 CO

00 oo

0C| 0<

= 0,948    0,856    0,740    0,609    0,466    0,315    0,159

für = 0,07    0,26    0,81    2,06    5,52    17,0    97,8.

Eine wesentliche Verminderung des Druckes läßt sich demnach erst herbeiführen, wenn der Schieber zu drei Viertel geschlossen ist, während ein Abschluß bis zur Hälfte des Querschnitts fast ohne Wirkung bleibt.

Bezüglich des Widerstandes des Wassers beim Durchfluß durch Ventile siehe die unten bezeichnete Quelle³).

3. Vergleich einzelner Formeln für den Bewegungswiderstand mit Ergebnissen

der Beobachtung.

Die praktische Verwendbarkeit der von verschiedenen Autoren für die Berechnung des Bewegungswiderstandes bei der Bewegung des Wassers in Rohrleitungen aufgestellten Formeln kann nur auf Grund des Vergleiches der mit Hilfe dieser Formeln errechneten Werte für den Druckverlust mit dem durch Beobachtung ermittelten tatsächlichen Druckverlust festgestellt werden. Zu diesem Zwecke hat Verfasser bei den Wasserwerken Laibach und Lemberg die Druckhöhenverluste in den Zuleitungen für verschiedene Geschwindigkeiten durch direkte Messungen ermittelt und mit den unter Benutzung verschiedener Formeln errechneten verglichen. Die Versuche wurden vor Inbetriebsetzung der betreffenden Werke durchgeführt, weil nach der Inbetriebnahme längere Unterbrechungen nicht angängig erschienen, die deshalb erforderlich waren, weil vor jedem Versuche durch manometrische Messungen festgestellt wurde, daß keine Wasserverluste stattfanden, daß also die Leitungen dicht waren und auch die zum Abschluß der Zweigleitungen dienenden Schieber dicht geschlossen haben.

9 Eine Berechnung dieses Widerstandes gibt u. a. Grashof, Theoretische Maschinenlehre I. 1875, S. 525; ferner Hajnis, Zeitschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. 1887, S. 117 (nach Weisbach und Darcy).

2)    Fliegner im Zivilingenieur 1875, S. 95.

3)    Grashof a. a. O. S. 595.

Bewegung des Wassers in offenen und geschlossenen Leitungen.

191

In Laibach beträgt die Länge der Zuleitung von der Pumpstation bis zum Behälter 5017,50 m, der Durchmesser 325 mm. Die Versuche wurden mit Fördermengen von 58,6 und 40,65 Sekundenlitern durchgeführt und ergaben die nachstehenden Druckverluste

Q = 40,65 sl Q ~ 58,60 sl

v = 0,486 v = 0,712

J— 0,99 °/00 J = 2.09 o'

/ oo •

In Lemberg beträgt die Länge der Zuleitung der unteren Zone von der Pumpstation bis zum Hochbehälter 28 800 m, der Durchmesser 600 mm. Diese Beobachtungen sind deshalb besonders wertvoll, weil die große Länge der Zuleitung eine Reihe von Zwischenmessungen ermöglichte, wodurch die Mittelwerte mit großer Genauigkeit bestimmt werden konnten.

Die Versuche wurden für die nachstehenden Fördermengen durchgeführt, und dabei sind die nachstehend verzeichneten Druckverluste ermittelt worden.

in sl

o

o"

in sl

102,6

116,0

148,0

148,1

148,3

149,5

149,7

163.3

181,6

185,4

0,363

0,410

0,523

0,523

0,524

0,528

0,529

0,577

0,642

0,656

1g

cT cl o" o' cT o" S- o" cT ©~

t-h o co

C- !>• CO O 03

(M 03 ^

Q Oi CJI

O en O O CO

186,2

196.2 205,0

210.2 216,6 216,7

217.3

222.4

291.5 293,2

w OO co Oi 05 Q ^ to WK^COOîaiOOOi

iotcc-coołoooorotcto cT <o o" c>~ o~ o o~ o th t2

Abb. 6. Druckverluste in der Zuleitung des Wasserwerks Laibach [d — 325 mm).

k':

b,

Za

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

10

20

30

40

50

60

70

80 si.

Abb. 7. Druckverluste in der Zuleitung des Wasserwerks Lemberg (d = 600 mm).

Z,5m

2,0

h3

2a

O.

Ta

1,5

1,0

0>

0/

/o o oO

0,5

'b

50

100

150

ZOO

250

300 sL.

In den beiden vorstehenden Abbildungen 6 und 7 sind für die verschiedenen Wasserförderungen die ermittelten Druckverluste aufgetragen und gleichzeitig auch die Kurven eingezeichnet, die sich für den Druckverlust bei einem Durchmesser von 325 und 600 mm nach den nachstehenden Formeln ergeben :

Q^'U z² F ^

1. nach Kutter-Ganguillet

a-¹

= J=

wobei z =

100 VE

b + VR

für b = 0,25 ;

2. nach Dupuit j

Q²

oder unter Einsetzung von / = 0,0025 :

^-1

IO

3. nach Sonne w — j 0,087 -j-

0,012

Vd

All.

4. nach Darcy — = J= — .

Co

wobei c₀

und für alte Rohre a = 0,002028 und ß = 0,00005176 ; 4a. nach Darcy für neue Rohre cc = 0,001014 und ß = 0,00002 588 ;

0,0 094 711 \ v*

5. nach Weisbach

= «7= 0,01439 -f

Vv

2 dg

In den Abb. 6 und 7 sind die Kurven für den Druckverlust mit den Zitfern bezeichnet, die den vorstehend angeführten Formeln entsprechen.

Zum Vergleiche ist ferner noch unter la die Druckverlustkurve nach der Kutter-Ganguilletschen Formel für den Rauhigkeitsbeiwert

b = 0,20

sowie unter 2a die Druckverlustkurve für die Dupuitsche Formel unter der Voraussetzung

*=0,0016 oder j =

eingezeichnet.

Der Vergleich ergibt für Laibach, also für mittlere Rohre, daß die Weisbach-sche und die Kutter-G-anguilletsche Formel für b = 0,25 dem beobachteten Druckverlust am nächsten kommen. Hieran schließt sich die Dupuitsche Formel mit x = 0,0025, welche einen größeren Druckverlust als den beobachteten ergibt. Die Sonnesche, die Kutter-Ganguilletsche Formel für b = 0,20, die Darcysche Formel für neue Rohre, sowie die Dupuitsche Formel für x = 0,0016 geben jedoch kleinere Werte als die beobachteten, sind daher zur Anwendung in solchen Fällen nicht zu empfehlen.

Bei dem Lemberger Versuche, also für größere Rohre zeigen für Geschwindigkeiten von über 0,4 m die Kutter-Ganguilletsche Formel für den Rauhigkeitsbeiwert b = 0,20 und die Dupuitsche Formel mit dem Beiwert x = 0,0016 die beste Übereinstimmung mit den Beobachtungen, die Sonnesche Formel, deren Druckverlustkurve mit der Kutter-Ganguilletschen für 0 = 0,25 übereinstimmt, wie die Darcysche für neue Rohre ergeben etwas größere Werte, schmiegen sich aber den Beobachtungen noch ganz gut an. Die Weisbachsche sowie die Dupuitsche Formel für x = 0,0025 zeigen sich für Geschwindigkeiten bis 0,4 m als brauchbar, geben aber für größere Geschwindigkeiten viel zu große Werte.

Da die Geschwindigkeiten, welche für die Durchmesserberechnungen insbesondere bei den Druckleitungen in Betracht kommen, in der Regel zwischen 0,5 und 1,0 m schwanken, so ergeben sich für die Berechnung als empfehlenswert: für größere Rohre die Kutter-Ganguilletsche Formel mit dem Rauhigkeitsbeiwert b = 0,25, die Sonnesche und die Dupuitsche Formel mit dem Beiwert x = 0,0016; für Geschwindigkeiten unter 0,4 m ist jedoch der Beiwert x = 0,0025 zu setzen, wie ihn Dupuit ursprünglich angegeben hat, für mittlere Rohre die Kutter-Ganguilletsche Formel mit dem Rauhigkeitsbeiwert b = 0,25, die Weisbachsche und die Dupuitsche Formel mit x = 0,0025.

Tatsächlich haben sich heute auch, besonders in Deutschland, die Kutter-Ganguilletsche und Dupuitsche Formel fast allgemein eingebürgert, und es eignet sich die letztere wegen ihres Baues besonders gut für theoretische Untersuchungen, da man die gegenseitigen Beziehungen zwischen Durchmesser, Geschwindigkeit und Druckverlust jeweils durch eingliedrige Ausdrücke darstellen kann.

¹

Handbuch der Ingenieurvdssenschaften III. Teil, I. Band, Kap. III.

²

Dupuit: Traite the'orique et pratique de la conduite et de la distribution des eaux.

³

   Sonderabdruck 1877, S. 143 und Allgem. Bauz. 1870. S. 267.

⁴

²)    Eine auf Beobachtungen gestützte, hiervon etwas abweichende Ansicht findet sich in der Abhandlung Karg: Die Rauheitskoeffizienten der Kutter sehen Geschwindigkeitsformel in der Praxis. Wochenbl. f.

Baukunde 1885, S. 211 u. 222. — Yergl. auch Gravelius i. d. Zeitschr. f. Gewässerkunde 1898, S. 196.

4. Gleichung der Drucklinie bei der Bewegung einer Flüssigkeit in einer geschlossenen Rohrleitung.

Abb. 8.

ll

(A

Br

Ap-

i j: _F

ïil

Vorstehende Abbildung soll die Vorgänge bei dem Ausfluß einer Flüssigkeit vom spezifischen Gewicht y aus einem Gefäße und bei der Bewegung derselben durch eine geschlossene Röhre von wechselndem Querschnitte schematisch darstellen. Dabei bezeichnet:

Ax Bx den Horizont durch die Oberfläche der Flüssigkeit im Gefäße,

F₀ den Querschnitt des Gefäßes an der Oberfläche,

f einen Querschnitt der Röhre im Abstande s vom Ausflusse aus dem Gefäße, F den Querschnitt am Ende der Röhre,

P„, p und P die spezifischen Drücke auf die Querschnitte F₀, f und F,

h = l

Ho =

Po

die diesen Drücken entsprechenden

Flüssigkeitshöhen, die Druckhöhen genannt,

F₀, v und V die Geschwindigkeiten in den Querschnitten F0: f und F,

2 und Z die vertikalen Entfernungen der Querschnitte f und F von dem Hori

zont Ax Bu

A B den um die Höhe H₀ gegen Ax Bx verschobenen Horizont, y die zur Überwindung der Bewegungswiderstände auf der Wegstrecke s erforderliche Druckhöhe,

die zur Erzeugung der Geschwindigkeit v nötige Druckhöhe,

rj =y -j- -g- den gesamten Druckverlust auf der Wegstrecke 5.

In den folgenden Untersuchungen ist vorausgesetzt, daß die Flüssigkeit, wie es für das Wasser zutrifft, vollkommen flüssig und inkompressibel ist, und daß die Einflüsse der Kohäsion vernachlässigt werden können.

Für solche Flüssigkeiten gelten ferner als Grundsätze, daß die Oberfläche der ruhenden Flüssigkeit horizontal ist, daß alle Teile eines horizontalen Schnittes dem gleichen spezifischen Drucke, das ist der Druck pro Flächeneinheit, ausgesetzt sind, und daß ferner der Druck auf ein Flächenelement einer eingetauchten Oberfläche gleich ist der Oberfläche multipliziert mit dem spezifischen Druck, welcher dem durch den Schwerpunkt der eingetauchten Oberfläche gelegten Horizontalschnitte zukommt.

Der Reibungswiderstand bei der Bewegung der Flüssigkeit durch die Wegstrecke ds ist proportional dem benetzten Umfang u des Querschnittes /‘und proportional einer gewissen Funktion f[v) der Geschwindigkeit v, also

u • f [v) ds.

Auf die Flächeneinheit des Querschnittes bezogen erhält man für den Reibungsoder Bewegungswiderstand

U • f ( v ) ds .

Der zur Überwindung dieses Widerstandes erforderliche, dem Druckhöhenverlust dy entsprechende Druck ist daraus bestimmt sich

• f[v) ds

als die zur Überwindung der Widerstände erforderliche Druckhöhe oder den Reibungsverlust.

Für die Ermittlung der Druckhöhe h sind zunächst die auf den Querschnitt f wirkenden Kräfte und deren Arbeitsleistungen zu bestimmen. Es wirken folgende

Kräfte :

das Gewicht y • f • ds ,

die Resultierende aus dem Druck auf die obere und dem auf die untere Fläche des Rohrelementes

f'P — fiP + dp) = — f dp,

die Reibung wie oben ermittelt

— u f(v) • ds.

Die Arbeitsleistungen dieser Kräfte sind

y • f. ds • dz,

—    f • dp • ds ,

—    u • f(v) * ds-ds.

Nach dem Grundsatz der virtuellen Geschwindigkeiten ergibt sich folgende Differentialgleichung :

v • dv — y • f • ds • dz — f ■ dp • ds — u • f[v) ds • ds

y • f • ds

oder

dp u ■ f[v)

y    y . f

und daraus durch Integration zwischen den dem Anfangszustande und der Wegstrecke s entsprechenden Grenzen

I <5

dv = dz —

• ds

f--dv =

0    Po '    0    '

• ds

Pq—p ru • f(v)

y.f

■ ds.

Pp

Setzt man in diese Gleichung für —

un

d ~ die entsprechenden Druckhöhen H₀ und h

für das letzte Integral den, wie oben gezeigt, durch dieses dargestellten Reibungsverlust ?/, so erhält man

v² — V\

Daraus folgt für h als Gleichung der Drucklinie

vi

(22)

2 g    2g y‘

Die durch diese Gleichung dargestellte Drucklinie gibt den Druck h auf die inneren Wände für jeden Querschnitt der Rohrleitung an.

Für die Linie des Gesamtdruckverlustes rj ergibt sich die Gleichung

v‘²

= H₀ + z-\-

(23)

n — y + 2~g

In Wirklichkeit sind die zur Erzeugung der Geschwindigkeiten v und F₀ erforderlichen

Druckhöhen und „

2 g    2g

so klein, daß dieselben ohne weiteres vernachlässigt werden

können, so daß die Linie des Gesamtdruckverlustes mit der Linie des Reibungsverlustes zusammenfällt. Für diesen Fall stellt also die Gleichung

(24)

y = Hp-\-z—h h = H₀ -f- z — y die Drucklinie auf den oberen Horizont AB bezogen dar.

Bezeichnet:

Ha den Druck der atmosphärischen Luft,

ha den Überdruck gegenüber dem Druck der atmosphärischen Luft im Querschnitt /)

so ist

oder

ha h Ha h = ha —J-. H

(25)

Setzt man diesen Wert in Gleichung 34 ein, so erhält man y = H₀ - Ha + * — ha | ha = H₀ — Ha z — y. J

Ist, wie in den meisten Fällen, die Oberfläche des Wasserspiegels im Ausflußgefäße nur dem atmosphärischen Drucke ausgesetzt, also

H₀ = H

so ergibt sich für die Linie des Gefällsverlustes die Gleichung

y = x~ ha

(26)

und für die Drucklinie

ha — x — y

Bei Kohren von konstantem Durchmesser wird die Linie des Gefällsverlustes und dementsprechend auch die Drucklinie eine gerade Linie.

Im nachstehenden sollen die Verhältnisse der Drucklinien und des Gefällsverlustes für die besonderen Fälle näher erörtert werden, welche in der Verwendung von Rohrleitungen hauptsächlich zu unterscheiden sind.

a) Ableitung von einem höher gelegenen Behälter R nach einem tiefer gelegenen Ausflußpunkte C (vergleiche beistehende Abb. 9).

Abb. 9.

Ai_

Ha

yo ~ zo

Hierbei werden die Bewegungswiderstände in der Rohrleitung durch die vorhandene Höhendifferenz überwunden; man nennt solche Leitungen daher Leitungen mit Eigengefälle oder auch Falleitungen.

Bezeichnet in Abb. 9:

AAt den horizontalen Wasserspiegel im Behälter R,

B C die als Falleitung dienende Rohrleitung von dem Behälter R nach dem Ausflußpunkte C,

Ha den auf den Wasserspiegel A Ax und den Ausflußquerschnitt bei C wirksamen Atmosphärendruck,

h den diesen Atmosphärendruck übersteigenden inneren Druck im Punkte M der Falleitung,

y die Summe der Bewegungswiderstände in der Falleitung bis zum Punkte M,

z die vertikale Entfernung des Punktes M von der Horizontalen durch den Wasserspiegel A Ax,

so ergeben sich für die Linie des Gefällsverlustes und die Drucklinie die folgenden Gleichungen : für den Ausflußpunkt G wird

*o = Vo

d. h. der Ausfluß erfolgt ohne Druck, da die Höhendifferenz x₀ zwischen dem Wasserspiegel AAX im Behälter und dem Ausflußpunkte C durch die Bewegungswiderstände y0 aufgebraucht worden ist. Soll der Ausfluß bei C unter einem gewissen vorgeschriebenen Druck erfolgen, so muß der Durchmesser der Falleitung so bemessen werden, daß die Drucklinie bei C um den vorgeschriebenen Druck höher bleibt als der Ausflußpunkt G.

Unter Umständen ist es möglich, die Falleitung so zu verlegen, daß die Drucklinie mit der Kohroberkante zusammenfällt, siehe Abb. 10.

Abb. 10.

—R-

Für diesen Fall ist für alle Punkte der Leitung

y — x und h = 0

d. h. solche im Gefälle verlegte, auch Gefällsleitungen genannte Leitungen haben keinen inneren Druck.

b) Zuleitung von einem tiefer gelegenen Punkte C (vgl. Abb. 11) nach einem höher gelegenen Behälter R mittels künstlicher Hebung des Wassers. Derartige Leitungen werden Druckleitungen genannt.

Abb. 11.

C,

-R —

X.

Bei Druckleitungen wird y negativ, und man erhält

h = % + y y — h — x

d. h. der innere Druck in einem Punkte M der Druckleitung ist gleich dem vertikalen Abstande des Punktes M von der Horizontalen durch den Wasserspiegel A Ax vermehrt um die Widerstandshöhe, welche erforderlich ist, um das Wasser von dem Punkte M bis zum Behälter R durch die Druckleitung zu fördern.

c) Wird die aus einem Behälter ausmündende Rohrleitung luftleer gemacht, so ist der auf die Oberfläche der Flüssigkeit im Behälter wirksame Luftdruck imstande, die Flüssigkeit aus dem Behälter in die Rohrleitung zu drücken und in der letzteren auf eine gewisse Höhe zu heben, die im Maximum dem Atmosphärendruck entspricht, also theoretisch ca. 10 m betragen würde. Dieser Vorgang wird Heber- oder Saugwirkung, die diese Wirkung vermittelnden Rohrleitungen werden Heber- oder Saugleitungen genannt.

In der nachstehenden Abb. 12 bezeichnet:

R den Behälter mit freier Oberfläche der Flüssigkeit, auf welche der Druck Ha der Atmosphäre wirkt,

A C die durch den Wasserspiegel gelegte Horizontale,

B Bi eine Parallele dazu in der Entfernung E

Abb. 12.

jfc_

Bi

ÏO

M₀

yi

Ha

Al

Ha

h-,

&M-,

--/?

zz

Ha

Mz

C,

y, %, A, wie bisher, den Bewegungswiderstand, die vertikale Entfernung von der Horizontalen A C und den inneren Druck im Punkte ■

A Mq M₂ die luftleere Rohrleitung, die von ,der Ausmündung A zunächst aufwärts bis zum Punkt steigt und von da wieder abfällt bis zum Punkte M₂. Die gesamte Rohrleitung A M₀ M₂ nennt man Heberleitung, die Strecke A M₀ $den aufsteigenden, die Strecke M₀ M₂ den abfallenden Schenkel oder Ast, den Punkt M0 den Scheitel der Heberleitung.

Ist nur die Strecke AM₀ vorhanden, d. h. wird das Wasser bzw. die geförderte Flüssigkeit der Leitung schon bei M₀ entnommen, so nennt man eine solche Leitung Saugleitung. Die [vertikale Entfernung x₀ des Scheitels M₀ der Heberleitung oder des höchsten Punktes der Saugleitung über dem Wasserspiegel im Behälter R, nennt man die Saughöhe.

B C ist die Linie des Gefällsverlustes oder des Reibungsverlustes für eine gewisse Wassermenge, die von der Rohrleitung gefördert wird,

• A Cy eine Parallele dazu durch den Ausmündungspunkt A der Leitung gelegt, My der Schnittpunkt der Heberleitung mit der durch den Wasserspiegel im Behälter gelegten Horizontalen A (7,

M-2 der Schnittpunkt der Heberleitung mit der Linie A Cy.

Für einen beliebigen Punkt M des aufsteigenden Schenkels der Heberleitung ergibt sich unter Berücksichtigung, daß x hier negativ und H₀ = Ha geworden ist, nach Gleichung 24 für die Größen y und « die Beziehung:

h = Ha — (* + y),

für den Scheitelpunkt M₀ ist:

Ha — zo + Vo

h = 0 •

Im Scheitelpunkte der Heberleitung ist der innere Druck auf die Rohrwandung gleich Null. Die Saughöhe z₀ ist gleich dem atmosphärischen Druck, vermindert um die zur Überwindung der Bewegungswdderstände im aufsteigenden Schenkel des Hebers erforderliche Druckhöhe y₀. Die Linie B C des Gefällsverlustes ist also der geometrische Ort für den Heberscheitel bei veränderlicher Länge des aufsteigenden Heberschenkels unter der Voraussetzung, daß die Saughöhe in jedem Falle die höchstmögliche sein soll.

Die Linie B C gibt gleichzeitig auch für die verschiedenen Längen der Saugleitung den jeweiligen Höchstwert der Saughöhe. Der Punkt C, das ist der Schnittpunkt der Linie des Gefällsverlustes mit der Horizontalen durch den Wasserspiegel im Behälter, gibt den Höchstwert für die Länge A C, auf welche man ohne Überwindung einer Saughöhe noch aus dem Behälter JR bei einem gewissen Gefällsverluste saugen kann.

Für den Punkt My, das ist der Schnittpunkt der Heberleitung mit der Horizon

talen, wird

und

Xy — 0

hy = Ha — y y .

Für die zwischen My und M₂ liegenden Punkte wird x wieder positiv, und die Gleichung für die Drucklinie lautet

Da

h = HaA-x —y.

M₂ My C > CBBy

ist, so wächst x mit der Entfernung vom Punkte My in höherem Grade als ?/, und beim Punkte M₂ ist bereits

woraus folgt:

x₂ = y₂' h₂ = Ha.

Beim Punkte M₂ ist der innere Druck dem äußeren Atmosphärendruck gleich geworden, es kann also an diesem Punkte der freie Ausfluß der Flüssigkeit beginnen, womit die Heberwirkung ihr Ende erreicht hat. Man sieht daraus, daß man bei einer Heberleitung den Ausfluß derselben um die Größe des Gefällsverlustes tiefer legen muß als den Spiegel der abzuhebernden Flüssigkeit, wenn die Heberleitung in Wirksamkeit treten soll. Der Ausfluß der Heberleitung kann nur auf oder unter der Linie A Cy liegen, es ist demnach die Linie A Cy als geometrischer Ort für die relativ höchstgelegenen Ausflußpunkte anzusprechen.

Die ideale Grenzlage für den Höchstwert der Saughöhe ist unter der Voraussetzung, daß der Gefällsverlust vernachlässigt werden kann, die dem Atmosphärendruck entsprechende Druckhöhe. In Wirklichkeit wird dieser Wert für die Saughöhe nicht erreicht, da es schwer fällt, die Heber- oder Saugleitungen gänzlich luftleer zu machen, und überdies das Wasser selbst atmosphärische Luft mit sich bringt, welche das Vakuum nachteilig beeinflußt.

5. Bestimmung der Ausflußmengen aus Gefäßen.

In den nachstehenden Abbildungen bezeichnet:

F den Querschnitt der Austrittsöffnung aus dem Boden oder der Seiten wand des Gefäßes mit horizontalem Boden und vertikalen Seitenwänden,

Q die Ausflußmenge aus dem Ausflußquerschnitt F pro Zeiteinheit,

H den Vertikalabstand des Schwerpunktes des Ausflußquerschnittes von dem ruhenden Wasserspiegel im Gefäße oder, falls der Ausfluß in ein benachbartes Gefäß erfolgt, Abb. 15 und 16, den Höhenunterschied der beiden Wasserspiegel,

v die mittlere Geschwindigkeit im Ausflußquerschnitt,

m den sogenannten Kontraktionskoeffizienten, der das Verhältnis zwischen der theoretisch zu erwartenden und der sich wirklich ergebenden geringeren Wassermenge darstellt.

Die Verminderung der Ausflußmenge wird dadurch herbeigeführt, daß der Wasserstrahl sich nicht zylindrisch oder prismatisch durch den vollen Austrittsquerschnitt bewegt, sondern eine Kontraktion erleidet, die den Ausflußquerschnitt verengt.

Abb. 13.

Abb. 16.

Abb. 15.

Abb. 14.

H_

T-

in

lïïïf

Die Ausflußgeschwindigkeit v ist

v =V2gH

dementsprechend müßte die theoretische Ausflußmenge F-V2gH sein; in Wirklichkeit ist die Ausflußmenge

Q = m ■ F - V2gH.

Der Kontraktionskoeffizient m kann im Mittel zu

m — 0,62

angenommen werden. Bei Ausflußöffnungen mit gut abgerundeten Kanten, insbesondere bei kreisförmigen Querschnitten derselben, wie bei Rohrabzweigungen, wird die Kontraktion wesentlich vermindert, und man kann in solchen Fällen setzen

m = 0,95

also

0 = 0,95 ■F>V2gR.

6. Bestimmung der Steighöhen freier Wasserstrahlen.

Brunnen, bei welchen man das Wasser durch ein geeignet geformtes Mundstück in Form eines vertikalen Strahles in die Höhe springen läßt, nennt man Springbrunnen, und die Höhe, welche der austretende Strahl erreicht, richtet sich sowohl nach dem Druck, welcher an der Ausmttndungsstelle vorhanden ist, als auch nach der Form und dem Durchmesser des Mundstückes.

Auch bei der Bekämpfung von Feuer durch Hydranten wird das Wasser durch sog. Strahlrohre im freien Strahl auf das brennende, direkt oft nicht mehr erreichbare Objekt geschleudert; es ist daher von Interesse zu bestimmen, welche Höhe der freie Wasserstrahl bei einem gewissen Durchmesser des Mundstückes des Strahlrohres erreichen kann.

Bezeichnet:

s die Steighöhe des freien Strahles und zwar in der Weise gemessen, daß man dafür die höchste Höhe ansetzt, die einzelne Wassertropfen noch erreichen,

H den Druck auf den Mündungsquerschnitt des Strahlrohres,

/1 einen durch Versuche zu bestimmenden, vom Durchmesser des Ausflußquerschnittes abhängenden Koeffizienten, d den Durchmesser des kreisrunden Mundstückes, so hat man für die Bestimmung von s die empirische Formel

S 1 + (iH'

Für den Beiwert hat Lueger¹) durch eine Reihe von Versuchen, die er mit Strahlrohren von 10 bis 30 mm Durchmesser des Mundstückes angestellt hat, näherungsweise innerhalb der G-renzen dieser Versuche die Gleichung gefunden

0,00025 d + 1000 d3 '

Man sieht daraus, daß nach den Lueger sehen Versuchen der Beiwert f.i mit wachsendem Durchmesser des Mundstückes kleiner wird, woraus folgt, daß die Steighöhe mit wachsendem Querschnitt des Mundstückes größer wird.

In der Praxis werden in der Regel bei Strahlrohren von Hydranten Mundstücke von 15 bis 20 mm Durchmesser verwandt; deshalb sind in der nachstehenden Tabelle für einen Mundstückdurchmesser von 15, 18 und 20 mm sowie für einen Betriebsdruck von 20, 30, 40 und 50 m, wie solcher bei normalen Verhältnissen vorkommt, die Steighöhen berechnet.

20

30

40

50 m

Steighöhe des Strahles

d = 15 mm [x = 0,0136

15,73

21,31

25,91

29,82 m

d = 18 mm /x = 0,0105

16,53

22,81

28,17

32,79 m

d = 20 mm u = 0,0090

16,95

23,62

29,42

34,50 m

Die vorstehende Zusammenstellung zeigt, welchen Einfluß die Zunahme des Mundstückdurchmessers auf die Höhe des freien Strahles hat, deshalb werden für Hydranten nur Mundstücke von ungefähr 18 bis 20 mm Durchmesser verwandt. Bei Springbrunnen kann man sich aber in der Regel auf Mundstücke mit kleinerem Durchmesser beschränken, da sonst der Wasserverbrauch, der mit dem Querschnitt des Strahles und der verfügbaren Druckhöhe wächst, unter Umständen ein ganz erheblicher wird.

Für die Berechnung der Austrittsgeschwindigkeit v und der dieser entsprechenden Wassermenge Q gelten die Formeln

v — V2gH

0 = 0,95^- V2JTI,

welche vorstehend bei der »Bestimmung der Ausflußmengen aus Gefäßen« entwickelt wurden.

§ 3. Berechnung von Rohrleitungen.

Bei der Berechnung von Rohrleitungen kommt es in erster Linie darauf an, in welcher Weise das Wasser abgegeben wird, und zwar kann es sich um die Wasserabgabe an einzelnen Punkten der Leitung, um eine solche am Ende derselben, um die gleichmäßige Wasserabgahe auf der ganzen Länge der Leitung oder schließlich um die sogenannte gemischte Abgabe handeln, wobei ein Teil des Wassers gleichmäßig auf die ganze Länge verteilt, der andere Teil am Ende der Leitung zur Abgabe gelangt. Den Ableitungen der Formeln für die verschiedenen Fälle der Wasserabgabe sollen einige allgemeine Bemerkungen vorausgeschickt werden, um auf verschiedene Punkte aufmerksam zu machen, auf welche man bei der Berechnung noch Rücksicht zu nehmen hat.

Abb. 17.

!<-*------1!60—>1

j<—HO—->)

Bei der Berechnung der Rohrdurchmesser ist zu berücksichtigen, daß die Wandungen trotz des sorgfältigsten Schutzüberzuges sich allmählich — wenn auch oft erst nach langer Zeit — mit einem die Reibung verstärkenden Ansatz bedecken. Selbst bei reinem Wasser beginnt infolge der stets mitgeführten Luft das Eisen an einzelnen Stellen zu rosten und zwar nach den Beobachtungen von Oe sten in der Form von beulenförmigen Erhebungen, die sich allmählich zu mehr oder weniger starken Knollen ausbilden und nicht allein infolge der größeren Rauheit den Widerstand vergrößern, sondern zugleich den Querschnitt einschränken. Eine solche Einschränkung tritt in noch stärkerem Maße ein, wenn das Wasser Kalk-, Magnesia- und Eisenverbindungen enthält. Durch Entweichen der diese Verbindungen in Lösung haltenden Gase (Kohlensäure und Luft) bilden sich Niederschläge, welche sehr fest an den Rohrwandungen haften oder sich mit dem Eisenoxyd verbinden, so daß sie nur durch kräftiges Bürsten und Kratzen wieder beseitigt werden können. Beim Unterlassen einer solchen Reinigung erfolgt eine immer stärkere Sinterbildung, die unter Umständen die Leitung nahezu ausfüllen kann (vergl. Abb. 17, welche dem Querschnitt einer in Bath aufgegrabenen Leitung entspricht). — In ähnlicher Weise wurden mehrere Rohrstränge des Hamburger Leitungsnetzes durch Rost-, Schlamm- und Muschelbildungen eingeengt gefunden; weniger starke, aber immer noch beträchtliche Niederschläge hat man in den Rohrnetzen anderer Städte ermittelt²). Von solchen

Ablagerungen werden vorzugsweise diejenigen Strecken heimgesucht, in welchen sich das Wasser infolge schwachen Verbrauchs mit geringer Geschwindigkeit bewegt. Zuleitungen, welche nur in gewissen Zwischenräumen benutzt werden, sind (namentlich bei eisenhaltigem Wasser) oft in wenigen Jahren bis auf eine kleine Öffnung zugewachsen. 'Dieser Übelstand läßt sich durch eine von Zeit zu Zeit vorgenommene Reinigung des Rohrnetzes wohl herabmindern, nicht aber ganz beseitigen. Hat man es demnach mit Wasser zu tun, welches voraussichtlich Ablagerungen bilden wird, so empfiehlt es sich, das Rohrnetz von vornherein so einzurichten, daß es gereinigt werden kann.

Die Reinigung der Rohrleitungen erfolgt jedoch nicht fortlaufend, sondern dieselbe setzt erst dann ein, wenn die Ablagerungen an den Rohr Wandungen eine gewisse Stärke erlangt und dadurch den Querschnitt der Rohrleitung vermindert haben. Hat man es daher mit einem Wasser zu tun, das tatsächlich erhebliche Ablagerungen absetzt, so wird man die zu befürchtende Querschnittsverminderung dadurch in Rechnung ziehen, daß man dem errechneten Durchmesser von vornherein das Maß der zu erwartenden Ablagerungen zuschlägt. Häufig sind die Niederschläge aus dem Wasser aber so gering, daß sie sich kaum zu eigentlichen Ablagerungen verdichten und infolgedessen auch den Querschnitt nicht verengen, sondern nur die Rauhigkeit der Rohrwandungen vermehren. Solchem Falle trägt man am besten dadurch Rechnung, daß man in den verwendeten Formeln den Beiwert, welcher die Rauhigkeit der Wandung zum Ausdruck bringt, entsprechend erhöht oder den errechneten Durchmesser etwas nach oben abrundet.

Eine weitere Beeinträchtigung der Leistungsfähigkeit einer Rohrleitung bildet die Ansammlung von Luft, deren sorgfältige Entfernung bei Leitungen, welche unter geringem Druck stehen, sehr wichtig, jedoch wegen der Reibung der langen Luftblasen an den Rohrwandungen oft mit Schwierigkeiten verknüpft ist.

Es bleibt noch zu erwähnen, daß auch die Temperatur des Wassers einen Einfluß auf dessen Bewegung ausübt, und zwar wird es mit steigender Temperatur dünnflüssiger. Die durch die Sonnenwärme hervorgerufenen Unterschiede sind jedoch so gering, daß sie vernachlässigt werden können, da ihr Einfluß die abfließende Wassermenge noch nicht um 2% vergrößert oder verringert. — Gleiches ist der Fall mit der Widerstandshöhe beim Eintritt des Wassers, ferner mit der Verschiedenheit des Luftdrucks am Anfang und Ende der Leitung.

Bei der Berechnung der Rohrdurchmesser ist auch darauf zu achten, daß man bezüglich der Geschwindigkeit des Wassers in der Rohrleitung nicht vollständig freie Wahl hat, sondern dabei auf verschiedene Umstände Rücksicht nehmen muß. Als Grenze für die Geschwindigkeit, mit welcher reines Wasser sich in eisernen Rohren bewegen kann, ohne den schützenden Überzug der inneren Wandung anzugreifen, ist nach den bisherigen Erfahrungen der Wert von 3 m anzunehmen, doch ist dabei zu berücksichtigen, daß Geschwindigkeiten, welche diesem Grenzwerte nahekommen, nur dann zulässig sind, wenn es sich um verhältnismäßig kurze Leitungen mit geringem inneren Druck von nicht zu großem Durchmesser und vollständig gleichmäßigem Abfluß handelt. Sind Geschwindigkeitsänderungen zu erwarten, so ist damit besonders bei stärkerem inneren Druck die Gefahr von auftretenden Stößen gegeben, und man wird in solchen Fällen gut tun, mit der Grenze der Geschwindigkeit nicht über 2 m zu gehen. Durch die Rücksicht auf die nicht zu hoch zu steigernde Geschwindigkeit wird man in manchen Fällen nicht einmal das ganze zur Verfügung stehende natürliche

Gefälle ausniitzen können. Bei Druckleitungen mit künstlicher Hebung ist jedoch zu berücksichtigen, daß bei geringen Geschwindigkeiten der Durchmesser und damit die Kosten der Leitung größer, dagegen die Widerstände und damit die zu ihrer Überwindung erforderlichen Arbeitsleistungen kleiner werden. Bei größeren Geschwindigkeiten werden die Anlagekosten geringer, die Widerstände und die zu ihrer Überwindung erforderliche Arbeitsleistung jedoch größer. Man wird deshalb die Geschwindigkeit so zu bemessen haben, daß die Summe der Anlage- und Betriebskosten am niedrigsten wird, und man nennt die Geschwindigkeit, bei welcher dies erreicht wird, die wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit, auf deren Bestimmung in Kap. II § 13 noch näher eingegangen wird.

Für die Berechnung von Rohren mit kreisrundem Querschnitt ergeben sich die nachfolgenden Gleichungen, in denen J, Q, D und v wie bekannt Gefälle, Wassermenge, Durchmesser und Geschwindigkeit bezeichnen:

a) nach der Dupuitsehen Formel

2

J = X •    -

Q²

5

v*

Tt r X

wobei x ein von der Rauhigkeit und dem Rohrdurchmesser abhängiger Beiwert ist und sich bestimmt für Rohre von 80 und 100 mm Durchmesser zu 0.0038, für Rohre von 125 mm Durchmesser zu 0,0030 und für Rohre von mittlerem und großem Durchmesser zu 0,0025;

b) nach der Kutter-Ganguilletschen Formel

50 D

v —--—

2 b+VD _ 7t 50 D3 J ~ 4 ‘ 2b Ą-Vl)

16 I2b4-VD\* Q2

vj

■VJ

j=

50

D³

Für die Bestimmung von D würde sich eine Gleichung sechsten Grades ergeben, und deshalb ist es in der Praxis üblich, für die Bestimmung des Rohrdurchmessers aus der Wassermenge und dem Gefälle Tabellen oder Hilfstafeln zu benützen. Eine solche Tabelle findet sich am Schlüsse des Buches und zwar für Rohrweiten von 0,04 bis 1,20 m und für Gefälle von 1:10 bis 1:2000. Hierbei sind die Wassermengen und Gefälle für Rohre bis einschließlich 150 mm Durchmesser nach der Dupuitschen Formel und zwar für Rohre von 0,040 bis 0,100 m Lichtweite mit x = 0,0038, von 0,125 m Licht weite mit x = 0,0030, von 0,150 m Durchmesser mit x = 0,0025 und für Rohre von über 0,150 m Lichtweite nach der Kutter-Ganguilletschen Formel mit b = 0,25 berechnet.

Für die Berechnung von Rohrnetzen leisten auch graphische Hilfstafeln gute Dienste. Auf Tafel II Abb. 2 findet sich eine solche Hilfstafel nach Baumeister³), und zwar für zwei verschiedene Rauhigkeitsgrade. Für einen beliebigen Punkt der Kurven bezeichnet die zugehörige Abszisse die Geschwindigkeit, die Ordinate die Wassermenge, während der Durchmesser d der Leitung an der schrägen Geraden und das Gefälle an der Kurve abzulesen ist. Die Darstellung bezieht sich auf Formel 15, und es bezeichnet die kleinere an jeder Kurve stehende Zahl das Gefälle für den Rauhigkeitsgrad IV, die größere dasjenige für den Grad VI nach Kutter.

Beispielsweise ist aus der Darstellung sofort zu ersehen, daß bei einem Rauhigkeitsgrade IV und einem Gefälle 0,002 ein Rohrdurchmesser von 0,7 m erforderlich wird, um 0,435 cbm Wasser i. d. Sekunde abzuführen; die zugehörige Geschwindigkeit beträgt dann 1,13 m. Bei einem Rauhigkeitsgrade VI erhöht sich unter Beibehaltung des Rohrdurchmessers das Gefälle auf 0,0033.

Auf Tafel III ist eine Hilfstafel, welche sich in der Praxis sehr gut bewährt hat, in einer Form beigegeben, welche die direkte Benützung derselben gestattet.

In derselben sind die Wassermengen in Sekundenlitern als Abszissen, die Druckverluste als Ordinaten aufgetragen, die Durchmesserkurven sind voll ausgezogen, die Geschwindigkeitskurven punktiert eingezeichnet. Der Berechnung des Druckverlustes ist die Kutter-Ganguilletsche Formel mit dem Rauhigkeitsbeiwert b = 0,25 zugrunde gelegt, dieselbe Hilfstafel kann aber in derselben Anordnung auch nach der Dupuit-schen Formel angelegt werden.

An dieser Stelle soll nur noch auf die Arbeiten von Spieß⁴) hingewiesen werden, welcher, wie die nachstehenden Beispiele zeigen, die Beziehungen zwischen Durchmesser, Gefälle und Wassermenge graphisch darstellt, ohne jedoch der rechnerischen Bestimmung einzelner Größen entraten zu können.

Für den Ausfluß aus einem Gefäße ist in Abb. 18 das hydraulische Längenprofil und in Abb. 19 das hydraulische Querprofil dargestellt.

Abb. 18.

Abb. 19.

9r

h7

7"T

93

-o

9z

h3

4_ZŁ

Aus dem hydraulischen Längenprofil sind für die verschiedenen Durchflußmengen die Drucklinien ersichtlich, während aus dem hydraulischen Querprofil die den verschiedenen Druckverlusten entsprechenden Durchflußmengen zu ersehen sind.

In den Abb. 20 und 21 ist das hydraulische Längen- und Querprofil für den Zusammenfluß zweier Quellen, die in verschiedener Höhe liegen, dargestellt.

Abb. 21.

Abb. 20.

3_

£_

£l

C/>

So

Po

-f

o_

f*2

y/P

Sz

s₃

so

Wird bei der Vereinigung der beiden Leitungen kein Wasser entnommen, läuft eine gewisse Überlaufmenge q von dem höheren nach dem niederen Behälter, die sich bestimmt nach den Durchmessern dx und d₂ der beiden Stränge A und B. Diesem Überlauf entspricht die Drucklinie ach. Entnimmt man in dem Vereinigungspunkte der beiden Leitungen eine gewisse Wassermenge p, so wird die Drucklinie auf den Punkt cx sinken und die Überlaufmenge im Strange B sich auf qx vermindern, dagegen wird im Strange A die Durchflußmenge Qi—p + qi sich entsprechend vermehren. Sinkt die Drucklinie im Vereinigungspunkte auf e₀, so hört der Überlauf nach dem Behälter R₂ auf und die Abflußmenge aus dem Behälter Bx wird auf p₀ steigen. Bei weiterem Sinken der Drucklinie gibt auch die Quelle R₂ eine entsprechende Wassermenge ab; die Abflußmengen im Vereinigungspunkte sind aus dem hydraulischen Querprofile Abb. 21 ersichtlich.

In derselben Weise können die hydraulischen Längen- und Querprofile auch für andere Fälle entwickelt werden.

Für die Ableitung der Durchmesserberechnung für die verschiedenen oben erwähnten Arten der Wasserabgabe sollen im nachfolgenden die Dupuitschen Formeln wegen ihres einfachen Baues Verwendung finden.

1. Wasserabgabe an einzelnen Punkten des Stranges.

In der nachstehenden Abb. 22 bedeuten:

1, 2, 3 usw. die Punkte, an welchen durch vorhandene Abzweigungen die Wassermengen qXl q₂, q% usw. entnommen werden, lu l₂, 4 usw. die Abstände zwischen den einzelnen Abzweigen,

L die Gesamtlänge,

AB den Wasserspiegel am Beginne,

CB den Wasserspiegel am Ende der Leitung,

H die Höhendifferenz zwischen den Wasserspiegeln der beiden Behälter, welche die ganze zur Überwindung der Widerstände zur Verfügung stehende Druckhöhe darstellt.

Abb. 22.

N.

y,

<9

l3

Man kann die Rohrleitung entweder mit konstantem Durchmesser durchführen und bekommt dann eine Drucklinie, die durch die Punkte B a₂ b₂ c₂ ... C dargestellt wird, oder man verändert den Durchmesser in den einzelnen Teilstrecken in der Weise, daß das Gefälle der Drucklinie ein konstantes wird. Bezeichnet D den konstanten Durchmesser für die ganze Strecke, Du _Z)₂, Z)₃ usw. die Durchmesser für die einzelnen Teilstrecken, so berechnet sich bei konstantem Durchmesser D die Drucklinie zu

aa₂

— Vi — x [<h + #2 +    + • • -)²

bb₂ — a a-2 = y₂ — V\ = -/•

(?a +?* + •• *)² usw.

Bei konstantem Druckverlust ergeben sich die Durchmesser der einzelnen Teilstrecken zu

Jy jÿ

P x ^    + S'² +    + • • -)²

₂=lG

■ jï ■ [q% + g₃ + • • -)² usw.

2. Wasserabgabe am Ende des Stranges.

Für diesen Fall ergibt sich zur Berechnung der Drucklinie und des Durchmessers der Leitung die einfache Anwendung der auf Seite 205 angegebenen Formeln für J und D.

3. Gleichmäßige Wasserabgabe auf der ganzen Länge der Leitung.

Abb. 23.

M'

\dx i

1/

h--»-

Bezeichnet man in vorstehender Abb. 23 mit AB den Wasserspiegel am Beginne,

F G den Wasserspiegel am Ende der Leitung,

B C eine Horizontale durch den Wasserspiegel AB,

M' den dem Punkte M entsprechenden Punkt der Drucklinie mit den Koordinaten x und ?/,

D den konstanten Durchmesser der Leitung,

L die ganze Länge der Leitung,

H die zur Überwindung der Widerstände zur Verfügung stehende Druckhöhe, und versteht man unter

Q die gesamte zur Abgabe gelangende Wassermenge und unter die pro Längeneinheit abgegebene Wassermenge,

q L

so wird im Punkte M die Wassermenge

Q

q-x = -£-x

gefördert. Der beim Durchfließen der unendlich kleinen Strecke dx auftretende Druckhöhenverlust stellt sich dar durch die Differentialgleichung

(Q \² 1 ) ‘

dy

dx

oder in der Form

• x²dx .

Daraus ergibt sich durch Integration zwischen den dem Anfangszustande und der Leitungslänge L entsprechenden Grenzen

fdy = *ix)¹'wf

xl d x

und damit die Gleichung für die Drucklinie

Der Durchmesser bestimmt sich zu

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

14

. Q* = 0,803

h'Q1’

Bei der Abgabe derselben Wassermenge gleichmäßig verteilt auf die ganze Länge des Stranges genügt ein Rohrdurchmesser von 0,803 desjenigen, der erforderlich wäre, um bei gleichem Druckverlust die gesamte Wassermenge bis an das Ende der Leitung zu fördern.

4. Gemischte Abgabe.

Abb. 24.

---±4—y.

Ci

Der in vorstehender Abb. 24 gezeichnete Strang DM soll die Wassermenge Q auf die Länge L gleichmäßig verteilt und die Wassermenge P am Ende M abgeben. Die vorstehende Aufgabe kann ohne weiteres auf die unter 3 behandelte gleichmäßig verteilte Abgabe zurückgeführt werden, wenn man sich den Rohrstrang vom Punkte M bis zum Punkte Cx um die Länge x verlängert denkt, wobei x so bestimmt werden soll, daß

daß also die Abgabe pro Längeneinheit auf der ganzen Strecke gleich wird. Bezeichnet nun

B C Ci die Drucklinie für den gesamten Strang, H den Druckverlust auf die Strecke L, h den Druckverlust auf die Strecke x,

Y = H -f- h den gesamten Druckverlust, so ergibt sich

X (0 + P)2 3 Z* x L [Q -j- .P)3 3 Z>5 ' Q

oder

N CO

• L oder

Der Druckverlust H auf der Strecke L bestimmt sich nun wie folgt:

H = Y—h

3 Q ' IP

x L [Q + P)³ x P³ L 3 ' Z) 5    Q

-3 • ^5 (ö² + 3 ÇP + 3 P²j = X • ^    + P Q + P²) •

Der Ausdruck in der Klammer kann näherungsweise auf das Quadrat eines Binoms zurückgeführt werden, was zu folgenden Ungleichungen führt:

(p+!F<(?+qp+p>)<(p+^)%

Setzt man als Mittelwert zwischen erhält man die Gleichung der Drucklinie

® = 0,5 Q und

— 0,577 Q den Wert 0,55 Q, so

und die Gleichung für den Durchmesser

ÿ,.

Tr * [P + 0,55 Q)~.

¹

0. Lueger, Die Wasserversorgung der Stadt Lahr. Lahr 1884.

²

Merz, Reinigung von Wasserleitungsröhren. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ing. 1883, S. 140. — Oesten, das. 1890, S. 583. — Iben, Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1880, S. 533 u. 581. — Kirkwood, The Brooklyn Waterworks. New York 1867, S. 53.

³

   Zeitschr. f. Baukunde 1884, S. 11—16, 55—70.

⁴

²)    Spieß, Graphische Lösung von hydraulischen Aufgaben, Journ. für Gashel. und Wasservers. 1887.

5. Verteilung der Wasserlieferung auf mehrere Stränge.

Soll die Wassermenge Q, welche von einem Hauptrohr mit dem Durchmesser D und dem Gefällsverlust J gefördert wird, in mehrere Nebenstränge von den Durchmessern du d₂, d% . . . . verteilt werden, welche die Wassermengen qu q₂, qs . . . . bei dem gleichen Gefällsverlust J, wie das Hauptrohr, fördern, so ergibt sich, wenn n die Anzahl der Nebenstränge ist, die Beziehung

Q\ . Ql ■ Ql

Q²

n—-.

D⁵ d\

d\

d\

+...=2

Teilt sich die Wassermenge Q in n gleiche Teile, ist also

Q = n-q,

so ergibt sich

]/D⁵ = n-Vd&

und

dr =

Der Durchmesser der Teilstränge wird nicht im Verhältnis von

sondern im Ver-

hältnis von

\ kleiner. Will man beispielsweise eine Hauptleitung vom Durchmesser

n⁵

D durch zwei Leitungen vom Durchmesser d ersetzen, so wird

d = 0,758 D .

Der Durchmesser für die halbe Leistung beträgt immer noch 76^ des Durchmessers des Rohres für die ganze Leistung.

14*

6. Kosten eines Rohrstranges.

Für eine Reihe von Untersuchungen bezüglich des wirtschaftlichen Einflusses des Rohrdurchmessers ist es von Interesse, die Kosten pro Längeneinheit des Rohrstranges als Funktion des Durchmessers auszudrücken.

Die Kosten S pro Längeneinheit eines Rohrstranges setzen sich zusammen aus

den Kosten der Rohrlieferung,

s₂ » s₃ » s₄ »

Rohrverlegung einschließlich Lieferung der Dichtmaterialien, Grabarbeit,

Aufnahme und Wiederherstellung der Grabenoberfläche, die nur in Betracht kommen, wenn es sich um befestigte Straßen, Pflaster oder Chaussierung handelt.

Die Kosten sY der Rohrlieferung sind proportional dem Rohrgewichte, und dieses ist wieder abhängig von der Wandstärke d und dem auf die Längeneinheit entfallenden Anteil an dem Gewicht der Muffe. Bei dem heute gebräuchlichen deutschen Normalprofil für gußeiserne Rohre bestimmt sich die Wandstärke ô nach der Formel

60

+ 0,0075 m,

(1)

wobei D den Durchmesser in m bedeutet. Bezeichnet:

/ das spezifische Gewicht des Gußeisens,

G das Gewicht pro lfd. m Rohr,

Gr das Gewicht pro lfd. m glattes Rohr,

Gm das Gewicht der Muffe auf den lfd. m verteilt, so ist

Gr = tc D ô y und G — Gr + Gm.

Nach Einsetzen der Werte für ô, 7t und y — 7,25 erhält man:

G = 0,3794 D* ₊ o,1707 D + G

Bei dem deutschen Normalprofil kann man näherungsweise annehmen, daß das Gewicht der Muffe das Gewicht des glatten Rohres pro lfd. m Baulänge um ca. 10^" erhöht, und man kann deshalb das Gewicht des Rohres einschließlich der Muffe pro lfd. m als Funktion des Durchmessers durch die nachstehende Gleichung ausdrücken:

(2)

G = 0,42 L>2 ₊ o,18 D.

Bezeichnet ^ den Preis pro 1000 kg Rohrgewicht einschließlich der Transportkosten, so ergeben sich die Kosten der Rohrlieferung pro lfd. m Baulänge zu

(3)

Si = /o (0,42 L>2_j_o,18 D).

Die Formel 2 wird mit dem wirklichen Rohrgewicht nicht immer ganz genau übereinstimmen, weil die Wandstärken der deutschen Normalprofile abgerundete Werte der aus der obigen Formel 1 errechneten sind.

Die Kosten s₂ der Rohrverlegung können näherungsweise dem Gewichte des Rohres proportional gesetzt, also durch die Gleichung

(4)

s-2 — u<i G — [t₂ (0,42 _D² -f- 0,18]D) ausgedrückt werden, wobei tu₂ die Kosten für Verlegen (und Verdichten pro 1000 kg Rohrgewicht bezeichnet.

Die Kosten s₃ der Grabarbeiten sind in erster Linie proportional dem erforderlichen Aushub, in zweiter Linie aber davon abhängig, ob der Untergrund eine mehr oder weniger starke Aussteifung der Grabenwände erforderlich macht. In der Regel wird man die Kosten dieser Aussteifung dem Einheitspreis für den Aushub des Materials zuschlagen können, ebenso wie die Kosten der unter Umständen erforderlichen Bewältigung von Grundwasser.

Abb. 25.

uns*

oder

Bezeichnet in nebenstehender Abb. 25:

h die Deckung der Rohrleitung, d. h. die Tiefe der Rohroberkante unter Terrain, die in der Regel zu 1,5 m, bei längerer Zuleitung häufig aber auch zu 2,0 m angenommen wird, D -f- b die Gesamtbreite des Rohrgrabens, p₃ die Kosten pro cbm Aushub einschließlich Absteifung des Rohrgrabens, so ergibt sich s3 ⁼ ll3 (5 -r D) [h + D),

'i

V,.

t-4-

'i

(5)

-J A L_ D

• 2 i u 1 2 •

s3 —    [5Ä + D [b -f- h) + D²] .

Die Kosten s₄ der Wiederherstellung der Straßenoberfläche sind proportional der Fläche, also

s4 — iU4 (5 + D) ,

wobei p₄ die Kosten der Wiederherstellung pro qm Straßenfläche bedeutet. Darnach ergeben sich die Gesamtkosten pro m Rohrleitung zu

(6)

S-Sl + S₂ H- 53 + s4 >

oder nach Einsetzen der einzelnen Werte zu

(?)

S — [0,42 («i -j- ₍«₂) + ^3] D¹ + [0,18 (/.<! + ^₂) + (t<3 (5 + A) + p₄] D -j- ^<3 & 7^ + ju₄ ô .

Für die heutigen Verhältnisse kann man, wenn es sich um Verlegung von Rohren in gutem Boden ohne besondere Ausschalung und ohne Grundwasserbewältigung handelt, bei einer Rohrdeckung von 1,5 m, für die verschiedenen Koeffizienten in der obigen Gleichung nachstehende Zahlenwerte einsetzen:

= Jl 2,0 h = 1,5 m .

= Jl 15,0 = 0,5 m

= Jl 150,0 t<^4 ⁼ Jl 1,0

Die obige Gleichung geht dann über in

£ = 71 D2 + 35D + 2

oder

(7a)

£ = i>(71D + 35) + 2.

Man kann die Gleichung 7a auch in der Form schreiben

(8)

S = (.1D -f- c ,

wobei u jedoch nicht konstant, sondern ein von dem Durchmesser abhängiger Koeffizient ist, der sich allerdings bei kleinen Änderungen des Durchmessers sehr unwesentlich ändert; c bedeutet eine Konstante, die nur abhängig ist von der Deckung, sowie den Preisen des Aushubes und der Pflasterung.

Man kann demnach die Kosten der Rohrleitung, abgesehen von der einen Konstanten, dem Rohrdurchmesser proportional setzen, wenn es sich nur um geringe Änderungen dieser Rohrdurchmesser handelt. Beim Vergleich verschiedener Durchmesser ist jedoch der Abhängigkeit der Koeffizienten f.i vom Durchmesser Rechnung zu tragen; die verschiedenen Durchmessern entsprechenden Werte sind in der nachfolgenden Tabelle eingetragen.

D in m

u = 71 D -1- 35

_© © © © j© © O J-4 “os Tp» b« "cî Vi co bo "’© ©©o©o©©o

O GO^ CD^ VQ r* CO co cd' h    i>r cT co cd'

oooooi>^cr)io

rH

A. Anordnung der einzelnen Bauglieder bezüglich ihrer Höhen- und

örtlichen Lage.

§ 4. Die Höhenlage des Versorgungsgebietes.

Das zu versorgende Gebiet wird in den seltensten Fällen eine näherungsweise horizontale Fläche darstellen, sondern wird je nach seiner Lage größere oder geringere Höhenunterschiede aufweisen. Gelingt es, die Wasserbezugsquelle in ausreichender Höhenlage zu erschließen, so kann das Wasser mit natürlichem Gefälle dem Versorgungsgebiet zugeleitet und dort verteilt werden. Ist die Höhenlage der Bezugsquelle für diese Zwecke nicht ausreichend, so muß das Wasser entweder ganz oder teilweise künstlich gehoben werden.

Zeigt das Versorgungsgebiet keine erheblichen Höhenunterschiede, so wird die Versorgung in der Regel eine einheitliche sein, d. h. man wird das ganze Gebiet von einer Stelle aus versorgen können, gleichgiltig, ob das Wasser mit eigenem Gefälle zugeleitet werden kann oder künstlich gehoben werden muß. Zeigt das Versorgungsgebiet jedoch große Höhenunterschiede, so wird man sowohl aus wirtschaftlichen wie auch aus betriebstechnischen Gründen von einer einheitlichen Versorgung absehen und das Versorgungsgebiet je nach Bedarf in zwei oder mehrere verschiedene Druckzonen teilen. In wirtschaftlicher Beziehung wird durch die Teilung in verschiedene Druckzonen erreicht, daß das Wasser nicht unnötig gehoben wird, also keine unnötigen Hebungskosten entstehen, da bei verschiedenen Druckzonen das in jeder Zone verbrauchte Wasser nur auf die erforderliche Höhe gehoben wird, während bei einheitlicher Versorgung die gesamte Wassermenge auf die Höhe der höchstgelegenen Zone gehoben werden müßte. In betriebstechnischer Beziehung erscheint diese Zoneneinteilung aber notwendig, wenn der Druck in den tieferen Teilen des Versorgungsgebietes die hauptsächlich in bezug auf die Haltbarkeit der Hauszuleitungen gegebene Grenze übersteigt. Im allgemeinen kann diese Grenze als zwischen 50 und 60 m liegend angenommen werden, da man einen Versorgungsdruck von mehr als 6 Atmosphären gern vermeidet. In einzelnen Fällen, wo es sich vielleicht nur um kleine Gebiete handelt,

wird man im Interesse der einheitlichen Versorgung auch einen Betriebsdruck von 6 bis 8 Atmosphären zulassen können, wenn es dadurch möglich ist, eine Zonenteilung zu vermeiden.

1. Druckzonen.

In nachstehender Abb. 26a und 26b ist im Längenschnitt und Grundriß ein Versorgungsgebiet dargestellt, dessen Höhenlage eine einheitliche Versorgung gestattet;

Abb. 26 a.

R k-

M-----

Pf

:---Mi

hj

Abb. 26 b.

Po

R bezeichnet den Behälter, von welchem aus die Versorgung des Gebietes erfolgt,

P-t den höchsten Punkt des Versorgungsgebietes,

P₀ den tiefsten,

hv den erforderlichen Versorgungsdruck, dessen Bestimmung nach Kap. I, § 3 zu erfolgen hat,

R C die Horizontale durch den Behälterwasserspiegel,

R D die Drucklinie bei der Förderung der höchsten Stundenmenge,

MMi eine Parallele zur Drucklinie R D im Abstande hv von derselben.

Der Hauptzuleitungsstrang ist so zu bemessen, daß der Druckverlust bei der Förderung der höchsten Stundenmenge auf die Länge L bis zum höchsten Punkt der verfügbaren Höhe h entspricht.

Die einheitliche Versorgung in einer einzigen Druckzone ist nur dann möglich, wenn der im tiefsten Punkt P₀ auftretende höchste Druck H, wie oben bemerkt, zwischen 50 und 60 m, ausnahmsweise auch 80 m bleibt. Bezeichnet man mit hx den Höhenunterschied zwischen dem tiefsten Punkt P₀ und dem höchsten Punkt Pt des Versorgungsgebietes, so ist

JH — Âj -f- hv -f- h .

Den für die bürgerliche Versorgung erforderlichen Druck hv kann man für mittlere und größere Städte zwischen 25 und 30 m annehmen. Vernachlässigt man zunächst den Druckverlust Ä, so ergibt sich aus der obigen Gleichung, daß man im allgemeinen überall dort, wo die Differenz zwischen dem niedrigsten und höchsten Punkt des Versorgungsgebietes 30 m übersteigt, von einer einheitlichen Versorgung absehen und eine Teilung in verschiedene Druckzonen ins Auge fassen muß.

Abb. 27.

fi₇

'S)

M---J.

hv

D₇

-----M,

£z

hv

Zone I

Dz

----N,

Trrrrf.

Zone ZT

Die Abb. 27 behandelt den Fall, daß ein an einer Lehne liegendes Versorgungsgebiet ABC von dem Behälter Ą versorgt werden soll. Wenn der Höhenunterschied zwischen den tiefen Teilen des Versorgungsgebietes und dem Behälter R₁ mehr als 60 m beträgt, muß die Versorgung in zwei verschiedenen Druckzonen durchgeführt werden, und als Grenze der beiden Zonen ergibt sich der Punkt P, der 60 m unter dem Behälter Ą liegt. Dementsprechend wird der Teil AB des Versorgungsgebietes die obere Zone, der Teil B C die untere Zone bilden. Die Drucklinie Bt für die Abgabe des höchsten Stundenverbrauchs für das ganze Gebiet muß so gelegt werden, daß die um den Versorgungsdruck hv tiefer liegende Parallele MMt das Versorgungsgebiet selbst nicht mehr schneidet, daß also im ganzen Versorgungsgebiet ein höherer Druck als der absolut erforderliche Versorgungsdruck hv herrscht. Für die untere Zone ist der zweite Behälter P₂ einzuschalten, der vom oberen Behälter Ą gespeist wird. Die Höhenlage dieses Behälters P₂ wird in der Weise bestimmt, daß die Drucklinie P₂ B₂ für die Abgabe des höchsten Stundenverbrauchs für die ganze untere Zone, insbesondere aber für die höchsten Teile derselben bei B, noch eine verfügbare Druck-hohe hv ergibt, so also, daß die durch B gelegte, zu R₂ B₂ parallele und im Abstande hv davon gezogene Linie das untere Versorgungsgebiet nicht mehr schneidet. Die Begrenzung zwischen diesen beiden Zonen wird natürlich nicht mathematisch genau mit dem nach den vorstehenden Ausführungen bestimmten Punkt B zusammenfallen, sondern man wird bei der Begrenzung der beiden Zonen die vorhandenen Straßen und andere Verhältnisse berücksichtigen, so daß man für beide Zonen noch rationelle Rohrnetze mit möglichst wenig toten Enden erhält. Die beiden Zonen werden in entsprechender Weise miteinander verbunden, so daß die untere Zone auch direkt, wenn auch vorübergehend mit höherem Druck, gespeist werden kann für den Fall, daß die planmäßige Zuführung nach der unteren Zone eine Unterbrechung erfährt.

Abb. 28.

B.--------G

■S

Die Zuleitung von Ą nach dem unteren Behälter R₂ ist so zu bemessen, daß sie den mittleren Stundenbedarf für die untere Zone zuzuführen in der Lage ist, während die Verbrauchsschwankungen selbst durch den Inhalt des Behälters R₂ ausgeglichen werden. Unter Umständen wird man aber von der Verlegung einer besonderen Leitung von R{ nach R₂ absehen und den Behälter R₂ direkt an den Hauptstrang der oberen Zone anschließen. In diesem sowie auch im Falle der direkten Zuführung wird bei geringerem Verbrauch der unteren Zone das Wasser im Behälter R2 überlaufen, und außerdem würde für den Fall eines Anschlusses an den Strang der oberen Zone die Gefahr vorliegen, daß in den Stunden des geringeren Verbrauchs infolge der größeren zur Verfügung stehenden Druckhöhe sich der Inhalt des Behälters Rx entleert und in dem Behälter R2 überläuft. Um dies zu vermeiden, wird in solchen Fällen eine in beifolgender Abb. 28 dargestellte Vorrichtung vor dem Behälter angeordnet, welche ein selbsttätiges Abschließen der Zuleitung bewirkt, sobald der Behälter gefüllt ist. Der Abschluß der Zuleitung durch das Ventil E erfolgt in der Weise, daß der in einem offenen Standrohr angebrachte Schwimmer H das Ventil E schließt, wenn der Schwimmer bei gefülltem Behälter die Höhe G erreicht und das Ventil E mehr oder weniger öffnet, sobald der Wasserspiegel im Reservoir unter seinen höchsten Stand G heruntersinkt.

In der vorstehenden Abb. 27 ist angenommen, daß die Versorgung vom Behälter Ri erfolgt, unabhängig davon, ob das Wasser dem Behälter Ri durch natürliches Gefälle oder künstliche Hebung von einer anderen Seite her zugeftihrt worden ist. Erfolgt jedoch die Zuführung mittels künstlicher Hebung etwa vom Punkte C aus, Abb. 29, so wird die Zoneneinteilung in der Weise auszuführen sein, daß man die Grenze der Zone I ca. 30 m Uber den Punkt C legt und den darüberliegenden Teil B A als obere oder II. Zone behandelt.

In nachstehender Abb. 30 ist der Fall dargestellt, daß der Behälter R, von welchem aus die Versorgung des Gebietes AB CE erfolgen soll, tiefer liegt als ein Teil dieses Versorgungsgebietes, so daß nur ein gewisser Teil des Gebietes vom Behälter R aus direkt versorgt werden kann, während dem übrigen durch künstliche Hebung Wasser aus dem Behälter R zugeführt wird. Die Abgrenzung der in diesem Falle erforderlichen Teilung in zwei Druckzonen erfolgt in der Weise, daß man zu der Drucklinie R D, welche der Zuführung des Wassers für den unteren Teil des Versorgungsgebietes entspricht, im Abstande von hv, dem nötigen Versorgungsdruck, eine Parallele zieht. Die Schnittpunkte B und C dieser Parallelen mit der Profillinie des

Versorgungsgebietes geben die Begrenzung der unteren Zone B C, während die obere Zone, die im vorliegenden Falle in zwei Teile AB und CE zerfällt, dadurch versorgt wird, daß man von dem Behälter B das Wasser nach einem zweiten Behälter Bx hebt, welcher so hoch gelegen ist, daß die Drucklinie Ą Bx bei der Verteilung der Stunden-

Abb. 29.

vV

1°

ca30m

VÄ-

TW

Abb. 30.

fff

Df hy

V//E

hy

cC D

-------1_____

Zonel

menge im höchsten Punkte E noch immer den erforderlichen Versorgungsdruck hv ergibt. Um die Drucklinie B D für den höchsten Stundenverbrauch der unteren Zone rechnen zu können, wird man als erste Annäherung für die Abgrenzung der unteren Zone eine horizontale Ebene annehmen, welche ca. 30 m unter dem Wasserspiegel des Behälters B liegt.

2. Gruppenversorgung.

Sehr häufig ist aus technischen und wirtschaftlichen Gründen die Notwendigkeit gegeben, mehrere räumlich voneinander getrennt liegende Ortschaften, oder Versorgungsgebiete im allgemeinen, von einer gemeinsamen Wassergewinnungsstelle aus mit Wasser zu versorgen. Solche Anlagen nennt man Gruppen Versorgungen im Gegensatz zur Einzelversorgung, in welch letzterem Falle es sich nur um die Versorgung eines einzelnen Gebietes handelt.

Gruppenversorgungen sind in erster Linie ins Auge zu fassen, wenn es sich um Versorgungsgebiete von geringer Ausdehnung handelt, und ferner dort, wo die Wassergewinnung an sich schwierig oder nur in großer Entfernung von den betreffenden Ortschaften möglich ist. Auch in den Fällen der erforderlichen künstlichen Hebung wird man in Rücksicht auf die Anlage- und Betriebskosten möglichst darnach trachten, mehrere kleinere benachbarte Ortschaften durch ein gemeinsames Pumpwerk zu versorgen. Die Erkenntnis der großen wirtschaftlichen Vorteile solcher Gruppenwasserversorgungen für Gemeinden und Industrien hat diese Anlagen schon frühzeitig eingebürgert; es soll an dieser Stelle nur auf die Gruppenversorgung der Rauhen Alp, auf die große Reihe von Kreiswasserleitungen, sowie auf die Wasserversorgung des Rheinisch-West-fälischen und Oberschlesischen Industriebezirks hingewiesen werden, um zu zeigen, welche Ausdehnung diese Art der Versorgung heute schon besitzt. Man kann fast sagen, daß für die Zukunft in Rücksicht darauf, daß die einzelnen großen Städte heute fast ausnahmslos mit Wasser versorgt sind, nur noch die Gruppenwasserversorgungen größere Aufgaben auf dem Gebiet der Wasserversorgung darstellen. Auch bei der Gruppenversorgung spielt die Höhenlage der einzelnen Versorgungsgebiete eine erhebliche Rolle. Solange die Höhendifferenzen der einzelnen Ortschaften nicht erheblich sind, wird man aus technischen und wirtschaftlichen Gründen die Versorgung in einer einheitlichen Druckzone anzustreben suchen. Sind die Höhendifferenzen jedoch sehr erheblich, so werden die einzelnen Ortschaften nach den im vorstehenden entwickelten Gesichtspunkten in einzelne Druckzonen zu trennen sein. Bei Gruppenwasserversorgungen kann infolge der örtlichen Lage häufig der Fall eintreten, daß mehrere Versorgungsgebiete von verschiedener Höhenlage durch einen gemeinsamen Zuleitungsstrang versorgt werden müssen.

In Abb. 31a und b sei von einer solchen Gruppenwasserversorgung das Längenprofil der Zuleitung und der Grundriß dargestellt, und zwar handelt es sich um die Versorgung der drei Ortschaften A, B und C, welche von einem gemeinsamen Hochbehälter R versorgt werden sollen, wobei es gleichgiltig ist, ob dem Hochbehälter R das Wasser mit natürlichem Gefälle oder durch künstliche Hebung zugeführt wird. Der letztere Fall ist typisch für solche Gegenden, wo die Gewinnung von Wasser erst jenseits einer Wasserscheide, auf welcher der Behälter R gedacht ist, möglich ist. Die beiden Ortschaften A und C zeigen keine großen Höhenunterschiede unter sich, und auch die Höhenunterschiede Hx zwischen dem Behälter R und dem tiefsten Punkt der Ortschaft A und H₃ zwischen dem Behälter R und dem tiefsten Punkt der Ortschaft G halten sich noch in den zulässigen Grenzen, so daß der direkten Versorgung durch einen gemeinsamen Zuleitungsstrang Bedenken nicht entgegenstehen. Anders liegen die Verhältnisse bei der Ortschaft B, deren tiefster Punkt gegenüber dem Behälter R einen Höhenunterschied H₂ aufweist, der die aus betriebstechnischen Erwägungen gezogene Grenze von 60 bis 80 m übersteigt. Um die Versorgung von B

möglich zu machen, wird bei E von der nach C führenden Hauptzuleitung ein Seitenstrang EEY abgezweigt und bei Rt ein Behälter errichtet, der so hoch gelegt wird, daß er die Versorgung der Ortschaft mit einem ausreichenden Druck hv ermöglicht. Dieser Hochbehälter Rl wird mit einer in Abb. 28 dargestellten Vorrichtung versehen,

Abb. 31a.

ffr

hv

^//////"/'ÇZ7ZZ/77ï7Tr

C

fl

Rt

Dt

hv /

Abb. 31b.

R,

CS

—........

welche den Zuleitungsstrang selbsttätig absperrt, sobald der Behälter gefüllt ist. Die Zuleitungsstränge von E nach A und C, sowie von Ą nach B sind so zu bemessen, daß sie bei der Abgabe des höchsten Stundenbedarfs im höchsten Punkt der Ortschaften C und B noch immer einen ausreichenden Versorgungsdruck hv ermöglichen; die Drucklinien R D und E* Dl sind nach diesem Grundsatz zu berechnen.

3. Versorgung eines Gebietes durch mehrere Wasserbezugsquellen in verschiedenen

Höhenlagen.

Abb. 32.

Es kommt häufig vor, daß zur Versorgung eines Gebietes mehrere Bezugsquellen herangezogen werden müssen, da die Ergiebigkeit jeder einzelnen für sich nicht ausreichend ist. Dieser Fall liegt beispielsweise vor bei der Zusammenführung verschiedener Quellen aus demselben Gebiet, oder kann auch Vorkommen, wenn es sich darum handelt, für die Versorgung eines Gebietes spä- A ter eine zweite Bezugsquelle heranzuziehen. Für die Zusammenleitung von zwei Bezugsquellen in verschiedener Höhenlage liegen die beiden nachstehenden Möglichkeiten vor:

. versorgungs-

nach dem

c?    gebiet\

. 33.

Hz

Hr

-J.

Versorgungs -

nach dem

gebiet-.

a) Die Zuleitungen von den beiden Bezugsquellen A und B (Abb. 32) vereinigen sich im Punkte C zu einer gemeinsamen Leitung nach dem Versorgungsgebiet. Die Zuleitungen A C und B C sind so dimensioniert, daß die Höhendifferenzen und H2 zwischen den Wasserspiegeln bei A und B und dem Punkte C zur Überwindung der Bewegungswiderstände bei der Förderung des höchsten Bedarfes aufgebraucht werden. Hierbei ist noch zu berücksichtigen, daß die Ergüsse von A und B nicht immer gleichmäßig sind, und daß es daher Vorkommen kann, daß Wasser von B bei A zum Überlauf kommt, in welchem Falle natürlich der ganze Zulauf von A ebenfalls bei A überläuft. Wenn dieser Fall auch auf die Menge des nach dem Versorgungsgebiete

abgeleiteten Wassers ohne erheblichen Einfluß bleibt, so können doch durch das Überlaufen bei A und die rückläufige Bewegung in dem Rohrstrang A C Unzuträglichkeiten entstehen, die durch die nachfolgende Anordnung vermieden werden.

Durch die

b) Bei dieser werden (s. Abb. 33) die beiden Quellen A und B nicht direkt zusammengeleitet., sondern in einen Behälter C zusammengeführt und die Zuleitungen A C und B C den Höhendifferenzen Hy und H₂ entsprechend berechnet. Zwischenschaltung des offenen Wasserspiegels bei C wird bewirkt, daß etwaige Mehrergüsse der Quellen A und B in C zum Überlauf gelangen und so Störungen in A und B nicht eintreten können. Man wird deshalb für die Ausführung dieser Anordnung den grundsätzlichen Vorzug geben müssen.

§ 5. Die Wassergewinnung.

Die Ermittlung der Wasserbezugsquelle, welcher das zur Versorgung des betreffenden Gebietes erforderliche Wasser entnommen werden soll, ist das Ergebnis der durchgeführten Vorarbeiten, in deren Bereich auch der Abgleich zwischen etwa vorhandenen verschiedenen Bezugsquellen bezüglich ihrer technischen und wirtschaftlichen Wertung gehört. Die schließlich in Vorschlag gebrachte Wasserbezugsquelle muß daher in technischer und wirtschaftlicher Beziehung die beste Lösung für die Wasserbeschaffung darstellen. Die Anordnung der Wassergewinnung hinsichtlich ihrer örtlichen Lage gestattet dem Projektanten in der Regel einen gewissen Spielraum. Man wird im Falle der Entnahme von Tagwasser, insbesondere Fluß- oder Seewasser, bei der Bestimmung der Entnahmestelle diese selbstredend immer flußaufwärts von dem zu versorgenden Gebiet anordnen und auf die Bodengestaltung der Ufer, Zugänglichkeit der Wassergewinnungsstelle durch vorhandene Wege usw. zu achten, im übrigen aber bezüglich der Höhenlage wenig Auswahl haben. Handelt es sich um die Erschließung von Grundwasser, so hat man meist bezüglich der örtlichen Lage eine größere Freiheit, da es sich bei Gewinnung von größeren Wassermengen nur um Grundwasserströme handeln kann, die eine erhebliche seitliche Ausdehnung besitzen, so daß man innerhalb desselben Grundwasserprofils die Wassergewinnung zwischen ziemlich weiten Grenzen verschieben kann. Man wird deshalb allen Rücksichten in '‘bezug auf Sicherung des Grundwassers gegen äußere Beeinflussung, in bezug auf Zugänglichkeit durch vorhandene Wege, sowie in bezug auf Grunderwerb Rechnung tragen können. Sehr häufig kann man im Längenprofil des Grundwasserstromes Verschiebungen der Wassergewinnungsanlagen ohne Schwierigkeiten vornehmen und dabei der oft wechselnden Überdeckung des Grundwassers Rechnung tragen. Doch wird man in Hinsicht auf das verhältnismäßig geringe Gefälle des Grundwasserstromes in bezug auf Höhenlage auf große Unterschiede nur in seltenen Fällen rechnen können. Allerdings liegen die Verhältnisse manchmal so, daß man aus demselben Grundwasserstrom Wasser mit künstlicher Hebung oder bei entsprechender Entfernung auch Grundwasser mit natürlichem Gefälle dem Versorgungsgebiet zuführen kann. Ähnlich liegen die Verhältnisse manchmal bei Quellfassungen oder bei Anlage von Talsperren. Man findet oft Quelltäler, die in bezug auf Höhenlage der Wasserfassung großen Spielraum gestatten, ebenso hat man auch die Möglichkeit, Talsperren in verschiedenen Höhenlagen zu errichten.

Liegt die Möglichkeit vor, das zu beschaffende Wasser in verschiedenen Höhenlagen erschließen zu können, so wird man jene Höhenlage wählen, welche wirtschaftlich die günstigste ist, d. h. welche die geringsten Kosten bei der Ableitung des Wassers verursacht. Zur Ermittlung dieser vorteilhaftesten Höhenlage gelangt man auf folgendem Wege. Je höher das Wasser gefaßt wird, eine desto größere Druckhöhe steht für die Zuleitung des Wassers nach dem Versorgungsgebiet zur Verfügung und desto kleiner wird daher der Durchmesser werden. Anderseits wird natürlich die Entfernung und damit auch die Länge der Rohrleitung größer. Der kleinere Durchmesser beeinflußt die Baukosten im günstigen, die größere Länge im ungünstigen Sinne; es handelt sich also darum, jene Höhe zu bestimmen, bei welcher die Baukosten, die dem Produkt aus Durchmesser und Länge proportional sind, ein Minimum werden.

Abb. 34.

Lr

Bezeichnet in der vorstehenden Abb. 34 R den Behälter, welchem das Wasser zugeleitet werden soll,

BI) die Sohle eines Quelltales, in welchem in verschiedenen Höhen Wasser zu erschließen ist, oder auch die Gefällslinie eines Grundwasserstromes,

RB die Horizontale durch den Behälterspiegel, welche in B die Sohle des Quelltales oder den Grundwasserspiegel schneidet, a die Neigung der Talsohle oder die Neigung der Strömungsrichtung des Grundwassers gegen die Horizontale,

C den Punkt, bei welchem die Wasserfassung errichtet werden soll, um die geringsten Kosten für die Zuleitung nach dem Behälter R zu ergeben,

H die Höhe, welche zum Transport des Wassers von C bis zum Behälter R verfügbar ist,

L die gesamte Länge von der Fassung C bis zum Behälter R:

L\ die Länge vom Behälter R bis B,

L₂ die horizontale Entfernung von B bis zum Punkte C,

Q die geförderte Wassermenge in cbm pro sec.,

I) den Durchmesser der Rohrleitung,

uD die Anlagekosten pro laufenden m der Rohrleitung, wobei ein Bei wert ist, der zwar vom Durchmesser abhängig, aber innerhalb gewisser Grenzen als konstant anzusehen ist,

S die gesamten Anlagekosten der Zuleitung von der Länge L, so bestimmen sich diese Gesamtkosten S zu

S = u D L = u D [Ly + L₂).

Nach der Dupuitschen Formel ergibt sich zwischen dem Durchmesser D und dem Druckverlust H auf die Länge [Ly + L₂) die Relation

£>5

tf=Gtg« = (!)2£‘ + £’-

Bestimmt man aus dieser Gleichung L₂ und setzt den gefundenen Wert in die obige Gleichung für S ein, so ergibt sich

f.iD⁶tga Ly

DHea~(mf

In dieser Gleichung sind die Kosten nur mehr vom veränderlichen Durchmesser D abhängig, da sämtliche anderen Größen der Gleichung Konstante sind. Differenziert man S nach der Variablen D und setzt 'die erste Ableitung gleich Null, so erhält man

tgaD*=6(^f-

Bestimmt man den Wert für tga aus der obigen Gleichung für H und setzt ihn in die vorstehende Gleichung ein, so erhält man

Ly 5 L₂

oder

L,=

Der günstigste Punkt C für den Beginn der Wasserfassung liegt daher in einer Entfernung aufwärts vom Punkte B, welche gleich ist dem Fünftel der ganzen Entfernung von R bis B. Diese Lösung soll nur eine annähernde sein, da an Stelle der wirklichen Länge der Rohrleitung L₂ deren horizontale Projektion gesetzt worden ist. Immerhin ist aber die Annäherung genau genug, um im gegebenen Falle darnach verfahren zu können.

Die Bewegungsfreiheit, die man in den meisten Fällen in der Anordnung der Wassergewinnungsanlage bezüglich ihrer örtlichen Lage hat, erfährt eine Beschränkung, wenn es erforderlich wird, das Wasser vor seiner Verwendung zu reinigen, wie dies bei der Entnahme von Oberflächenwasser oder Gewinnung von eisenhaltigem Grundwasser der Fall ist. In diesen Fällen wird man bei der Entnahmestelle von Fluß- und

Seewasser schon darauf Bedacht nehmen, daß eine entsprechende Baustelle für die Reinigungsanlage, möglichst in unmittelbarer Nähe der Wassergewinnung, vorhanden ist. Wenn angängig, wird man die Entnahmestelle so wählen, daß man nicht nur die Reinigungsanlage, sondern auch die Wasserhebungsanlage mit der Entnahme räumlich vereinigt.

Bei der Gewinnung von Fluß- oder Seewasser wird man die Wahl der Wasserentnahmestelle so treffen, daß eine Einleitung von Abwässern, die mit menschlichen oder tierischen Abfallstofifen belastet sind, in der Nähe nicht stattfindet. Man wird auch auf die Verunreinigung des Wassers durch die Schiffahrt Rücksicht nehmen und die Nähe von Anlageplätzen von Schiffen zu vermeiden suchen. Bei Flüssen wird man weiter noch darauf achten müssen, daß man möglichst solche Uferstellen auswählt, die in bezug auf Korrosion oder Verlandung einigermaßen sicher sind, damit die Anlage für die Wasserentnahme in dieser Richtung nicht gefährdet wird.

Bei der Ausführung von Grundwasserfassungen kann man entweder die einzelnen Brunnen direkt durch Saugleitungen mit den Pumpen verbinden, oder man schaltet zwischen der Pumpen- und Brunnenanlage einen sogenannten Sammelbrunnen ein, aus welchem die Pumpen mittels Saugleitungen das Wasser entnehmen, während die Brunnen mit diesem Sammelbrunnen in der Regel durch Heberleitungen verbunden sind. Die Anordnung eines Sammelbrunnens, die bei größeren Fassungsanlagen allgemein üblich ist, hat den Vorteil, daß die Wassergeschwindigkeit in den Heberleitungen konstant erhalten bleibt, während sie in den Saugleitungen den Kolbengeschwindigkeiten entsprechend wechselt. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die Heber-

Bei der Gewinnung von eisenhaltigem Grundwasser wird man in der Kegel die Wassergewinnung mit der Enteisenungsanlage und Pumpstation Zusammenlegen, da der Betrieb der Enteisenung eine Hebung des Wassers verlangt, und die Hebung auf die Enteisenungsanlage zweckmäßiger weise mit der Förderung nach dem Versorgungsgebiet vereinigen.

Abb. 35 a.

Bz

B;r

b₃

Abb. 35 b.

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b-

b₃

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Bi

Bz

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di

Çi

leitung, die eine größere Saugwirkung zuläßt als die Saugleitung der Pumpen, entsprechend höher gelegt werden kann, als dies bei Saugleitungen möglich ist.

In der Regel pflegt man derartige Fassungsanlagen in der Weise anzuordnen, daß man sie ungefähr senkrecht auf die Bewegungsrichtung des Grundwasserstromes

15

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Au fl.

legt. Man wird aber von der Senkrechten etwa so weit abweichen, daß das Gefälle des Grundwasserspiegels im Profile der Wasserfassung ungefähr gleich wird dem Gefälls-verlust, welcher zur Förderung der Wassermenge in der Heberleitung erforderlich ist, so daß die nutzbare Absenkung für sämtliche Brunnen näherungsweise die gleiche wird.

In der vorstehenden Abb. 35a u. b ist eine solche Grundwasserfassung im Grundriß und Profil dargestellt. S bezeichnet den Sammelbrunnen, mit dem die Brunnen Bt ... BA durch Heberleitungen in der Weise verbunden sind, daß die Brunnen symmetrisch zum Sammelbrunnen längs zweier Heberleitungen angeordnet werden, wodurch für den Fall eines Defektes eine gewisse Reserve geschaffen ist. Der eingezeichnete Pfeil zeigt die Bewegungsrichtuug des Grundwasserstromes an, dessen Spiegel in Grundwasserkurven dargestellt ist. Die Heberleitungen sind nun nicht parallel diesen Grund wasserkurven, also senkrecht auf die Strömungsrichtung, gelegt, sondern dieselben sind, vom Sammelbrunnen ausgehend, zu Berg des Grundwasserstromes angeordnet, so daß der Grundwasserspiegel ab c d e im Profil vom Sammelbrunnen aus nach beiden Seiten aufsteigt. Ist die Anordnung so getroffen, daß der vom Sammelbrunnen aufsteigende Grundwasserspiegel parallel der Drucklinie ist, welche sich beim Betrieb der Heberleitung einstellt, so wird bei einer Absenkung ö im Sammelbrunnen die nutzbare Absenkung in den verschiedenen Brunnen ebenfalls gleich ô sein.

Abb. 36.

pr.rr'A^

—<Ą— —

*3

Br

Bz

Cf

cf.

I

d₇

“3t

e.

In der Abb. 36 ist das Profil durch eine Fassungsanlage dargestellt, welche genau senkrecht auf die Strömungsrichtung des Grundwassers angeordnet ist, so daß der Wasserspiegel ab c d e im Profil horizontal erscheint. Bei dieser Anordnung wird sich beim Betrieb der Fassungsanlage der abgesenkte Grundwasserspiegel in der Linie at by cy dx ey einstellen, so daß die Linien ay cr und c\ ey den Drucklinien in der Heberleitung entsprechen. Hierbei ergibt sich, daß bei einer Absenkung ô im Sammelbrunnen die Absenkungen di d₂ d₃ d₄ in den Brunnen mit der Entfernung vom Sammelbrunnen abnehmen, so daß also die Wirkung der vom Sammelbrunnen entfernter liegenden Brunnen entsprechend geringer wird.

Die Heberleitungen pflegt man in diesen Fällen so anzuordnen, daß der höchste Punkt derselben, also der Heberscheitel in den Sammelbrunnen zu liegen kommt. Bei dieser Anordnung ist es möglich, die sich im Heberscheitel ansammelnde Luft vom

Maschinenbaus aus absaugen zu lassen, so daß eine besondere Entlüftungsvorrichtung entbehrlich wird. Die Anordnung der nach dem Sammelbrunnen aufsteigenden Heberleitung soll den sich bildenden Luftblasen den Abzug nach dem Heberscheitel ermöglichen und verhindern, daß solche Luftblasen, wie dies bei horizontaler Lage der Heberleitung zu befürchten ist, hin und her wandern und dadurch den Betrieb des Hebers störend beeinflussen oder gar Betriebsstörungen herbeiführen.

Vielfach findet man die übliche Anordnung der Wasser- j** fassung senkrecht auf J die Bewegungsrichtung ^ des Grundwassers auch damit begründet, daß durch diese Anordnung die vollständige Ausnützung des zur Verfügung stehenden Grundwasserprofils möglich ist, indem man die Brunnen im Profil in solchen Entfernungen voneinander anordnet, daß sie sich bei der ihnen zugewiesenen Leistung gegenseitig fühlbar nicht mehr beeinflussen. Diese Auffassung ist aber irrig und bedarf der Richtigstellung, da es durchaus möglich und angängig ist, ein Grundwasserprofil auch durch anders gelegte Fassungsanlagen auszunützen, und zum Beweis dafür soll im nachstehenden gezeigt werden, daß die vollständige Ausnützung des Grundwasserprofils auch durch eine Fassungsanlage, die selbst parallel der Strömungsrichtung des Grundwassers angeordnet ist, erreicht werden kann.

In Abb. 37 ist die Wirkungsweise einer senkrecht zur Grundwasserströmungsrichtung angeordneten Fassungsanlage veranschaulicht und dargetan, in welcher Weise das Grundwasserprofil von der Länge L ausgenUtzt ist.

Die Abb. 38 stellt den Fall dar, bei welchem die Fassungsanlage parallel zur Grundwasserströmung angeordnet ist, die einzelnen Brunnen also in der Strömungs-

Abb. 37.

Abb. 38.

B.

15*

'^1

!

Co

ł!

Oj

richtung hintereinander geschaltet sind. In diesem Falle steht der Brunnen Bi wie jeder andere Brunnen im Grundwasserstrom und entwässert ein Profil von der Länge l.

und die durch den Brun-

Der Brunnen B₂ entwässert eine Profillänge von zweimal

nen nutzbar gemachten Profillängen schließen sich an das Profil l an. In gleicher Weise wirken die weiteren Brunnen B₃ und H₄, so daß schließlich dieselbe Profillänge L ausgenutzt wird wie bei der Anordnung der Brunnen senkrecht auf die Strömungsrichtung des Grundwassers.

Man sieht aus diesen Ausführungen, daß man bei der Anordnung von Grundwasserfassungen eigentlich eine viel größere Freiheit hat, als man im allgemeinen glaubt, da man die Fassungsanlage zwischen den beiden Grenzlagen, parallel und senkrecht zur Strömungsrichtung des Grundwassers, in jeder beliebigen Lage anordnen kann. Dadurch erhält man bei der Auswahl des zu erwerbenden Geländes größere Freiheit, nur hat man dabei zu berücksichtigen, daß man mit der Brunnenanlage ungefähr eine Richtung festhalten muß.

Einer besonderen Erwägung bedarf in den Fällen, in welchen man die Fassung parallel zur Strömungsrichtung anlegt, die Anordnung der Heberleitung in bezug auf ihre Gefällsrichtung. Bei kürzeren Heberleitungen wird man den Scheitel im Sammelbrunnen, der in diesem Falle an der tiefsten Stelle des Grundwasserprofils angeordnet ist, beibehalten und auch den Heberschenkel vom Sammelbrunnen an abfallen lassen. Bei längeren Heberleitungen würde diese Anordnung aber dazu führen, daß die Heberleitung in das Grundwasser einschneidet und unter Umständen auf längere Strecken in erheblicher Tiefe unter dem Grundwasserspiegel verlegt werden muß. Um dies zu vermeiden,

Abb. 39.

ŹL

Sy

b₅

B₆

ai

bi

kann man, wie in Abb. 39 dargestellt, die Heberleitung durch Einschaltung eines Zwischenbrunnens teilen. Hierbei bedeutet S den Hauptsammelbrunnen, St den Nebenbrunnen, Bl B₂ ... B₆ die Brunnen. Der erste Teil al bx mündet in den Nebensammelbrunnen, aus welchem der Heber a b das Wasser entnimmt und dasselbe, vermehrt durch die Ergiebigkeit der Brunnen Bu B₂, Ą, dem Hauptsammelbrunnen zuführt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß für die Entlüftung des Heberscheitels au der sich in einiger Entfernung von der beim Hauptsammelbrunnen S angeordneten Pumpstation befindet, eine besondere Vorkehrung getroffen werden muß, und kann auch nur dort angewendet werden, wo das Gefälle des Grundwasserspiegels nicht sehr bedeutend und die Länge der Heberleitung nicht sehr erheblich ist. Bei starkem Grundwassergefälle oder bei sehr langer Heberleitung müßte dieselbe mehrfach geteilt werden, was im Interesse der Betriebssicherheit nicht empfehlenswert erscheint. Man wird deshalb in solchen Fällen die Heberleitung näherungsweise parallel zum aufsteigenden Grundwasserspiegel und den Scheitel am Ende der Wassergewinnung anordnen, wie dies in Abb. 40 dargestellt ist.

Abb. 40.

Bi

Bz

b₃

Bu

Bs

B_e

- —sr

-J

""l

Hierbei bezeichnet

S den Sammelbrunnen,

Ą Ą . . . die einzelnen Brunnen,

a c die Heberleitung, an welche die einzelnen Brunnen angeschlossen sind, M N den natürlichen Grundwasserspiegel,

Mx Nx den abgesenkten Grundwasserspiegel.

In dem vorliegenden Falle ist die Entlüftung im höchsten Punkt der Heberleitung bei c anzubringen, kann also von der beim Sammelbrunnen S gelegenen Pumpstation nicht mehr bedient werden. Läuft die abgesenkte Grundwasserlinie Mx Nx, welche gleichzeitig die Drucklinie darstellt, parallel dem ursprünglichen Grundwasserspiegel MN, so sind die nutzbaren Absenkungen d₂ . . . in den einzelnen Brunnen gleich der Absenkung ö im Sammelbrunnen; trifft das jedoch nicht zu, so ergeben sich Verschiedenheiten, die hier indes nicht erheblich ins Gewicht fallen. Größere Verschiedenheiten in den Absenkungen ergeben sich aber, wenn das Gefälle des Grundwasserspiegels im Profil der Fassungsanlage nicht gleichmäßig ist, und eine ungleichmäßige Beanspruchung der Brunnen kann in solchen Fällen nur dadurch vermieden werden, daß man eventuell durch Drosselung der Absperrschieber der einzelnen Brunnen Widerstände einschaltet. Derartige Vorsichtsmaßregeln sind aber nur dann notwendig, wenn das Material der wasserführenden Schicht sehr fein ist, während bei grobem Material Unterschiede

In einem Punkt unterscheiden sich aber die Heberleitungen mit vom Sammelbrunnen an aufsteigendem Schenkel von denen mit abfallendem, nämlich in der Bewegung der ausgeschiedenen Luft gegenüber der Bewegungsrichtung des Wassers in der Heberleitung. Bei den Heberleitungen mit abfallendem Schenkel bewegt sich das Wasser in der gleichen Richtung mit der ausgeschiedenen Luft, wodurch die Luftblasen gewissermaßen beschleunigt im Scheitelpunkt anlangen. Bei den Heberleitungen mit aufsteigendem Schenkel jedoch ist die Bewegungsrichtung der Luftblasen der Bewegungsrichtung des Wassers gerade entgegengesetzt, und man möchte auf den ersten Blick meinen, daß dadurch das Aufsteigen der sich ausscheidenden Luft zum höchsten Punkt c (Abb. 40) erschwert oder gar gestört werden könnte. Die Erfahrung hat diese Befürchtung, die theoretisch gewiß berechtigt ist, nicht bestätigt, wenigstens nicht bei Heberleitungen, die in bezug auf Richtung tadellos ausgeführt waren. Beispielsweise hat Verfasser dieses, neben verschiedenen kleineren derartigen Anlagen, im Jahre 1903—04 eine Uber 3,6 km lange Heberleitung, deren Anfangsdurchmesser 1000 mm beträgt, für das Grundwasserwerk der Stadt Riga ausgeführt, und die Entlüftung am Ende der Heberleitung hat bis jetzt tadellos gewirkt. Zu bemerken ist noch, daß solche Heberleitungen mit aufsteigendem Schenkel nicht nur, wie schon erwähnt, tadellose Ausführung voraussetzen, sondern auch große Sorgfalt beim Betrieb und insbesondere bei der Inbetriebsetzung, und man hat besonders darauf zu achten, daß eine plötzliche Entleerung der Heberleitung nach dem Sammelbrunnen hin vermieden wird.

in den Eintrittsgeschwindigkeiten bei den einzelnen Brunnen weniger von Belang sind.

§ 6. Wasserhebung.

Reicht die Höhenlage der Wassergewinnungsstelle nicht aus, um das Wasser mit natürlichem Gefälle dem Versorgungsgebiet zuzuführen, so ist eine künstliche Hebung des Wassers anzuordnen, und zwar wird man, wie bei der Behandlung der Druckzonen in dem vorhergehenden § 4 gezeigt wurde, je nach den Höhenlagen entweder die gesamte Wassermenge oder nur einen Teil derselben heben müssen. Beim Vorhandensein mehrerer Druckzonen kann es Vorkommen, daß die gesamte Wassermenge auf die Höhe des Behälters für die untere Zone und die zur Versorgung der oberen Zone erforderliche Wassermenge dann für sich auf die dazu erforderliche Höhe gehoben wird.

Die zur Wasserhebung dienende maschinelle Anlage besteht aus der eigentlichen Pumpe und dem zum Antrieb derselben dienenden Motor. Ein aus Pumpe und Motor bestehendes Aggregat wird Pumpwerk, die gesamte zur Wasserhebung dienende und dazu erforderliche Anlage Pumpstation genannt. Die Wirkung der Pumpe besteht im wesentlichen darin, das Wasser der Wasserfassung zu entnehmen und dem Versorgungsgebiet zuzuführen. Die Leitung von der Wassergewinnung zur Pumpe wird Saugleitung genannt, weil die Zuführung des Wassers in der Regel durch Saugwirkung erfolgt, die Leitung von der Pumpe nach dem Versorgungsgebiet nennt man Druckleitung. Die Saughöhe der Pumpe findet ihre Grenze theoretisch im Atmosphärendruck; praktisch wird aber diese Saughöhe nie erreicht werden können, weil es fast unmöglich ist, einen absolut luftleeren Raum zu erzielen, und weil die Eintritts- und Bewegungswiderstände in den Saugleitungen und Ventilen von der Saughöhe in Abzug kommen. Die Saughöhe wird demnach von der Konstruktion der Pumpe wesentlich mit abhängen. Mit Kolben- und insbesondere mit Plungerpumpen können Saughöhen bis 7y₂ m und

ausnahmsweise auch noch darüber erreicht werden, während man mit Zentrifugalpumpen Saughöhen über 4 m möglichst zu vermeiden sucht. Große Saughöhen sind auch bei Kolbenpumpen nicht empfehlenswert, weil dadurch sowohl der Effekt als auch der ruhige Gang schädlich beeinflußt wird. Diese Ubelstände treten besonders in die Erscheinung, wenn man es mit hohen Kolbengeschwindigkeiten zu tun hat; man wird deshalb auch bei Kolbenpumpen Saughöhen über 6 m tunlichst vermeiden.

1. Örtliche Lage der Pumpstation.

In Rücksicht auf eine möglichste Verminderung der Saughöhe wird man die Saugleitung möglichst kurz gestalten, woraus sich ergibt, daß die Pumpstation tunlichst nahe der Wassergewinnung anzuordnen ist, selbstverständlich unter Berücksichtigung einer bequemen Zugänglichkeit für den Transport von Betriebsmaterial usw.

Die Anordnung der Pumpstation in der Nähe der Wassergewinnung hat den großen Vorteil, daß dadurch die Wassergewinnung selbst ohne Mehrkosten für den Betrieb unter fortlaufende Aufsicht gestellt ist. Dadurch werden schädliche Beeinflussungen oder eventuell auch direkte Beschädigungen der Wassergewinnung vermieden oder wenigstens sofort nach ihrer Entstehung der Betriebsleitung zur Kenntnis gebracht.

Liegt der Wasserspiegel der Wassergewinnungsstelle in einer Tiefe unter Terrain, die es ermöglicht, ohne die Grenzwerte für die Saughöhe zu überschreiten, das Wasser über Terrain anzusaugen, so wird man den Fußboden oder Flur des Maschinenhauses, wie auch das Pumpwerk, auf bzw. etwas Uber Terrain stellen können. Dabei ist zu berücksichtigen, daß, wenn es sich um Gewinnung von Grundwasser handelt, auch der nutzbaren Absenkung Rechnung getragen werden muß, welche für den Betrieb der Brunnen erforderlich ist. Es darf also die Summe aus der Höhendifferenz zwischen Pumpenmittel bzw. Unterkante Druckventil der Pumpe und Wasserspiegel plus der nutzbaren Absenkung plus den Leitungswiderständen in der Saugleitung und den Ventilen die für die Saughöhe der Pumpe zulässige Grenze nicht überschreiten. Bei der Entnahme von Flußwasser und häufig auch bei der Entnahme aus Seen ist mit den Schwankungen des Wasserspiegels zu rechnen, und die Pumpe muß so tief gelegt werden, daß sie auch bei niedrigstem Wasserstand noch das Wasser zu fördern vermag. Des weiteren ist noch darauf Rücksicht zu nehmen, daß das Fluß- oder Seewasser bei steigenden Wasserständen von dem Eintritt in das Maschinenhaus abgehalten wird. Aus diesen Erwägungen ergeben sich für die Pumpwerke in solchen Fällen die nachstehenden Anordnungen.

Abb. 41. Pumpwerk am Flusse mit wasserdichtem Einbau.

Höchster Was verstand

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Abb. 41 zeigt den Fall, daß das gesamte Pumpwerk so tief unter Terrain gelegt ist, daß man auch bei Niederwasser mittels der Saugleitung das Wasser dem Fluß entnehmen kann. Diese Anordnung setzt voraus, daß sowohl die Sohle wie auch die Wände des

Maschinenhauses wasserdicht ausgefühlt werden, um das Pumpwerk bei höheren Wasserständen vor dem Eintritt von Wasser zu schützen. Derartige Anordnungen erfordern hohe Anlagekosten, und deshalb hat man in solchen Fällen vielfach zu vertikalen Dampfmaschinen mit direkt daran gekuppelten Pumpen gegriffen, um die Grundfläche des Maschinenraumes möglichst zu beschränken. Auch Elektromotoren mit direkt daran gekuppelten Rotationspumpen leisten in solchen Fällen gute Dienste, weil sie ein Minimum an Raum erfordern.

Abb. 42. Pumpwerk am Plusse mit tiefliegenden Pumpen und Saugleitung.

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In Abb. 42 ist der Fall dargestellt, daß beim Pumpwerk Motor und Pumpe in bezug auf Höhenlage getrennt sind. Während der Motor sich in dem Maschinenhaus befindet, dessen Flur Uber Hochwasser und daher auch über Grundwasser liegt, so daß bauliche Schwierigkeiten vermieden werden, sind die Pumpen in einem besonderen Schacht angeordnet, dessen Sohle und Wandungen wasserdicht hergestellt werden müssen. Die Sohle des Schachtes ist auf einer Höhe anzuordnen, welche den Pumpen das Ansaugen des Wassers bei Niederwasser noch ermöglicht. In diesem Falle handelt es sich nur darum, den Schacht wasserdicht herzustellen, wodurch die Baukosten nicht übermäßig erhöht werden.

Abb. 43.

Pumpwerk am Plusse mit tiefliegenden Pumpen und Heberleitung.

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Manchmal tritt der in vorstehender Abb. 43 dargestellte Fall ein, daß in unmittelbarer Nähe der Wassergewinnungsstelle ein geeigneter Platz für die Anlage der Pumpstation nicht vorhanden ist. Dieser Fall ist möglich bei Flüssen mit ausgedehntem Hochwasserprofil, bei Seen mit sumpfigen Ufern und wechselnden Wasserständen, also überall dort, wo eine entsprechende Baustelle für die Pumpstation erst in größerer Entfernung von der Entnahmestelle vorhanden ist. In solchen Fällen hilft man sich dadurch, daß man das Wasser, um eine lange und in großer Tiefe zu verlegende Saugleitung zu vermeiden, mittels einer Heberleitung in einen unmittelbar beim Maschinenbaus angeordneten Brunnenschacht überhebert. Hierbei kann man, wenn zwischen Hoch-und Niederwasser eine nennenswerte Höhendifferenz nicht vorhanden ist, das ganze Pumpwerk unter Terrain stellen, oder man kann, wie in der Abb. 43 angegeben, bei größeren Unterschieden zwischen Nieder- und Hochwasser den Motor auf Terrainhöhe und die Pumpen in einem besonderen Schacht anordnen.

Diese Art der Uberheberung findet nur vereinzelt bei Gewinnung von Fluß- oder Seewasser Anwendung; bei Grundwasserfassungen wird man die die einzelnen Brunnen verbindende Heberleitung so anordnen, daß der Sammelbrunnen in nächster Nähe der Pumpstation zu liegen kommt.

2. Teilung der Hebungsarbeit.

Fluß- oder Seewasser bedarf, bevor es dem menschlichen Gebrauch zugeführt wird, einer Reinigung; ebenso muß mit gewissen Fremdstoffen behaftetes Grundwasser vor dem Gebrauch durch eine Vorbehandlung von denselben befreit werden. In diesen Fällen wird eine Teilung der Hebungsarbeit erforderlich, indem das Rohwasser zunächst auf die Reinigungsanlage gehoben wird. Nach Passieren dieser Reinigungsanlage sammelt sich das Reinwasser im sogenannten Reinwasserbehälter, wird von da entnommen und dem Versorgungsgebiet zugeführt. Die Pumpen, welche das Rohwasser direkt entnehmen und auf die Reinigungsanlage heben, nennt man Vor-pumpen, Filterpumpen oder auch Zubringerpumpen, die Pumpen, welche das Reinwasser dem Versorgungsgebiet zuführen, Druckpumpen. Bei kleineren Anlagen wird man zwecks besserer Belastung des Motors die Vor- und Druckpumpen von demselben Motor betreiben lassen, nur wird man im Interesse einer möglichst geringen Saughöhe die Vorpumpen in der Regel tiefer anordnen als die Druckpumpen. In besonderen Fällen können auch hier die Vorpumpen in Schächten Aufstellung finden, während die Druckpumpen auf dem Maschinenflur bleiben können, da man es meist in der Hand hat, die Höhe des Reinwasserbehälters nach Erfordernis anzuordnen.

Bei größeren Anlagen können die Vorpumpen durch besondere Motoren angetrieben und die Vorpumpenanlagen mitunter auch räumlich von den Druckpumpenanlagen getrennt werden.

Die nachstehende Abb. 44 stellt die Anordnung der bei Benrath a. Rh. errichteten Pumpstation für das Wasserwerk Elberfeld dar. Die Pumpstation liegt auf der oberen Terrasse des Rheintales, welche sich ziemlich beträchtlich über den Rheinspiegel erhebt, und dementsprechend ist auch das Grundwasser in erheblicher Tiefe (9 m) unter dem hochwasserfreien Terrain gelegen. Obwohl das Grundwasser hinsichtlich seiner Reinheit und Zusammensetzung keinerlei Vorbehandlung bedarf, hat man sich hier doch dazu entschlossen, zunächst zwei tiefliegende, durch die Maschinen Is und IIS betriebene vertikale Vorpumpen P₁ und P₂ anzuordnen, welche mittels der Saugleitungen Sx und

S₂ das Grundwasser den Brunnen entnehmen und einem auf Terrainhöhe gelegenen Behälter von 600 chm Inhalt zuführen. Yon diesem Behälter nehmen die horizontalen, mit den Dampfmaschinen direkt gekuppelten Druckpumpen das Wasser und drücken

Abb. 44. Pumpenanlage zu Benrath (Wasserwerk Elberfeld).

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es nach der Zuleitung, in welche wegen der großen zu überwindenden Druckhöhe von ca. 186 m noch eine Überpumpstation bei Haan eingeschaltet ist. In dem vorliegenden Falle hat man die Hebungsarbeit nur deshalb geteilt, um die verhältnismäßig rasch gehenden, direkt gekuppelten, horizontalen Druckpumpen, die infolge ihrer Abmessungen einen großen Raum beanspruchen, nicht tief unter Terrain legen zu müssen.

3. Hebung nach verschiedenen Druckzonen.

Die Hebung des Wassers nach verschiedenen Druckzonen kann durch ein Pumpwerk erfolgen, wenn es angängig erscheint, den Behältern der verschiedenen Zonen jeweilig stundenweise Wasser zuzuführen. Muß dagegen die Versorgung der beiden Behälter fortlaufend erfolgen, so ist für jede Zone ein besonderes Pumpwerk aufzustellen. Sind die Pumpen in einem Maschinenhaus vereinigt, so ist es unter Umständen möglich, die Pumpen für beide Zonen durch einen gemeinsamen Motor anzutreiben.

Abb. 45 stellt die Versorgung der beiden Druckzonen durch ein gemeinsames Steigrohr dar, von welchem Verbindungsleitungen nach den Behältern Bx der unteren und B₂ der oberen Zone abzweigen, die durch die Schieber Cx und C₂ abgeschlossen werden können. Je nachdem der Behälter Ri oder B₂ gefüllt werden soll, ist der Schieber C₂ oder Ct zu schließen. Um eine schädliche Steigerung der Druckspannung in dem Steigrohr zu verhindern im Falle, daß zufälligerweise beide Schieber beim

Pumpbetrieb geschlossen sein sollten, ist das Steigrohr in der Höhe des Behälters R2 mit einem Überlauf D versehen.

In Abb. 46 ist der Fall behandelt, daß die beiden Behälter Rx und R₂ von einem gemeinsamen Pumpwerk, jedoch durch zwei voneinander unabhängige Steigrohre versorgt werden. Hier kann je nach Bedarf ebenfalls nach dem Behälter Rx oder R₂

Abb. 45.

Abb. 46.

Abb. 47.

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gepumpt werden. Abb. 47 stellt den Fall der Versorgung der Behälter Rx und R2 durch getrennte Pumpwerke P₁ und P₂ dar. Hier kann im Interesse einer Reserve durch Anbringen der Schieber Ci, C₂.. . C₅ Vorkehrung getroffen werden, daß man den Behälter R₂ durch das Pumpwerk Px und den Behälter Rx durch das Pumpwerk P2 füllen kann. Ebenso ist bei dieser Anordnung die Möglichkeit gegeben, von dem höhergelegenen Behälter R2 mit Ausschaltung der Pumpen den Behälter Rx zu füllen.

Bei großer Ausdehnung der Druckzonen und der dadurch bedingten größeren Entfernung der einzelnen Behälter kann sich unter Umständen eine Teilung der Hebungsanlagen in der Weise empfehlen, daß man, wie in Abb. 48 dargestellt, mit dem Pumpwerk Px das gesamte, für sämtliche Druckzonen erforderliche Wasser auf die Höhe des Behälters Rx für die erste Zone pumpt. Bei Rx wird dann eine sogenannte Überpumpstation P₂ errichtet, welche das Wasser für die höheren Druckzonen um eine Stufe höher pumpt, usw. fort. Eine solche Anordnung hat im allgemeinen den Vorteil, daß die Wassermenge möglichst weit ungeteilt gefördert wird, so daß die Kosten der Rohrleitungen erheblich geringer werden, als wenn man von einer einheitlichen Pumpstation für jede einzelne Druckzone einen besonderen Zuleitungsstrang gelegt hätte. Diese Erwägungen gelten unverändert auch für den Fall, wenn der Behälter nicht, wie in Abb. 48 gezeichnet, vor der betreffenden Druckzone liegt, sondern hinter derselben, so

Abb. 48.]

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daß der Zuleitungsstrang durch die betreffende Druckzone durchgeführt und dort bereits zur Wasserabgabe benutzt wird.

In Städten, wie beispielsweise früher in Hamburg, in welchen Hausbehälter vorhanden sind, kann, wenn die Höhenunterschiede nicht zu bedeutend sind, die Zoneneinteilung vermieden werden, indem man zu gewissen Stunden den Druck im Rohrnetz erhöht und in dieser Zeit die Behälter der höher gelegenen Häuser füllt.

4. Druckregulierung.

Der erforderliche Versorgungsdruck wird durch entsprechende Höhenlage des Behälters vorgeschrieben. Solange der Behälter ganz oder teilweise gefüllt ist, wird bei einer richtig angeordneten Wasserversorgungsanlage das Rohrnetz immer unter ausreichendem Druck stehen, gleichgültig ob das Pumpwerk in Betrieb ist oder nicht. Bei einer Versorgung ohne Behälter müssen zur Erzeugung und Regulierung des Druckes besondere Vorkehrungen getroffen werden, indem man entweder ein Standrohr oder einen großen Druckwindkessel in der Pumpstation vorsieht.

Das Standrohr ist ein vertikales Rohr von größerem oder geringerem Durchmesser, welches in die Zuleitung eingeschaltet wird. Für den Betrieb ist es ziemlich gleichgültig, ob das Standrohr in unmittelbarer Nähe der Pumpstation oder in einem andern Punkt der Zuleitung zur Aufstellung gelangt. Das Standrohr erhält in einer dem zu erzeugenden Druck entsprechenden Höhe einen Überlauf, und der Pumpenbetrieb ist so zu regeln, daß der Wasserspiegel im Standrohr möglichst gleichmäßig in der Höhe des Überlaufs gehalten wird. Man kann das Standrohr auch so anordnen, daß man mit demselben je nach Bedarf einen verschiedenen Druck in dem Leitungsnetz erzielen kann, wenn man, wie in beistehender Abb. 49 dargestellt, Überläufe in verschiedenen Höhen anordnet. Bezeichnet S das in den Zuleitungsstrang eingebaute Standrohr, U das dem Standrohr parallele Überfallsrohr mit zwei Überläufen, deren Verbindung mit dem Standrohr durch die Schieber a und b abgeschlossen werden kann, so wird man bei Öffnung des Schiebers a einen geringeren Druck erzielen als beim Schließen desselben und Öffnen des Schiebers b. Eine solche Vorkehrung erweist sich als nützlich und wirtschaftlich, weil man damit in der Lage ist, unter gewöhnlichen Verhältnissen mit einem geringeren Druck zu arbeiten und dabei an Hebungskosten zu sparen, während man in Notfällen, wie Feuersgefahr, den Druck vorübergehend ohne nennenswerte Mehrkosten erhöhen kann. Oft werden Standrohre auch als Doppelrohre angeordnet (Abb. 50), indem man die Zuleitung durch das Standrohr St S2 unterbricht und das Wasser zwingt, in dem einen Standrohr Ą aufwärts und in dem andern Standrohr S₂ abwärts zu fließen. An der Gabelung der beiden Standrohre ist ein Überlauf U anzubringen, an dessen Stelle man auch in der Zuleitung vor dem Standrohr 8X ein Sicherheitsventil einbauen kann. Durch diese Anordnung wird der beim einfachen Standrohr unvermeidliche Wasserverlust eingeschränkt. Auch in dem

Abb. 49.

Abb. 50.

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Falle des doppelten Standrohrs kann durch Verbindung der beiden Rohre in verschiedenen Höhen der Betriebsdruck verschieden gestaltet werden.

Standrohre kommen namentlich bei den Wasserwerken der Vereinigten Staaten vor und zwar in den verschiedensten Abmessungen. Die größeren bilden den Übergang zu den eigentlichen Behältern, werden aber ihrer Form wegen noch immer als Standrohre (stand-pipes) bezeichnet. Beispielsweise führen diesen Namen noch zylindrische Behälter von 50 m Höhe und 7 m Durchmesser. Das höchste Standrohr besaß bis zu seinem im Herbst 1886 erfolgten Einsturze die Stadt Gravesend im Staate New York; der untere Teil hatte 21, der obere 55 m Höhe; die Durchmesser betrugen 4,8 und 2,4 m.

Windkessel. Ein weiteres Mittel zur Herstellung eines regelmäßigen Druckes in den Leitungen bilden die Windkessel (Behälter mit belastetem Wasserspiegel), welche zugleich den Vorteil haben, daß ihre Wirkung unabhängig von ihrer Höhenlage ist, weil die vorhandene Druckhöhe durch die Belastung des Wasserspiegels mit gepreßter Luft zu der verlangten Druckhöhe ergänzt wird. Bei den Windkesseln ist der Druck allerdings insofern veränderlich, als dem Steigen des Wassers außer der durch den Höhenunterschied bedingten Druckzunahme noch der von der Pressung der Luft her-rührende Zuwachs entspricht und heim Sinken des Wasserspiegels das Umgekehrte stattfindet; beide Unvollkommenheiten lassen sich jedoch auf ein geringes Maß bringen, erstens durch eine tunlichst ausgedehnte Grundrißfläche des Wasserraumes, so daß das Verhältnis der Änderung von Höhe und Inhalt möglichst klein wird, und dann durch eine entsprechend große Luftmenge im Windkessel. Übrigens wird das Überschreiten eines vorgeschriebenen Druckes meistens durch ein am Windkessel angebrachtes Sicherheitsventil von üblicher Einrichtung verhütet; auch kann zu demselben Zwecke im Versorgungsgebiet selbst noch ein Standrohr mit Überlauf angebracht werden, wie dies z. B. in Genf der Fall ist.

Einen Ersatz der Hochbehälter können Windkessel ebensowenig bieten wie Standrohre, weil die Pumpen in beiden Fällen nie zur Ruhe und nur selten zum regelmäßigen Arbeiten kommen. Im übrigen sind aber Windkessel an und für sich den Standrohren gewöhnlicher Art vorzuziehen; denn außer ihren geringeren Anlagekosten kommen als Vorteile noch die Möglichkeit der Unterbringung im Maschinenraum, die bessere Übersicht, der Schutz gegen Einfrieren, die Frischerhaltung des Wassers, sowie kleinere Arbeitsverluste durch Reibung und Stoß in Betracht. Sie müssen allerdings, um wirksam zu sein, eine ausreichende Größe besitzen; entweder gibt man zu diesem Zwecke dem Druckwindkessel der Pumpe größere Abmessungen, oder man wendet besser besondere große Windkessel an. Der in diesen herrschende Druck ist dann mit einem Manometer zu messen, nach dessen Stand sich der Pumpenbetrieb richtet. Dies geschieht beispielsweise beim Wasserwerk für Mühlheim a. Rh., welches einen Windkessel von

2,5 m Durchmesser und 8 m Höhe besitzt; ebenso bei dem Wasserwerk der Stadt Augsburg, wo vier Windkessel von je 10 m Höhe und 1,75 m Durchmesser vorhanden sind. Außerdem wird in Augsburg, um den Verbrauch möglichst wenig wechselnd zu gestalten, den Abnehmern das Wasser ständig laufend geliefert.

Als Nachteil des Betriebes mit Windkesseln wird geltend gemacht, daß das Wasser leicht einen Teil der gepreßten Luft des Kessels in sich aufnimmt und diese, da der offene Wasserspiegel des Behälters oder Standrohres fehlt, an geeigneten Stellen des Netzes absetzt. Jedenfalls empfiehlt es sich, bei dieser Art der Druckregelung besonderes Gewicht darauf zu legen, daß wagerechte oder wenig geneigte Strecken in

der Leitung vermieden werden und eine ausreichende Zahl von Lufthähnen vorhanden ist.

In Mannheim ist der Wasserturm infolge Schwierigkeiten betreffs der Platzfrage erst anderthalb Jahre nach Inbetriebsetzung des Wasserwerkes in Betrieb genommen worden, so daß der Betrieb während dieses Zeitraumes ohne Behälter aufrecht erhalten werden mußte. Verfasser dieses hat in diesem Falle die nachstehend beschriebenen Vorkehrungen zur Regulierung des Druckes in Anwendung gebracht. Zunächst wurde in die Zuleitung in der Nähe des Hochbehälters ein großer Druckwindkessel D W

Abb. 51.

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(Abb. 51) eingeschaltet, welcher die Druckschwankungen im Versorgungsgebiet zum größten Teile aufgenommen hat, so daß die zirka 7 km lange Zuleitung zwischen diesem Windkessel und der Pumpstation P von den geringeren Druckschwankungen im Versorgungsgebiet entlastet wurde. In der Zuleitung von 600 mm Durchmesser wurde, gleich nachdem dieselbe den Windkessel W in der Pumpstation P verlassen hat, ein Regulierungsapparat eingeschaltet, der aus einer Reihe von Sicherheitsventilen S± S₂... S7 bestand, deren Gesamtquerschnitt dem Leitungsquerschnitt ziemlich gleichgekommen ist. Diese Sicherheitsventile waren verschieden belastet, so daß sich bei geringen Druckschwankungen in der Zuleitung nur ein Teil derselben öffnete. Das durch die Sicherheitsventile ausgetretene Wasser wurde in einem Behälter gesammelt und von demselben wieder einem Sammelbrunnen zugeführt. Der Behälter war mit einem Überfall versehen, und die Überfallhöhe wurde selbsttätig registriert, so daß man sich auch ein Bild über die auf diese Weise verloren gegangene Wassermenge machen konnte. Der Gang der Maschinen, die Tag und Nacht im Betriebe waren, wurde dem Bedarf entsprechend reguliert, doch konnte natürlich die Umdrehungszahl unter eine gewisse Mindestgrenze nicht herabgesetzt werden, wodurch hauptsächlich in der Nacht große Wasserverluste entstanden. Durch die Anordnung, daß der gesamte Querschnitt der Sicherheitsventile dem Rohrquerschnitt ziemlich gleich kam, konnte die Druckausgleichung erfolgen, ohne daß die Austrittsgeschwindigkeiten des Wassers aus den einzelnen Sicherheitsventilen die Geschwindigkeit im Rohr wesentlich überstiegen. Abgesehen von dem wirtschaftlichen Nachteile des Wasserverlustes, arbeitete der Apparat einwandfrei, so daß der Betrieb ohne nennenswerte Druckschwankungen im Rohrnetz und ohne jede Unterbrechung bis zur Inbetriebsetzung des Hochbehälters durchgeführt werden konnte.

§ 7. Zuleitung.

Je nach der Höhenlage der Wassergewinnung gegenüber dem Versorgungsgebiet erfolgt die Zuleitung entweder mit natürlichem Gefälle oder durch künstliche Hebung. Liegen zwischen der Wassergewinnung und dem Versorgungsgebiet Terrainerhebungen, welche höher sind als die Wassergewinnung, durch die Zuleitung aber nicht umgangen werden können, so kann der Fall eintreten, daß bei derselben Zuleitung ein Teil eine Leitung mit natürlichem Gefälle, der andere Teil eine Druckleitung mit künstlicher Hebung darstellt.

Abb. 52.

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In der vorstehenden Abb. 52 ist ein solcher Fall veranschaulicht. R bezeichnet den Sammelbehälter der Wassergewinnungsanlage, der so hoch über dem Versorgungsgebiet A liegt, daß selbst bei Zuleitung des höchsten Stundenbedarfs der erforderliche Versorgungsdruck hv noch vorhanden wäre. Zwischen Wassergewinnung und Versorgungsgebiet liegt aber der Höhenrücken B, und zwar um die Höhe H höher als der Wasserspiegel in dem Sammelbehälter der Wassergewinnung. In diesem Falle sind zwei Lösungen möglich:

a)    Man errichtet etwa beim Schnittpunkt P der Drucklinie für den höchsten Stundenbedarf mit dem Terrain eine Pumpstation, welche das Wasser in den auf dem Höhenrücken B zu errichtenden Behälter pumpt, und versorgt dann von B aus mit natürlichem Gefälle das Versorgungsgebiet, für welches nunmehr eine um H vermehrte Druckhöhe zur Verfügung steht, so daß man den Durchmesser der Zuleitung von B nach dem Versorgungsgebiet entsprechend verringern kann; oder

b)    man errichtet die Pumpstation bei der Wassergewinnung R und hebt von dort das Wasser direkt nach dem Behälter B. Die Förderhöhe ist in beiden Fällen nahezu dieselbe, da die Drucklinien parallel sind.

Für die Zuleitung werden im Interesse des Grunderwerbs und vielleicht noch mehr wegen der leichteren Materialzufuhr und bequemeren Überwachung im Betrieb, wenn irgend möglich, vorhandene Straßen und Wege gewählt, selbst wenn die Zuleitung auf diese Weise etwas länger wird. Sofern man die Wahl hat, wird man Linien mit möglichst gleichmäßigem Gefälle vorziehen und Gegensteigungen tunlichst vermeiden.

Gleichgültig, ob es sich um Zuführung mit natürlichem Gefälle oder um Druckleitungen handelt, muß man darauf bedacht sein, daß die Kohrleitung selbst niemals

die Drucklinie erreicht, sondern stets einige Meter unter derselben bleibt, um dadurch auch eine Reserve für den Fall zu schaffen, daß durch den Betrieb die Rohrwandungen rauher und dadurch die Bewegungswiderstände größer werden. Theoretisch sind Erhebungen der Zuleitung über die Drucklinie, wie es in nachstehender Abb. 53 dargestellt ist, wohl ausführbar und für kleinere Verhältnisse auch im Betrieb; wenn es

Abb. 53.

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sich aber um große Rohrdurchmesser und große Wassermengen handelt, ist von solchen Anordnungen entschieden Abstand zu nehmen. Bezeichnet AB die Drucklinie für die höchste Leistung der Zuleitung CDE nach dem Versorgungsgebiet M, so ist es wohl möglich, daß sich das Wasser in der Zuleitung über die Drucklinie bis zum Punkte D erhebt und von da dem Versorgungsgebiet zufließt, wenn der Höhenunterschied h zwischen dem Punkte B und dem Schnittpunkt F der Zuleitung mit der Drucklinie geringer ist als der atmosphärische Druck. Man wird aber, um die Zuleitung dauernd in Betrieb zu halten, dafür Sorge tragen müssen, daß die bei B sich etwa ansammelnde Luft entfernt wird, da die Bildung eines Luftsackes die Unterbrechung des als Heber wirkenden Scheitels zur Folge haben müßte.

Häufig kommt es vor, daß die Wassergewinnung, beispielsweise vorhandene Quellen, so hoch über dem Versorgungsgebiet liegt, daß der Druck im Versorgungsgebiet die bereits erörterten zulässigen Grenzen überschreitet. In diesem Falle wird man zunächst durch Einschaltung eines Behälters mit Überlauf vor dem Versorgungsgebiet den Druck in diesem auf das zulässige Maß herabsetzen und dabei zugleich eine Druckverminderung in der Zuleitung erreichen. Ist diese Druckverminderung aber nicht ausreichend, so sind in die Zuleitung Zwischenbehälter mit freiem Wasserspiegel einzuschalten, so daß die Drucklinie gewissermaßen gebrochen wird. In einzelnen Fällen hat man sich auch dadurch zu helfen gesucht, daß man zum Zwecke dieser Druckverminderung Absturzschächte eingeschaltet hat, in welchen das Wasser eine gewisse Höhe herabstürzt und dadurch um diese Höhe an Druck verliert. Bei kleineren Rohrdurchmessern können auch Druckverminderungsventile Verwendung finden. Wenn bei größeren Ausführungen ein erheblicher Druck als Überschuß vorhanden ist, kann derselbe unter Umständen vorteilhaft zu motorischen Zwecken ausgenützt werden.

Liegt das Versorgungsgebiet gegenüber der Wassergewinnung sehr hoch oder liegen zwischen Wassergewinnung und Versorgungsgebiet größere Höhen, die zu überwinden sind, so kann es Vorkommen, daß der Druck in den Pumpen und dem unteren Teil der Zuleitung die aus Rücksicht auf die Betriebssicherheit gezogene Grenze überschreitet, da man, abgesehen von dem statischen Druck, noch immer mit der Möglichkeit von Stößen rechnen muß. In solchen Fällen wird man die Hebungsarbeit teilen und Zwischen- oder Uberpumpstationen einschalten, so daß die von jeder einzelnen Pumpstation zu überwindende Druckhöhe in den angemessenen Grenzen bleibt.

Abb. o4. Zuleitung des Elberfelder Wasserwerks.

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In Elberfeld mußte das Pumpwerk in großer Entfernung (27 km) von der Stadt angelögt werden; zwischen dieser und der Gewinnungsstelle zu Benrath am Rhein liegen zwei Bergrücken von beträchtlicher Höhe (Abb. 54). Das Pumpwerk in Benrath hebt das Wasser 86 m, ein zweites bei Haan 100 m hoch bis zu dem Behälter Bolt-hausen. Von hier durchfließt das Wasser zunächst einen Tunnel und durchschreitet das 90 m tiefe Tal zwischen den beiden Rücken mittels eines Dükers, der auf der gegenüberliegenden Seite gleichfalls in einen Tunnel mündet, welcher als Behälter für die 11 bis 71 m tiefer liegende Stadt Elberfeld dient.

§ 8. Hochbehälter.

1. Allgemeine Anordnung.

Für den Hochbehälter, häufig auch Behälter schlechtweg genannt, sind je nach der Lage und Wirkungsweise verschiedene Bezeichnungen in Gebrauch. Ist nur ein Hochbehälter vorhanden, so findet man dafür die Bezeichnung Verteilungs- und Ausgleichsbehälter, sowie Endbehälter, wenn derselbe am Ende der Leitung liegt. Sind zwei Behälter vorhanden, so nennt man denjenigen, welchem das Wasser zunächst zufließt, Hauptbehälter, den zweiten, meist auf der anderen Seite des Versorgungsgebietes gelegenen, Gegenbehälter. Bei einem ausgedehnten Verteilungsnetz mit mehreren Behältern werden die zwischen Haupt- und Gegenbehälter liegenden Zwischenbehälter genannt.

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

Die Verbindung des Hochbehälters mit dem Zuleitungsrohr ist entweder so angeordnet, daß das gesamte Wasser den Behälter durchläuft, wie in Abb. 55 und 56 dargestellt, oder daß nur der Überschuß des Wassers von dem Zuleitungsstrang in den Behälter gelangt, während anderseits der Behälter wieder das Fehlquantum abgibt (Abb. 57). In Abb. 55 ist der Fall dargestellt, daß die Zuleitung A B das Wasser durch das Steigrohr B C in den Behälter abgibt, und zwar derart, daß der Einlauf des Wassers über dem höchsten Wasserspiegel erfolgt. Die Abgabe des Wassers nach dem Versorgungsgebiet erfolgt durch das Fallrohr D E. Steigrohr und Fallrohr sind mit Schiebern Sl und S₂ versehen. Der Hochbehälter erhält auf der Höhe des Oberwasserspiegels einen Überlauf ZT, um ein Überlaufen des Wassers über den Rand des Behälters zu verhindern; h nennt man den Wasserstand im Behälter, der natürlich je nach dem Verbrauch in den verschiedenen Tagesstunden veränderlich ist.

Abb. 55.

Abb. 56.

Abb. 57.

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In Abb. 56 mündet das Steigrohr B C in der Sohle des Behälters, während die Anordnung des Fallrohres unverändert wie im vorigen Falle bleibt. Die Einmündung des Wassers über dem höchsten Wasserstand des Behälters hat den Vorteil, daß das gesamte Wasser den Behälter von oben nach unten durchlaufen muß; sie hat aber gegenüber der Einmündung des Steigrohres an der Sohle den Nachteil, daß bei künstlicher Hebung des Wassers die gesamte Wassermenge über den höchsten Wasserstand des Behälters gehoben werden muß, während beim Einlauf an der Sohle nur der jeweilige Wasserstand hx des Behälters in Betracht kommt. Gegenüber den durch die Temperaturunterschiede verursachten Bewegungen des Wassers bei Behältern auf Unterbau kommt die zwangsläufige Bewegung des Wassers von oben nach unten wenig in Betracht, so daß man den Einlauf über Oberwasserspiegel zweckmäßig nur bei Zuleitung mit natürlichem Gefälle anordnen, bei künstlicher Hebung aber das Steigrohr in der Sohle einmünden lassen wird. In beiden Fällen der getrennten Steig- und Fallrohre wird man die beiden Strecken A B und E F miteinander verbinden, die Verbindungsleitung aber durch den Schieber S₃ schließen und letzteren nur dann öffnen, wenn man ausnahmsweise mit Ausschaltung des Behälters das Versorgungsgebiet speisen will.

In Abb. 57 ist das Steigrohr und Fallrohr vereinigt, so daß das Wasser in derselben Rohrleitung in den Stunden des geringeren Bedarfs aufwärts nach dem Behälter, in den Stunden des hohen Bedarfs aber vom Behälter nach dem Zuleitungsstrang strömt.

In diesem Falle wird das Wasser also direkt durch die Zuleitung ABD dem Versorgungsgebiet zugeführt, und nur die Unterschiede zwischen Förderung und Verbrauch gelangen in den Hochbehälter oder werden demselben entnommen.

Hinsichtlich der baulichen Ausführung unterscheidet man eingebaute oder Erdbehälter und Behälter auf Unterbau oder Wassertürme. Erstere sind sowohl hinsichtlich des Kostenpunktes als auch bezüglich der Unterhaltung und des Schutzes gegen Temperatureinflüsse den letzteren vorzuziehen, können aber nur dort Anwendung finden, wo genügende Höhen in der nächsten Umgebung des Versorgungsgebiets zur Verfügung stehen.

2. Aufgabe des Hochbehälters.

Die Aufgabe des Hochbehälters ist eine vielfache:

1.    Ist er bestimmt, die Unterschiede zwischen der dem Versorgungsgebiete zugeführten Wassermenge und dem gleichzeitigen Verbrauch auszugleichen und dadurch eine regelmäßige Versorgung zu gewährleisten.

2.    Soll der Behälter für den Fall eines außerordentlichen Bedarfs für industrielle Zwecke oder auch bei Feuersgefahr eine gewisse Reserve bieten.

3.    Soll er durch seine Höhenlage einen gewissen Druck für das Versorgungsgebiet vorschreiben und durch die unter 1 genannte Tätigkeit Druckschwankungen im Versorgungsgebiet möglichst einschränken.

Eine regelmäßige Deckung des jeweiligen Bedarfes kann bei Zuleitungen mit natürlichem Gefälle ohne Behälter nicht erfolgen, da die zugeführte Wassermenge tagsüber konstant bleibt, während der Verbrauch in den einzelnen Tagesstunden stark wechselt.

Bei künstlicher Hebung ist der Fall theoretisch denkbar, daß man den Gang der Maschinen und Pumpen so regulieren könnte, daß derselbe im allgemeinen den Schwankungen des Verbrauchs folgt. Im einzelnen Falle wird dies aber schwer möglich sein, und deshalb sind bei einem solchen Betrieb große Druckschwankungen unvermeidlich, wenn nicht besondere, an anderer Stelle besprochene Vorkehrungen getroffen werden, um diese Druck Schwankungen auszugleichen. Der Bedingung 2 wird ein solcher Betrieb aber nicht entsprechen, so daß im Interesse der Betriebssicherheit unter allen Umständen ein Behälter, wenn auch mit geringem Inhalt, notwendig erscheint. Der Betrieb mit einer wechselnden, dem jeweiligen Verbrauch angepaßten Fördermenge ist aber so umständlich und schwierig, daß man besser tun wird, auch bei künstlicher Hebung die Maschinen mit konstanter Förderung arbeiten zu lassen und den Ausgleich zwischen Förderung und Verbrauch durch Einschaltung eines Behälters herbeizuführen.

In betriebstechnischer Beziehung hat der Hochbehälter den weiteren Vorteil, daß man den Betrieb in den Stunden des schwachen Verbrauchs ruhen und die Versorgung dem Behälter allein überlassen kann, während beim Mangel eines Behälters der Betrieb Tag und Nacht ununterbrochen aufrecht erhalten werden muß.

In neuerer Zeit hat man in einigen Fällen bei kleineren Anlagen die Behälter weggelassen und statt dessen das Pumpwerk in der Weise gegliedert, daß die höchste Stundenleistung auf zwei oder drei Pumpwerke verteilt wird und dem schwankenden Bedarf entsprechend bald ein, zwei oder auch drei Pumpwerke in Betrieb gesetzt werden. Das Einspringen und die Ausschaltung der einzelnen Pumpwerke erfolgt automatisch. Die einzelnen Glieder solcher Pumpwerke, zu denen auch das Delphin-Pumpwerk gehört, bestehen aus durch Elektromotoren angetriebenen Pumpen, die

zunächst das Wasser in einen im Maschinenhaus angebrachten Druckwindkessel drücken, welcher bestimmt ist, die Druckschwankungen im Versorgungsgebiet soviel als möglich auszugleichen. Entsprechend dem wechselnden Druck im Windkessel springen die Pumpen automatisch an oder werden bei wachsendem Druck automatisch ausgeschaltet. Diese Art der Versorgung entbehrt der Reserve, da der geringe Wasserinhalt im Windkessel nur so lange als Reserve anzusehen ist, solange der Druck vorhält. Die Anlage arbeitet auch nicht wirtschaftlich, da der durch die Pumpen zu erzeugende Druck immer größer sein muß als der erforderliche Versorgungsdruck, welcher die untere Grenzlage für die Druckschwankungen darstellt. Wird diese untere Grenzlage erreicht, so wird sofort eine weitere Pumpe in Tätigkeit gesetzt, die den Druck wieder steigert. Auch der Vorzug, der diesen Anlagen nachgerühmt wird, daß sie keiner Bedienung bedürfen, erscheint nicht zutreffend, da jede maschinelle Anlage, und sei sie noch so klein, einer sachgemäßen Wartung bedarf. Zur Versorgung von Ortschaften kann eine solche Anlage infolge des Fehlens einer jeden Reserve immer nur als Notbehelf angesprochen werden, dagegen sind solche Anlagen wohl am Platze, wenn es sich bei einem größeren Gebiet um die Versorgung einer kleinen Hochzone handelt, da für dieselbe selbst im Falle des Versagens der Pumpen dieser Pumpstation noch immer Wasser aus der unteren Zone herbeizuschaffen ist, worauf es in Brandfällen besonders ankommt. Auch zur Wasserbeschaffung für industrielle Zwecke kann eine solche Anlage wegen ihres geringen Raumbedarfs und ihrer verhältnismäßig geringen Anlagekosten gute Dienste leisten, da in einem solchen Falle die etwas höheren Betriebskosten nicht in Betracht kommen.

Man kann nun aber den Druckwindkessel durch einen Behälter ersetzen, ohne auf die Bequemlichkeit des automatischen Betriebes verzichten zu müssen, wenn man die Anordnung so trifft, daß die Pumpe bei einem gewissen Niedrigwasserstand im Behälter eingeschaltet, bei gefülltem Behälter ausgeschaltet wird. Bei diesen Anlagen wird das Arbeiten mit unnötig großem Druck vermieden und in dem Behälter eine Reserve für außergewöhnliche Fälle geschaffen, ohne daß deshalb die Vorteile der leichten Bedienung wegfallen.

3. Höhen- und örtliche Lage des Hochbehälters gegenüber dem Versorgungsgebiet.

Der Hochbehälter kann in bezug auf die Richtung des zugeleiteten Wassers vor dem Versorgungsgebiet, hinter dem Versorgungsgebiet oder auch im Versorgungsgebiet selbst liegen. Um den Einfluß dieser verschiedenen Möglichkeiten für die örtliche Lage auf die Höhenlage des Behälters und die Dimensionen der Zuleitung zum Behälter und der Falleitung vom Behälter nach dem Versorgungsgebiet zu untersuchen, soll zunächst angenommen werden, daß das Wasser künstlich gehoben wird, und daß sich die Pumpstation auf der gleichen Höhe mit dem als horizontal gedachten Versorgungsgebiet befindet.

Die für diesen Fall abgeleiteten Folgerungen gelten unverändert auch für den Fall der Zuleitung des Wassers mit natürlichem Gefälle, nur muß in diesem Falle die in der Pumpstation zu erzeugende Druckhöhe der Höhenlage der Wasserbezugsquelle entsprechen.

In Abb. 58 ist das Versorgungsgebiet mit der Pumpstation und dem Behälter im Grundriß, in Abb. 58 a, 58 b und 58 c sind die den verschiedenen örtlichen Lagen entsprechenden Drucklinien im Längenprofil dargestellt.

Von der Pumpstation P wird die Zuleitung auf dem möglichst kürzesten Wege zum Versorgungsgebiet und durch dieses in einer Schwerlinie desselben bis an das Ende B geführt. C bedeutet die ungefähre Mitte des Versorgungsgebietes, A und E beliebige Punkte desselben an der Zuleitung gelegen, hv den erforderlichen Ver-sorguugsdruck.

Abb. 58.

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Bezeichnet Rx die Lage des Hochbehälters vor dem Versorgungsgebiet, üb die Lage am Ende und i?₃ die Lage etwa in der Mitte desselben, so ergeben sich für die drei Möglichkeiten die nachstehenden Verhältnisse der Drucklinien und Leitungsdurchmesser.

Abb. 58 a.

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a)    Liegt der Behälter vor dem Versorgungsgebiet (Abb. 58a), so ist für die Bestimmung der Höhenlage desselben dem Versorgungsdruck hv noch die Druckhöhe hx zuzuzählen, welche erforderlich ist, um den höchsten Stundenbedarf vom Behälter Rx dem Versorgungsgebiet bis zum Punkte B zuzuführen. Die Falleitung vom Behälter Rx bis zum Endpunkt B des Versorgungsgebietes wird in diesem Falle nach dem höchsten Stundenbedarf zu berechnen sein. Die Druckleitung von der Pumpstation P nach dem Behälter Rx hat nur den mittleren Stundenverbrauch zu fördern, und dementsprechend bestimmt sich die Drucklinie D Rt in der Weise, daß Hi den gesamten Druck Verlust auf der Strecke von der Pumpstation bis zum Hochbehälter darstellt. Tritt in einem Punkt A des Versorgungsgebietes aus irgendwelcher Veranlassung ein ganz außerordentlicher, den höchsten Stundenverbrauch überschreitender Bedarf ein, so wird sich die Drucklinie Rx Dx, der größeren Wassermenge entsprechend, bis Ax senken und von Ax bis D₂ parallel der Linie Rt Dx verlaufen. Dies hat zur Folge, daß in dem Gebiet von A bis B eine Druck Verminderung eintritt, wodurch der Versorgungsdruck stellenweise unter den erforderlichen Druck lnv sinkt.

b)    Liegt der Hochbehälter (Abb. 58 b) am Ende des Versorgungsgebietes bei B, so ist für die Bestimmung seiner Höhenlage der Versorgungsdruck hv nur um die Druckhöhe h₂ zu vermehren, welche erforderlich ist, um in den Stunden des geringeren

Verbrauchs, in welchen unter Umständen das Pumpwerk ruht, die Versorgung des Gebietes zu ermöglichen. Andrerseits muß die Höhe h₂ auch ausreichen, um im Falle des höchsten Bedarfs die von dem Pumpwerk zu wenig geförderte Wassermenge aus dem Behälter abgeben zu können. In diesem Falle ist die gesamte Zuleitung von der Pumpstation bis zum Punkte B nur auf die mittlere Leistung zu berechnen, da für die Stunden des höchsten Bedarfs der Behälter R₂ Wasser abgibt. Tritt in diesem Falle bei einem

Abb. 58 b.

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Punkte A ein großer, den höchsten Stundenbedarf übersteigender Wasserbedarf ein, so wird sich die Drucklinie D B₂ bis A₁ absenken; bis zu diesem Punkte wird Wasser von der Pumpstation gefördert und gleichzeitig auch Wasser vom Behälter entsprechend der Drucklinie Ax iü₂ zugeführt. Infolge der Möglichkeit des Wasserzuflusses von zwei Seiten wird hier die Senkung der Drucklinie geringer sein und die dadurch bewirkte Druckverminderung sich nicht im gleichen Maße fühlbar machen wie bei der vorher besprochenen Anordnung.

Abb. 58 c.

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c) Bei der Anordnung des Hochbehälters, etwa in der Mitte des Versorgungsgebietes (Abb. 58c), im Punkte C treten für die Strecke von der Pumpstation bis zum Punkte C dieselben Verhältnisse ein, wie sie bei der vorhergehenden Anordnung geschildert worden sind, während für den Teil des Versorgungsgebietes von C bis B ähnliche Verhältnisse eintreten, wie sie in Abb. 58 a dargestellt sind. Ein unvorhergesehener großer Bedarf bei A wird in dem vorliegenden Falle keine nennenswerten Druckverminderungen im Gefolge haben, dagegen würde dies bei einem solchen Verbrauch im Punkte E zu befürchten sein.

Faßt man die Ergebnisse der vorstehenden Untersuchung zusammen, so ergibt sich, daß bei Anordnung des Hochbehälters am Ende des Versorgungsgebietes die

Druckschwankungen im Versorgungsgebiet ein Minimum werden und man in diesem Falle mit Sicherheit darauf rechnen kann, in allen Punkten des Versorgungsgebietes den erforderlichen Versorgungsdruck hv nicht zu unterschreiten. Bei der Anordnung des Hochbehälters vor dem oder im Versorgungsgebiet sind die Druckschwankungen erheblicher und ist mit der Möglichkeit zu rechnen, daß der Druck in einzelnen Punkten bei sehr beträchtlicher Wasserentnahme unter den erforderlichen Versorgungsdruck herabsinkt. Die Höhe des Hochbehälters wird, da

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für den Fall der Anordnung des Behälters hinter dem Versorgungsgebiet am geringsten Auch die Leitungsdurchmesser werden für den Fall der Anlage des Behälters hinter dem Versorgungsgebiet am kleinsten, ebenso die Förderkosten wegen der geringeren Förderhöhe.

Man wird daher bei horizontaler Lage des Versorgungsgebietes sowohl vom betriebstechnischen als auch vom wirtschaftlichen Standpunkt bestrebt sein müssen, die Anlage so anzuordnen, daß das Versorgungsgebiet zwischen Pumpstation und Hochbehälter liegt. Abgesehen von der hier ermittelten absolut günstigsten Lage für den Hochbehälter, zeigen die vorstehenden Erwägungen, daß auch die anderen Anordnungen für den Hochbehälter, obwohl sie gewisse Nachteile zeigen, doch immer ausführbar erscheinen, so daß man in der Wahl des Platzes für den Hochbehälter eine große Freiheit erhält. Es ist dies deshalb sehr wichtig, weil bei der Platzfrage die örtlichen Verhältnisse, die Gestaltung des Versorgungsgebietes in bezug auf Höhenlage mitsprechen, so daß beispielsweise der Fall vorliegen kann, daß sich nur seitlich des Versorgungsgebietes größere Höhen vorfinden, während das Ende desselben stark abfällt, so daß die Errichtung des Behälters am Ende infolge der Mehrkosten untunlich erscheint. Man wird daher in jedem einzelnen Falle die verschiedenen für einen Hochbehälter in Betracht kommenden Plätze auf die Weise miteinander vergleichen, daß man die Bau- und Betriebskosten für jeden einzelnen Fall feststellt und danach unter Berücksichtigung der Betriebssicherheit Entschließung trifft.

§ 9. Das Rohrnetz.

Abb. 59.

Abb. 60.

Bei der Anordnung von Rohrnetzen hat man früher das Verästelungssystem und das Kreislauf- oder Zirkulationssystem unterschieden und versteht unter Verästelungssystem jene Anordnung, bei welcher von dem Hauptstrang, der stets soweit als möglich eine Schwerlinie des Versorgungsgebietes bilden soll, Seitenstränge nach den zu versorgenden Straßen abzweigen, wie dies in Abb. 59 veranschaulicht ist. Bei dem Kreislaufsystem wird das Hauptrohr in einzelne Ringleitungen aufgelöst, die untereinander durch die vorhandenen Straßenzüge Verbindung finden; Abb. 60 veranschaulicht ein solches Kreislaufsystem. In Wirklichkeit ist man bei der Anordnung eines Rohrnetzes in der Hauptsache an die vorhandenen Straßen gebunden und wird

in den seltensten Fällen in der Lage sein, das eine oder andere System für sich allein durchführen zu können, da die Straßenfolge von selbst eine Verästelung bedingt und die Verbindung durch Querstraßen wieder den anzustrehenden Kreislauf herstellt.

Bei der Anordnung des Kohrnetzes hat man darnach zu streben, daß man einerseits die Herstellungskosten möglichst herabsetzt, anderseits aber die Druckverluste so einrichtet, daß überall mindestens der erforderliche Versorgungsdruck vorhanden ist.

Die Kosten des Rohrnetzes werden ein Minimum, wenn man anstrebt, die abzugebenden Wassermengen solange als möglich in dem Hauptstrang zusammenzuhalten und vom Hauptstrang dann auf möglichst kurzem Wege nach dem Orte des Verbrauchs zu leiten. Dies führt ohne weiteres dazu, sowohl den Hauptstrang des ganzen Versorgungsgebietes als auch die Hauptleitungen zweiter Ordnung der Teilgebiete als Schwerlinien der betreffenden Versorgungsgebiete auszubilden. Hierbei ist vorausgesetzt, daß der Verbrauch sich gleichmäßig auf das ganze Gebiet verteilt. Trifft das nicht zu, so tritt an Stelle der Schwerlinie der Grundrißfigur des Versorgungsgebietes die Schwerlinie, welche dem verschiedenen Verbrauch entspricht. Durch diese Erwägungen ist die Linienführung für die Hauptstränge von vornherein gegeben, und die Versorgungsstränge für die einzelnen Straßen schließen sich in entsprechender Weise an das durch die Hauptlinien gegebene Gerippe an. Um tote Enden, d. h. solche Endpunkte, die nur von einer Seite aus versorgt werden, möglichst zu vermeiden, wird man dieselben auch dann mit andern Strängen zu verbinden suchen, wenn in diesen neu anzulegenden Strecken ein Verbrauch erst in späterer Zukunft zu erwarten ist. Ganz zu vermeiden sind aber solche toten Stränge nicht, und man wird in solchen Fällen am Ende derselben Hydranten anbringen, um durch fleißige Spülung die Ubelstände, welche das Abstehen des Wassers mit sich bringt, zu verringern.

Weiter wird man bei der Anordnung eines Rohrnetzes bemüht sein, durch Verstärkung günstig gelegener Leitungen gewissermaßen Ringleitungen von einem Punkt des Hauptstranges nach einem andern auszubilden, welche als Reserven für den Fall dienen, daß im Hauptstrang selbst eine Unterbrechung eintritt. Die nachstehende Abb. 61 soll den Vorgang bei der Anordnung eines Verteilungsnetzes veranschaulichen.

P sei die Pumpstation und PA die durch die Verhältnisse gegebene Linie der Zuleitung, welche bei A das Stadtgebiet erreicht. Vom Punkt A wird man unter Benutzung der vorhandenen Straßen den Hauptstrang AB durch den Schwerpunkt S des Versorgungsgebietes so legen, daß derselbe möglichst Schwerlinie des Gebietes wird. Am Ende des Versorgungsgebietes bei B soll der Behälter R angeordnet sein. Das Versorgungsgebiet wird hauptsächlich in Rücksicht auf Straßenzüge und Höhenlage in verschiedene Teilgebiete zerlegt, die durch die Hauptstränge aau aa2l bbu bb₂ usw. versorgt werden, welch letztere auch immer möglichst Schwerlinien der Teilgebiete zu folgen haben. Die Querstraßen ergeben von selbst das weitere Gefüge des Rohrnetzes. Um die toten Enden at, bl7 b₂, c1} c₂ usw. tunlichst zu vermeiden, wird man dieselben soweit als möglich durch Rohrstränge verbinden, die in Abb. 61 punktiert angegeben sind, da dieselben vorläufig nicht notwendig wären, sondern durch Gebiete führen, die erst später der Bebauung erschlossen werden. Um für den Fall eines Rohrbruches im Hauptstrang die Versorgung des Gebietes aufrecht erhalten zu können, wird man durch Verstärkung der Durchmesser die beiden Ringleitungen a, 1, 2 ..?. f auf der einen Seite und g, 8, 9 .. . e auf der andern Seite _ schaffen, die auch zur Vermeidung von Druckschwankungen bei unvorhergesehenem größeren Bedarf sehr vorteilhaft wirken.

Ein nach vorstehenden Gesichtspunkten angeordnetes Rohrnetz wird gegen Betriebsunterbrechungen große Sicherheit bieten, denn bei Unterbrechung der Zuleitung PA bleibt die Versorgung durch den Behälter R aufrecht erhalten; dasselbe gilt auch für eine Unterbrechung auf der Strecke Aa. Bei Unterbrechung der Strecke zwischen

Abb. 61.

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a und e kann das Versorgungsgebiet vom Behälter und von der Pumpstation durch die Ringleitungen gespeist werden und schließlich bei Unterbrechung zwischen e und B, bzw. dem Behälter, erfolgt die Versorgung des ganzen Gebietes von der Pumpstation aus. Man sieht also, daß durch solche Anordnungen Unterbrechungen auf ganz kleine Gebiete beschränkt werden können.

Wenn die Versorgung von einem vor dem Versorgungsgebiet gelegenen Behälter erfolgt, so gelten für die Führung des Hauptstranges dieselben Erwägungen. Auch hier wird man in jedem einzelnen Falle nach Möglichkeit Reserven zu schaffen bestrebt sein.

Nachstehend sollen noch einige ausgeführte Beispiele von Verteilungsnetzen angeführt werden. Die in den Abb. 62 und 63 den Rohrleitungen beigeschriebenen Zahlen geben die Rohrdurchmesser in cm an, während in Abb. 64 die einstelligen Zahlen mit Ausnahme der Zahl 8 die Rohrdurchmesser in dm, die zweistelligen und die Zahl 8 in cm und die dreistelligen in mm angeben.

Abb. 62. Hauptlinien des Rohrnetzes der Stadt Dresden. M. 1: 60000.

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Dresden. Die Hauptlinien des Rohrnetzes sind in Abb. 62 dargestellt. In Dresden ist das Pumpwerk des ersten Wasserwerkes bei P an der Saloppe ausgeführt. Von dem Pumpwerk wird das Wasser durch das Druckrohr nach dem am rechten Elbeufer befindlichen Hochbehälter gedrückt und von da in zwei Hauptsträngen von 600 mm und 750 mm Durchmesser nach der Stadt geleitet. Der erstere dient hauptsächlich zur Versorgung der Neustadt, der letztere zur Versorgung der Altstadt. Durch die Verbindungsleitung B von 400 mm Durchmesser ist nicht nur eine bessere Versorgung der östlichen Teile der Altstadt ermöglicht, sondern auch gewissermaßen eine Ringleitung als Reserve für eine etwaige Unterbrechung der Hauptleitung geschaffen.

Salzburg. Die nachstehende Abb. 63 zeigt das Verteilungsnetz, Abb. 11 auf TafelIX stellt das Längenprofil der Zuleitung zum Behälter und auch das der Hauptleitung für das Wasserwerk der Stadt Salzburg dar. In Salzburg wird das Wasser von einem am Mönchberg errichteten Behälter aus der Stadt zugeführt, dem am rechten Salzachufer am Schloßberg ein Gegenbehälter zugeordnet ist. Bei dem hohen Druck, der hier zur Verfügung steht, sind die Durchmesser der Leitungsstränge möglichst gering gehalten.

Abb. 63. Leitungsnetz der Stadt Salzburg.

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Lemberg. Das Versorgungsgebiet der Stadt Lemberg ist, wie aus Abb. 64 (S. 252) ersichtlich, in zwei Zonen geteilt, und die Trennungslinie der beiden Zonen, die schraffiert angegeben ist, folgt ungefähr der Höhenkurve 300. Wie die Abb. 64 zeigt, umschließt die obere Zone fast vollständig die schon heute ausgebaute untere Zone, so daß eine räumliche Entwicklung der letzteren nur in geringem Maß nach der offen gebliebenen Seite möglich ist. Der Hauptstrang von 600 mm Durchmesser wird, so gut als möglich der Schwerlinie der unteren Zone folgend, nach einem Behälter geführt, der am anderen Ende des Versorgungsgebietes liegt. In Rücksicht auf den Umstand, daß die Zuleitung zirka 33 km Länge hat, ist dem Behälter für die untere Zone ein Inhalt von 7000 cbm gegeben worden. Unmittelbar beim Hochbehälter für die untere Zone ist die Pumpstation für die obere Zone angeordnet, die das Wasser durch einen Druckstrang von 300 mm Durchmesser nach dem Behälter für die obere Zone, der einen Inhalt von 3000 cbm besitzt, drückt. Dieser Druckstrang ist gleichzeitig Fallrohr und erhält deshalb von der Pumpstation abwärts 400 mm Durchmesser. Seine Linienführung ist aus der Abb. 64 ersichtlich; er ist, soweit das Gebiet der oberen Zone heute bebaut ist, auch einer Schwerlinie desselben nahe gelegt. Bei der Anordnung der ganzen Anlage ist in Rücksicht darauf, daß die Entwicklungsfähigkeit der Stadt Lemberg in der Hauptsache nur in der oberen Zone beruht, vorgesehen, daß, sobald der Zuleitungsstrang von 600 mm Durchmesser vollständig ausgenutzt sein wird, ein zweiter Zuleitungsstrang von einem eventuell neu zu errichtenden Pumpwerk direkt nach der oberen Zone geführt wird; man wird für die Zukunft auch noch mit der Errichtung einer dritten Zone rechnen müssen.

§ 10. Beispiele der Anordnung von Wasserwerken im allgemeinen.

Beispiele von Wasserversorgungsanlagen namentlich von Quellwasserleitungen finden wir schon im Altertum, und es waren insbesondere die Römer, die auf die Beschaffung von genügendem und gutem Wasser großen Wert legten. Rom wird noch heute von Wasserleitungen versorgt, die der Römerzeit entstammen.

An Leitungen zur Versorgung des alten Rom mit Wasser waren zehn von zusammen 404 km Länge vorhanden (wovon 351,6 km unterirdisch und 47,36 km Bogenstellungen). Sie besaßen zusammen 7,587 qm Wasserquerschnitt und führten etwa

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Abb. 64. Rohrnetzplan von Lemberg.

700000 cbm täglich in 247 Sammelbehälter. Ein Teil der Leitungen ist wieder hergestellt und dient noch heute zur Versorgung des jetzigen Rom, insbesondere die Acqua Marcia, deren Querschnitt in Kap. IV Abb. 39 u. 40 dargestellt ist. *) — Auch die aus der Römerzeit stammenden Leitungen für Metz, Bologna und Spalato versorgen heute noch, nach erfolgter Wiederherstellung, einen Teil der genannten Städte; ebenso wird ein Teil von Konstantinopel noch jetzt durch die von den alten Byzantinern hergestellten Leitungen mit Wasser versehen. — Das alte Karthago wurde durch eine 100 km lange Leitung versorgt, von der einzelne Teile im Jahre 1860 wieder für die Stadt Tunis in Gebrauch genommen wurden.

Paris, das einen Tagesverbrauch von durchschnittlich 200 1 pro Kopf hat, wird von mehreren Quelleitungen, so der Vanne, des Dhuis und der Vigne, versorgt, deren allgemeine Anordnung aus der Abb. 5 der Tafel II ersichtlich ist. Soweit diese Quellen und das an Menge geringe Wasser einiger artesischer Brunnen die Bedürfnisse nicht zu decken vermögen, wird der Bedarf dem Ourcq-Kanal, der Seine und Marne entnommen; zur Reinigung des Tagwassers sind seit 1899 Filter werke in Betrieb, so daß zu un-filtriertem Wasser heute wohl nur ausnahmsweise bei ganz außergewöhnlichen Trockenperioden gegriffen werden muß. Welche Entfernungen bei der Herbeileitung der Quellen zu überwinden waren, ist daraus ersichtlich, daß die Leitung der Vanne zirka 173 km, die der Vigne 135 km lang ist. Die Gesamtleistung der Quellwasserleitungen beträgt zirka 220000 cbm pro Tag.

Die Stadt Dublin bezieht ihr Wasser aus dem Vartrysee, das von der Entnahmestelle, wie die Abb. 2 a auf Tafel IV darstellt, durch eine 32 km lange Leitung nach dem Hauptbehälter bei Stillorgan zugeleitet wird. Von diesem Hauptbehälter wird das Wasser durch ein doppeltes Fallrohr dem Stadtgebiet zugeführt. Die Zuleitung nach dem Hauptbehälter und von dort nach der Stadt erfolgt, wie aus dem Längenprofil Abb. 2 b Tafel IV zu ersehen ist, durch natürliches Gefälle; zwischen der Entnahmestelle und dem Hauptbehälter sind Zwischenbehälter mit freiem Wasserspiegel eingeschaltet. Das Seewasser wird, bevor es dem Verbrauehsgebiet zugeführt wird, durch eine unmittelbar an der Entnahmestelle gelegene Filtrationsanlage filtriert.

Die Stadt Königsberg wird aus Sammelteichen versorgt, deren Wasser durch Sammelkanäle gefaßt, wie der Übersichtsplan Abb. 6 Tafel II veranschaulicht, bei der Filteranlage zusammengeleitet wird. Nach erfolgter Filtration wird das Wasser durch künstliche Hebung dem Stadtgebiet zugeführt, während die Zuleitung von der Entnahmestelle nach den Filtern durch natürliches Gefälle erfolgt.

Die Wasserversorgung der Rauhen Alb Gruppe I, die in den Abb. la und lb Tafel IV dargestellt ist, zeigt das Beispiel einer Gruppenwasserversorgung, bei der Orte verschiedener Höhenlage mittels Einschaltung von Zwischenbehältern durch einen einzigen Zuleitungsstrang versorgt werden. Die Wassergewinnung erfolgt durch Quellfassungen im Eybtal bei Eybach, und das Wasser wird durch eine dort errichtete Pumpstation dem Versorgungsgebiete zugeführt.

Hamburg war bis zur Choleraepidemie im Jahre 1893 mit unfiltriertem Elbewasser versorgt. Die Wasserabgabe erfolgte für die obere Zone nur durch Hausbehälter, welche während gewisser Nachtstunden, innerhalb welcher der Leitungsdruck im Ver-

9 Th. Beck, Zur Wasserversorgung des alten Rom. Zivilingenieur 1887, S. 343 u. f., auszugsweise im Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1887, S. 1102. — Merckel, Die Ingenieurtechnik im Altertum. Berlin 1899, S. 515 u. f.

teilungsnetz erhöht wurde, gefüllt wurden. Für die untere Zone reichte im allgemeinen der Leitungsdruck bei dem Betriebe der Pumpstation aus, und die Hausbehälter hatten hier nur den Zweck, in den Stunden, in welchen das Pumpwerk für die untere Zone ruhte und die Versorgung nur durch die bestehenden Behälter erfolgte, die oberen Stockwerke der höher gelegenen Häuser zu versorgen. Nach der Choleraepidemie ist die Stadt zur Anlage von Filter werken und später zur Anlage eines Grund Wasserwerks übergegangen. Ebenso wurden die zwei Druckzonen vollständig getrennt, so daß die Hausbehälter in Wegfall kommen konnten. Die heutige Anordnung des Wasserwerks ist in Abb. 3 Tafel IV dargestellt. Die Wasserentnahmestelle für das Elbewasser befindet sich bei A auf der Billwärder Insel, wo auch ein Absitzbecken angeordnet ist, das Filterwerk ist bei B in Kaltehofe, das Hauptpumpwerk bei D in Rothenburgsort angeordnet. Bei C in Billbrook befindet sich das Grundwasserwerk, welches das geförderte Wasser, nachdem es von seinem Eisengehalt befreit ist, nach der Hauptpumpstation Rothenburgsort sendet, wo es sich mit dem von den Filterwerken kommenden Wasser vereinigt und mit diesem gemischt dem Versorgungsgebiet zugeführt wird.

E, F, G, H sind Hochbehälter auf Unterbau mit den nachstehenden Nutzinhalten : E enthält zwei Behälter von je zirka 2350 cbm Inhalt,

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Von diesen Behältern sind die Behälter bei Uhlenhorst, Finkenwärder und der eine Behälter auf der Sternschanze (E) der Niederdruckzone, die andern der Hochdruckzone zugeordnet.

Die Leistungsfähigkeit der maschinellen Anlage der Hauptpumpstation beträgt für das Hochdruckgebiet 6200 cbm pro Stunde, für das Niederdruckgebiet 5400 cbm pro Stunde bei normaler Beanspruchung, dazu kommt noch eine Reservemaschine, die in das Niederdruckgebiet 1600 cbm und in das Hochdruckgebiet 1300 cbm pro Stunde liefern kann; die Leistungsfähigkeit des Grund Wasserwerks ist bemessen zu 1980 cbm pro Stunde.

Der Wasserverbrauch der Stadt Hamburg betrug im Jahre 1912 im ganzen 50100134 cbm, der durchschnittliche Tagesverbrauch 136886 cbm, der Höchstverbrauch pro Tag 190980 cbm, der spezifische Wasserverbrauch stellte sich im Mittel auf 139 1, im Maximum auf 190 1. Im Jahre 1913 wurden bei einer Zunahme der Bevölkerung um rund 22000 Seelen im ganzen 50745514 cbm abgegeben, der durchschnittliche Tagesverbrauch betrug 139029 cbm, der höchste Tagesverbrauch 178875 cbm, der spezifische Wasserverbrauch stellte sich im Mittel auf 138 1 und im Maximum auf 178 1.

Zur Deckung des Wasserverbrauchs wurden im Jahre 1912 abgegeben:

41611834 cbm = 83,1 °/o der gesamten Jahresmenge filtriertes Elbewasser 8488300

= 16,9 % *

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im Jahre 1913:

41117014 cbm = 81,0 o/₀ » 9628500

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filtriertes Elbewasser Grundwasser.

Die nachstehende kurze Darstellung¹) ist der von G. Anklam, Dirigenten des Wasserwerks Müggelsee, herausgegebenen Beschreibung der Wasserversorgungsanlagen

0 G. Anklam, Dirigent des Wasserwerkes Müggelsee, Die Wasserversorgungsanlagen der Stadt Berlin, zusammengestellt im Aufträge der Deputation der städtischen Wasserwerke, Berlin 1912.

Berlins entnommen. Die Stadt Berlin wurde seit 1856 mit filtriertem Spreewasser versorgt, und die Wasserentnahme- und Filtrationsanlage befand sich am Stralauer Tor. Das einer englischen Gesellschaft gehörige Werk ist im Jahre 1873 an die Stadt Berlin übergegangen. Im Jahre 1877 wurde das Grundwasserwerk am Tegeler See erbaut. Infolge des hohen Eisengehaltes des in Tegel geförderten Grundwassers entwickelte sich jedoch im Leitungsnetz die dem Grundwasser eigentümliche Chrenotrix in einer so unangenehmen Weise, daß man im Jahre 1883 dazu überging, den Bezug von Grundwasser einzustellen und das Werk mit filtriertem Wasser aus dem Tegeler See zu speisen. Im Jahre 1893 wurde infolge Anwachsens des Wasserverbrauchs das Werk am Müggelsee in Betrieb gesetzt, welches ebenfalls filtriertes Seewasser der Stadt zuführte. Mit der Inbetriebnahme des Müggelsee Werkes wurde das alte Werk am Stralauer Tor außer Betrieb gesetzt, weil inzwischen das Spreewasser durch die Abwässer der oberhalb gelegenen Fabriken sich so erheblich verschlechtert hatte, daß von seiner Benutzung zu städtischen Versorgungszwecken trotz Filtration Abstand genommen werden mußte. Im Jahre 1901 ging man im Werke Tegel wieder zu Grundwasser über, nachdem man entsprechende Enteisenungsanlagen gebaut hatte, und seit 1903 liefert das Tegeler Werk nur mehr Grundwasser. Im Jahre 1905 wurde ein Teil des Werkes Müggelsee und im Jahre 1906 ein zweiter Teil für die Lieferung von enteisnetem Grundwasser eingerichtet, während der dritte Teil noch heute filtriertes Seewasser fördert.

Das Tegeler Werk liefert im Winter zirka 66000 cbm, im Sommer 76000 bis 86000cbm Wasser pro Tag, das Werk Müggelsee in den Wintermonaten täglich 130000cbm, im Sommer bis zu 230000 cbm. Da die Brunnenanlage des letzteren Werkes nur 160000 cbm pro Tag Grund wasser zu liefern in der Lage ist, so müssen im Sommer bis zu 75000 cbm Seewasser zugesetzt werden. Man hält aber auch im Winter das Seewasserwerk mit 25000 bis 30000 Tageskubikmetern im Betrieb, um dadurch die Grundwasserfassung für die starke Inanspruchnahme des Sommers wieder etwas anzureichern.

Für die zukünftige Erweiterung der Wasserversorgung ist ein Grundwasserwerk in der Wuhlheide mit einer Liefermenge von zirka 64000 cbm und ein Werk in Heiligen-see mit einer solchen von 131000 cbm Grundwasser pro Tag vorgesehen.

In dem Ubersichtsplan Tafel V ist das Versorgungsgebiet und die Lage der Werke im Versorgungsgebiet angegeben. Man sieht daraus, daß die Werke Tegel und Heiligensee im Nordwesten, die Werke Müggelsee und Wuhlheide im Südosten von Berlin angeordnet sind. Die genannten Werke liefern das Wasser nicht direkt nach dem Versorgungsgebiet, sondern das Werk Müggelsee fördert dasselbe nach dem Werk Lichtenberg, das Werk Tegel nach der Uberpumpstation Westend, von welcher aus die Niederstadt und die Bein Wasserbehälter der Werke Belforterstraße und Tempelhofer Berg versorgt werden, welch letzteren beiden Werken die Versorgung der Hochzonen zufällt. Die Versorgung der Niederzone erfolgt ohne Behälter lediglich durch die Uberpumpstationen in Lichtenberg und Westend, deren Leistung durch das Einstellen von mehr oder weniger Aggregaten dem wechselnden Verbrauch angepaßt wird. Zur Kegu-lierung des Druckes in der Niederdruckzone dienen Standrohre, während das Werk Belforterstraße mit einem Hochbehälter von zirka 735 cbm Inhalt und einem Standrobr zur Reserve, das Werk Tempelhofer Berg mit einem Behälter von 400 cbm Inhalt ausgerüstet ist.

B. Leistungsfähigkeit der einzelnen Bauglieder.

§ 11. Wassergewinnung.

Die Leistungsfähigkeit einer Wasserwerksanlage setzt sich zusammen aus der zu liefernden Wassermenge und dem Druck, unter welchem das Wasser zur Verteilung gelangt. Für die Wassergewinnung, deren Aufgabe es ist, lediglich das erforderliche Wasser zu liefern, kommt die Druckhöhe nicht weiter in Betracht, sondern die Leistungsfähigkeit der Wassergewinnungsanlage bestimmt sich lediglich nach der von ihr geforderten Wassermenge, die sich nach dem Bedarf richtet. Wie bei den Ausführungen über den Wasserbedarf gezeigt wurde, unterscheidet man

den mittleren Tagesbedarf,

» höchsten    »

» mittleren Stundenbedarf,

» höchsten    »

Die Wasserbezugsquellen unterscheidet man

a)    in solche, die selbsttätig ihr Wasser an die Oberfläche bringen, und

b)    in solche, denen das Wasser durch besondere Vorkehrungen entnommen wird.

Zu den ersteren gehören die Quellen, deren Wassermenge innerhalb gewisser

Schwankungen gegeben ist. Zu den letzteren gehören Flüsse, Seen, Stauweiher und Grundwasser. Während man also bei Quellen mit einer gegebenen Wassermenge rechnen muß, hat man es bei den übrigen Bezugsquellen in der Hand, eine größere oder geringere Leistungsfähigkeit durch entsprechende Anordnung der Wassergewinnungsanlage zu erzielen. Dementsprechend wird man bei Quellen Vorsorge treffen, daß das Wasser während der ganzen Dauer des Tages dem Versorgungsgebiet zugeführt wird, die Zuleitung also ununterbrochen erfolgt, während man bei der Gewinnung von Tag- oder Grundwasser das nur tun wird, wenn eine künstliche Hebung nicht erforderlich ist. Tritt künstliche Hebuug ein, so wird man der gewählten Betriebsform Rechnung tragen und die Leistungsfähigkeit der Wassergewinnung so gestalten, daß sie der höchsten Stundenleistung der Pumpstation entspricht.

Grundwasserfassungen werden oft nur der mittleren Tagesleistung entsprechend angelegt, d. h. man nimmt nur ein Grundwasserprofil in Anspruch, dessen mittlere Durchflußmenge dem mittleren Tagesbedarf entspricht, und überläßt es dem Grundwasserstrom, die Unterschiede zwischen der wirklichen und dieser mittleren Entnahme in sich selbst auszugleichen. Diese Anordnung ist nicht empfehlenswert und nur dort zulässig, wo man es mit verhältnismäßig großen Durchflußgeschwindigkeiten des Grundwassers zu tun hat. Empfehlenswert ist es, die Leistungsfähigkeit der Grundwasserfassung nahezu gleich der höchsten Inanspruchnahme zu bemessen, wodurch man auch eine Reserve für den Fall erhält, daß beispielsweise ein Brunnen oder sonst ein Glied der Wasserfassung zwecks Reinigung oder Reparatur ausgeschaltet werden muß. Für solche Fälle bietet die größere Leistungsfähigkeit dann die gewünschte Reserve.

Bei Grundwasserfassungen ist die Erweiterung durch Abteufen neuer Brunnen oder Verlängerung von Filtergalerien jeder Zeit möglich, nur wird man bei Brunnen Vorsorge treffen müssen, daß die die Brunnen verbindenden Heber- oder Saugleitungen von vornherein so bemessen werden, daß sie auch für die spätere Erweiterung ausreichen. Bezüglich des Grunderwerbs ist es erstrebenswert, das für die Grundwasser-

gewinnung erforderliche Terrain in einem möglichst geschlossenen Komplex zu erwerben, um bei der Anordnung der Brunnen freie Hand zu erhalten und gleichzeitig einen Schutz gegen Verunreinigung von der Oberfläche aus zu schaffen. Ist dies nicht möglich, wie es bei zerstückeltem Grundbesitz häufig vorkommt, so wird man bestrebt sein, die Brunnengrundstücke längs eines für die Verlegung der Heber- oder Saugleitung benutzbaren Weges zu erwerben, und man wird bezüglich der Größe der Grundstücke die Anordnung so treffen, daß für jeden Brunnen ein Grundstück erworben wird, das einen Schutzbezirk um den Brunnen als Kreis von 20 bis 30 m Halbmesser ergibt. Dieser Halbmesser kann bei tiefer liegendem Grundwasser oder beim Vorhandensein einer undurchlässigen Schutzdecke über dem Grundwasserspiegel mit 20 m bemessen werden, muß aber in dem Maß, als diese beiden Voraussetzungen fehlen, größer gewählt werden. In dem Bereich des Schutzbezirkes ist das Aufbringen von natürlichem Dünger selbstredend ausgeschlossen. Stehen für die Grundwasserfassung bewaldete Gebiete zur Verfügung, so sind solche in Rücksicht auf den Schutz, den der Waldboden bietet, vorzuziehen. Häufig gelingt es nicht, die zur Gewinnung von Grund- oder Quellwasser erforderlichen Grundstücke käuflich zu erwerben. In solchen Fällen wird man sich das dauernde, zeitlich nicht begrenzte Recht zur Benutzung der Grundstücke für die Wassergewinnung durch Eintragung einer Grunddienstbarkeit (Servitut) sichern. In allen Fällen wird man beim Grunderwerb aber auch die Entwicklung in späteren Zeiten ins Auge fassen, und es kann, wie schon bemerkt, nicht dringend genug geraten werden, in diesem Punkt möglichst weit in die Zukunft zu blicken.

Bei der Entnahme von Tagwasser aus Flüssen oder Seen ist die Erweiterung, insbesondere bei Flüssen, jederzeit möglich, und es bedarf deshalb in diesem Falle keiner so sorgfältigen Bemessung der ersten Anlage.

Abb. 65.

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Bi

< y.

Bei der Ausführung von Grundwasserfassungsanlagen ist der Durchmesserbestimmung der Heberleitung besondere Sorgfalt zu widmen, wobei man auch der zukünftigen Erweiterung der Fassungsanlage Rechnung tragen muß. Man wird deshalb am besten so vorgehen, daß man die Heberleitung von vornherein für die spätere Ausdehnung projektiert und zunächst nur den für die erste Zeit notwendigen Teil zur Ausführung bringt. Die Geschwindigkeit des Wassers in der Heberleitung soll 0,60 bis 0,75 m nicht überschreiten und soll auch in den Anschluß- oder den Verbindungsleitungen der einzelnen Brunnen mit der Heberleitung beibehalten werden.

Das Gefälle der Heberleitung vom Scheitel ab wird man so groß wählen, als es die Verhältnisse erlauben, um einen möglichst raschen Abzug der Luft nach dem Heberscheitel zu ermöglichen. Jedenfalls soll man zur Vermeidung des Hin-undHerwanderns der Luftblasen die Heberleitung so verlegen, daß, wie beistehende Abb. 65 zeigt, der höchste Punkt im Querschnitt a tiefer liest, als der tiefste Punkt im Querschnitt b, oder mit anderen Worten, daß der Höhenunterschied zwischen dem höchsten und tiefsten Punkt in den angegebenen Querschnitten jedenfalls größer ist, als der Durchmesser der Heberleitung im Scheitel.

17

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

Um auch in der Wasserfassung Reserven zu schaffen, wird der Sammelbrunnen in der Regel in der Mitte der Heberleitung angeordnet, so daß bei Unterbrechungen in der Heberleitung wenigstens die Hälfte der Wasserfassung in Betrieb gehalten werden kann. Bei sehr großen Wassergewinnungsanlagen empfiehlt es sich, zwei Sammelbrunnen anzulegen und jeden Teil der Heberleitung für sich in einen Sammelbrunnen münden zu lassen. Beide Sammelbrunnen können entweder durch Heber- oder sonstige Verbindungsleitungen miteinander verbunden werden.

Ist nur ein Sammelbrunnen vorhanden, so pflegt man, um eine Reserve für den Fall zu schaffen, daß der Sammelbrunnen behufs Reinigung oder Reparatur ausgeschaltet werden muß, sogenannte Umgangsleitungen einzuschalten, welche die Heberleitung direkt mit der Saugleitung verbinden. Bezeichnet in beistehender Abb. 66 S den Sammelbrunnen, Sj und s₂ die Saugleitungen von dem Sammelbrunnen nach den Pumpen, h₁ und h₂ die beiden mit besonderen Ventilen in den Sammelbrunnen einmündenden Heberleitungen, so wird die Saugleitung sx mit der Heberleitung hx und die Saugleitung s₂ mit der Heberleitung h₂ durch Umgänge ux und u₂ verbunden, die in der Regel durch Schieber abgeschlossen sind. Zur größeren Sicherheit kann man auch die beiden Saugleitungen durch die Leitung v verbinden, so daß man durch entsprechende Schieberstellung mit den beiden Saugleitungen Sj und s₂ entweder der Heberleitung hx oder der Heberleitung h₂ Wasser entnehmen kann.

Bei Fassungsanlagen, welche nahezu parallel der Grundwasserströmungsrichtung gelegt sind, befindet sich der Sammelbrunnen jeweils am tiefsten Punkt der Heberleitung, so daß die Schaffung einer Reserve durch Teilung der Heberleitung ausgeschlossen ist. In diesem Falle kann man, wenn es sich um größere Anlagen handelt, die Heberleitung, wie beistehende Abb. 67 zeigt, doppelt verlegen und jedem einzelnen Strang nur die Hälfte der Brunnen anschließen.

Abb. 66.

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Abb. 67.

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S,CK

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§ 12. Pumpstation.

Für die Anordnung der Pumpstation kommt in erster Linie die Bestimmung der Arbeitsleistung in Betracht. Unabhängig von dem Motor wird die Arbeitsleistung gemessen als Produkt der direkt in den Hochbehälter geförderten Wassermenge und der manometrischen Förderhöhe, die sich zusammensetzt aus der Druckhöhe und der Saughöhe der Pumpe. Die Druckhöhe bestimmt sich aus dem Höhenunterschied zwischen Unterkante Druckventil und Oberwasserspiegel des Behälters zuzüglich des durch die Förderung des Wassers in den Behälter entstehenden Druckverlustes, die Saughöhe als Differenz zwischen dem ab-

gesenkten, tiefsten Wasserstand und Unterkante des Druckventils. Bei der einfachen Hebung, d. h. bei der direkten Förderung des Wassers beispielsweise aus dem Sammelbrunnen nach dem Hochbehälter, ergibt sich die Leistung wie folgt.

Bezeichnet Q die Tagesförderung in Kubikmetern, s die Stundenzahl des Betriebes und q die sekundliche Fördermenge in Kubikmetern, so ist

q — 3600 s ‘

In nebenstehender Abb. 68 be-

zeichnet

Abb. 68.

hs die Saughöhe, h den absoluten Höhenunterschied zwischen Oberwasserspiegel im Behälter B und Unterkante Druckventil,

hr denReibungsverlustvonder Pumpstation bis zum Behälter,

H die manometrische Förderhöhe,

N die Leistung der maschinellen Anlage in Wasserpferden, d. h. das Produkt aus der wirklich geförderten Wassermenge und der manometrischen Förderhöhe, so daß also der durch den größeren oder geringeren Volumeffekt der Pumpe entstehende Wasserverlust, sowie die Leerlaufarbeit von Motor und Pumpe wie auch alle Yentilwiderstände in dieser Arbeitsleistung mit inbegriffen sind. Die manometrische Förderhöhe bestimmt sich wie folgt zu

Un herkante DruckvenhU

hs

Ajte

esenkt-er W. Sp.

ff

Œf

daraus erhält man die Leistung

iY

qH-1000_ QH 75    “ 270 s

oder

iY

Q [hs    h —f- hr)

270 s

Erfordert das Wasser eine Vorbehandlung bzw. Reinigung von Fremdstofifen, so ist meist eine doppelte Hebung erforderlich, und zwar wird zunächst das Wasser auf die Reinigungsanlage gehoben, sammelt sich, nachdem es dieselbe passiert hat, in einem Rein Wasserbehälter und wird von dort nach dem Behälter im Versorgungsgebiet gefördert.

Die nachstehende Abb. 69 soll diesen Vorgang veranschaulichen, wobei vorausgesetzt ist, daß diese doppelte Hebungsarbeit durch einen einzigen Motor geleistet

17*

werden soll, der sowohl die Vorpumpe, welche das Wasser auf die Reinigungsanlage hebt, als auch die Druckpumpe, die das Wasser nach dem Hochbehälter fördert, betreibt.

Abb. 69.

hr

*1

‘tu

h*r

“i

_ JJnJerkarrte Druckventil Vorpumpe

Unterkante DruckventU Dru ckp u mp e

HU

j _Abgesenkter W.Sp.

Bezeichnet

Rl den Behälter der Filter- oder den der Enteisenungsanlage,

R₂ den Reinwasserbehälter,

R den Behälter im Versorgungsgebiet, hSl die Saughöhe der Vorpumpe, hi die Druckhöhe der Vorpumpe, hSi die Saughöhe der Druckpumpe,

h den Höhenunterschied zwischen Oberwasserspiegel des Behälters und Unterkante Druckventil der Druckpumpe, hr den Druckverlust in der Zuleitung, so bestimmt sich die manometrische Förderhöhe H zu

H — hs j -f- hi -f- hs_₂ -j- h -f- hr. Die Leistung ergibt sich wieder mit

Q H _Q (hSl h] -f- hg₂ -f- h + hr)

270

270 ,s

Je nach der Größe der erforderlichen Leistung wird dieselbe auf ein oder mehrere Maschinensysteme verteilt.

man

Reserve bereitstehen.

Bei der Maschinenanlage ist in Rücksicht auf mögliche Defekte eine Reserve vorzusehen, und zwar wird man, wenn die erforderliche Leistung mit einem Maschinensystem bewältigt werden kann, ein zweites von derselben Leistungsfähigkeit in die Reserve stellen, so daß diese letztere in diesem Falle 100^ beträgt. Wird die Leistung durch zwei Maschinensysteme besorgt, so genügt ein drittes als Reserve, welche in diesem Falle nur mehr 50 % beträgt. Bei mehrgliedrigen Anlagen kann die Reserve noch weiter herabsetzen, jedoch muß mindestens ein System als

Unter Betriebsform versteht man die Anzahl der Arbeitsstunden der maschinellen Anlage pro Tag und die Einteilung dieser Arbeitszeit in bezug auf die Tageszeit, d. h. die Bestimmung der Tagesstunden, in welchen die maschinelle Anlage arbeitet. Bei großen Anlagen, insbesondere in Städten mit großem Wasserbedarf für industrielle Zwecke, wird man im großen und ganzen den durchgehenden Betrieb einführen, bei welchem die Maschinen nur zwecks Revision und Reinigung kurze Pausen machen und aus dem Betrieb ausgeschaltet werden.

Bei mittleren Betrieben, wo man doch eine gewisse Reserve in dem Bedienungspersonal haben muß, wird man 16 bis 20stündigen Betrieb wählen, da für diese Betriebsdauer, wie in den Ausführungen über den Wasserbedarf gezeigt wurde, die fluktuierende Wassermenge und der davon abhängige Behälterinhalt verhältnismäßig am kleinsten wird, ohne daß eine Vermehrung des Bedienungspersonals über die ohnehin notwendige Zahl erforderlich wird.

Bei kleineren Betrieben spielen die Kosten für das Personal eine verhältnismäßig erhebliche Rolle, man wird daher in diesen Fällen das Personal nur auf das notwendigste beschränken und von einer ständigen Reserve im Personal absehen. Dies führt dazu, die Tagesförderung, wenn möglich, in einer Arbeitsschicht mit 10 bis 12 Stunden Betriebsdauer zu leisten und während dieser Zeit die beiden vorhandenen Maschinensysteme in Betrieb zu halten. Die Reserve besteht in diesem Falle darin, daß man im Falle eines Defektes des einen Systems das zweite System 20 oder 24 Stunden in Betrieb hält.

Auch die Wahl des Motors hat auf die Betriebsform Einfluß. Wie bekannt, bleibt der Tagesverbrauch Q im Laufe des Jahres nicht konstant, sondern schwankt je nach der Jahreszeit in weiten Grenzen um eine mittlere Lage, die man den mittleren Tagesverbrauch nennt. Der höchste Tagesverbrauch erreicht nach den Ausführungen Uber den Wasserbedarf das 1,5 bis l,7fache des mittleren Tagesverbrauchs. Die maschinelle Anlage muß imstande sein, diesen Verbrauchsschwankungen zu folgen, wird also im Laufe des Jahres verschieden in Anspruch genommen.

Abgesehen von den nur bei Einzelversorgungen zur Verwendung kommenden Windrädern, hydraulischen Widdern und den in den seltensten Fällen zur Verwendung gelangenden Wassermotoren, wie Wasserräder, Turbinen und Wassersäulmaschinen, kommen für die städtische Wasserversorgung in der Regel die nachstehenden Arten von Motoren in Betracht:

Dampfmaschinen,

Gasmotoren (mit Leuchtgasbetrieb),

Sauggasmotoren,

Dieselmotoren,

Elektromotoren.

Von diesen fünf Arten von Motoren ist nur die Dampfmaschine innerhalb gewisser, verhältnismäßig weiter Grenzen in der Weise in ihrer Leistung veränderlich, daß entsprechend der vermehrten oder verminderten Leistung auch die Betriebskosten sich entsprechend vermehren oder vermindern, während bei den anderen Motoren eine Veränderung ihrer Leistungsfähigkeit nur innerhalb ganz geringer Grenzen möglich ist, ohne daß dabei der absolute Verbrauch von Betriebsmaterial sich nennenswert ändert. Man wird daher bei der Wahl von Dampfmaschinen den wechselnden Leistungen durch entsprechende Änderung der Umdrehungszahl der Maschine, bei den übrigen Arten von Motoren durch Änderung der Betriebsdauer Rechnung tragen. Während man also bezüglich

der Betriebsdauer einer Dampfmaschine vollständig freie Hand hat, oder mit anderen Worten die Betriebsdauer einer Dampfmaschine das ganze Jahr über unverändert lassen kann, wird man bei den anderen Motorarten für die Tage des höchsten Bedarfs eine Höchstdauer der Betriebszeit festsetzen und diese Betriebsdauer dann entsprechend den geringeren Leistungen vermindern.

Erfordernisse für den maschinellen Betrieb von Wasserhebewerken.

Betriebskosten pro Wasserpferdekraft und Stunde bei 10 bis 12stündigem Betrieb.

Anlagen von

Wasserpferden

10 bis 15 PS I 25 bis 50 PS 100 PS

a) Dampfbetrieb.

Speisewasserverbrauch (bei Kondensation) pro

PS Stunde...........

Kohlen verbrauch bei sechsfacher Verdampfung-Kosten der Kohlen à 2,25 Pf. pro kg .    .    .

Putz- und Schmiermaterial pro PS Stunde .    .

Maschinist und Heizer.........

20 kg 3,33 kg

12 kg 2,0 kg

6 kg

1,33 kg

0,075 M. 0,010 » 0,070 »

0,045 M. 0,006 » 0,025 »

0,0300 M. 0,0025 > 0,0090 »

zus.

b) Gasbetrieb.

Gasverbrauch pro PS Stunde .    .

Kosten des Gases à 8 Pf. pro cbm Putz- und Schmiermaterial .    .    .

Maschinist.........

0,155 M.

0,076 M.

0,0415 M.

0,7 cbm    0,6 cbm

0,056 M.    0,0480 M.

0,012 »    0,0072 »

0,050 »    0,0200 »

0,5 cbm

0,0400 M. 0,0030 » 0,0060 »

c) Sauggasbetrieb. Anthrazitverbrauch pro PS Stunde. .    .

Kosten des Anthrazits 3 Pf. pro kg .    .

Putz- und Schmiermaterial.....

Maschinist...........

zus.

0,118 M.

0,0752 M.

0,0490 M.

0,8 kg

0,65 kg

0,55 kg

0,024 M. 0,012 » 0,050 >

0,0195 M. 0,0072 » 0,0200 >

0,0165 M. 0,0030 > 0,0060 »

d) Dieselmotorenbetrieb. Rohölverbrauch pro PS Stunde .    .

Kosten des Rohöles 10 Pf. pro kg Putz- und Schmiermaterial .    .    .

Maschinist.........

zus.

0,086 M.

0,35 kg

0,035 M. 0,012 » 0,050 »

0,0467 M.

0,0255 M.

0,30 kg

0,275 kg

0,0300 M. 0,0072 » 0,0200 »

0,0275 M. 0,0030 » 0,0060 »

zus.

0,097 M.

0,0572 M.

0,0365 M.

e) Elektromotorenbetrieb.

Stromverbrauch pro PS Stunde........

Kosten des elektrischen Stromes 5 Pf. pro Kilowattstunde ...............

Putz- und Schmiermaterial.........

Maschinist...............

1,1 Kw.

1,05 Kw.

1,0 Kw.

zus.

0,055 M.    0,0525 M.

0,010 »    0,0060 »

0,050 »    0,0200    »

0,115 M.    0,0785 M.

0,050 M. 0,0025 > 0,0060 »

0,0585 M.

Bei großen Anlagen, wo mehrere Systeme immer gleichzeitig im Gange sind, wird man zweckmäßig selbst bei Verwendung von Dampfmaschinen die Umdrehungszahl verhältnismäßig konstant halten, dafür aber bei wechselndem Bedarf ein oder mehrere Systeme mehr in Gang setzen bzw. ausschalten.

Für die Wahl des Motors kommen in jedem besonderen Falle neben der Betriebssicherheit die Kosten der Anlage und des Betriebes in Betracht. Die Kosten des Betriebes setzen sich zusammenaus den eigentlichen Betriebskosten, das sind die Aufwendungen für Betriebs-, Putz- und Schmiermaterial sowie für das Personal, und der Anrechnung für Abnutzung und Unterhaltung der Anlage. In der vorstehenden Tabelle sind die Betriebskosten pro Wasserpferd und Stunde für Dampf-, Gas-, Sauggas-, Dieselmotoren-und Elektromotorenbetrieb, und zwar für kleine Anlagen von 10 bis 15, mittlere Anlagen von 25 bis 50 und größere Anlagen von 100 Wasserpferden zusammengestellt; dabei sind für Dampfmaschinen, Gas- und Dieselmotorenbetrieb direkt gekuppelte Kolben- bzw. Plungerpumpen, für Elektromotorenbetrieb direkt gekuppelte Kreiselpumpen angenommen, wie dies in den meisten Fällen der Anwendung zutretfen dürfte. Für größere Anlagen von über 100 PS werden in jedem speziellen Fall die Betriebskosten besonders zu ermitteln sein (s. auch Tabelle Kap. IV, § 14). In der Tabelle ist ein 10 bis 12stündiger Betrieb vorausgesetzt, um mit einfacher Besetzung der Bedienungsmannschaft auszukommen. Bei 20 oder 24 stündigem Betrieb bleiben die Betriebskosten pro Wasserpferd die gleichen. Bei Betriebsformen, die zwischen diesen beiden Grenzen liegen, wird man mit doppeltem Personal rechnen und dementsprechend die Betriebskosten erhöhen müssen. Bezüglich der Abschreibung und Unterhaltung sei bemerkt, daß die Dampfmaschine, vermöge ihrer geringeren Umdrehungszahlen und kleineren Kolbengeschwindigkeiten der Abnützung weniger unterworfen ist als die mit hohen Umdrehungszahlen arbeitenden übrigen Motoren, und man wird diesem Umstande entsprechend Rechnung tragen müssen, um in jedem besonderen Fall zu einem richtigen Urteil über die gesamten Kosten des Betriebes zu gelangen.

Die in der vorstehenden Tabelle angegebenen Werte für den Verbrauch an Betriebsmaterial wie Kohle, Gas usw. sind Mittelwerte, wie sie sich im wirklichen Betriebe ergeben haben. Bei der Vergebung von Maschinen und Pumpen wird man sich im einzelnen Falle von den Lieferanten diese Verbrauchszitfern angeben und dafür Gewähr übernehmen lassen. Für solche Fälle ist es wichtig, daß bei der Verdingung sowohl die Ermittlung der Leistung der maschinellen Anlage als auch die Art und Weise der Feststellung des Verbrauchs an Betriebsmaterial möglichst klar und scharf bestimmt wird.

Man wird die Leistung zweckmäßig in Wasserpferden bestimmen, die sich berechnen aus der wirklich geförderten Wassermenge und der manometrischen Druckhöhe, weil diese beiden Größen genau festgestellt werden können. Die geförderte Wassermenge ergibt sich aus dem freien Kolbenquerschnitt, dem Hub, der Umdrehungszahl und dem Volumeffekt der Pumpe, d. i. das Verhältnis zwischen der wirklich geförderten und der theoretischen Wassermenge. Der Volumeffekt wird in der Regel in der Weise bestimmt, daß man die theoretische Wassermenge pro Umdrehung berechnet, die wirklich geförderte Wassermenge aber dadurch bestimmt, daß man in der Zuleitung nach dem Behälter alle Abzweige abschließt und die während eines Zeitraumes von mehreren Stunden nach dem Behälter tatsächlich geförderte Wassermenge durch den Inhalt des Behälters ermittelt. Hierbei muß man sich natürlich zunächst davon überzeugen, daß die Ableitungen vom Hauptrohr auch tatsächlich dicht abgeschlossen, Wasserverluste also nicht vorhanden sind. Diese Feststellung des Volumeffektes setzt, wenn der Zuleitungsstrang gleichzeitig Hauptstrang des Versorgungsgebietes ist, die Unterbrechung der Wasserabgabe für die Zeit des Versuches voraus. Ist eine solche Unterbrechung nicht angängig, so wird man die Fördermenge der Pumpe in einen besonderen, bei der Pumpstation aufzustellenden kleinen Meßbehälter (eventuell mit Überlauf) leiten und die wirklich geförderte Wassermenge auf diese Weise feststellen. Der Versuch im großen durch Förderung des Wassers in den Hochbehälter ist aber vorzuziehen, weil er die Messung innerhalb großer Zeiträume ermöglicht und deshalb genauere Resultate gibt.

Bei der Verwendung von Dampfmaschinen kann der Betriebsmittelverbrauch entweder durch den Kohlenverbrauch pro Pferdekraft und Stunde unter Verwendung einer Kohle von einer gewissen Mindestheizkraft oder durch den Speisewasserverbrauch und die Verdampfungsziffer ausgedrückt werden. Bei Angabe des Speisewasserverbrauchs ist zu betonen, daß in demselben auch das gesamte Kondensationswasser in den Dampfleitungen enthalten ist, so daß das gesamte, wirklich dem Kessel zugeführte Speisewasser angerechnet wird. Bei Angabe von Speisewasserverbrauch und Verdampfungs-ziffer unter Voraussetzung einer Kohle von bekannter Heizkraft können Dampfmaschinen-und die Kesselanlage auf ihre Leistung getrennt untersucht werden, während bei Angabe des Kohlen Verbrauchs allein nur die Gesamtleistung der ganzen Anlage in Betracht kommt. Man kann also im ersten Falle auch die Dampfmaschine und Pumpen einerseits und die Kesselanlage anderseits getrennt vergeben und ist in der Lage, die beiden Anlagen auch getrennt abzunehmen, während bei der Angabe des Kohlenverbrauchs allein die Anlage bezüglich ihres Verbrauches an Betriebsmaterial nur im ganzen abgenommen werden kann.

Für die weiteren in der Tabelle erwähnten Betriebsmittel, wie Leuchtgas, Anthrazit, Rohöl ist ebenfalls die Heizkraft des zur Verwendung gelangenden Materials, auf welches sich der garantierte Verbrauch bezieht, anzugeben.

Der Betriebsmittelverbrauch wird durch einen mehrstündigen Versuchsbetrieb ermittelt, den man so durchführen soll, daß die Verhältnisse dem wirklichen Betriebe möglichst nahe kommen. Am besten ist es, wenn das betreffende Aggregat schon vorher im Betrieb gewesen ist und die Versuchsperiode gewissermaßen in den Betrieb hineingeschaltet wird, so daß Wärmeverluste möglichst vermieden werden.

§ 13. Zuleitung.

Die Zuleitungen, denen die Aufgabe zufällt, das Wasser von der Wassergewinnung nach dem Versorgungsgebiet zu leiten, scheiden sich in Leitungen mit natürlichem Gefälle und in Druckleitungen.

Leitungen mit natürlichem Gefälle kommen dort zur Verwendung, wo die Wassergewinnung genügend hoch liegt, um durch den Höhenunterschied den bei der Förderung des Wassers auftretenden Druckverlust zu überwinden. Solange die Linienführung der Zuleitung im Längenprofil mit der Drucklinie zusammenfällt, zeigt die Zuleitung einen freien Wasserspiegel und ist einem inneren Druck nicht ausgesetzt. Bei der Ausführung wird man aber diesen Zustand nur selten festhalten können, sondern meist gezwungen sein, die Linienführung ohne Rücksicht auf die Drucklinie anzuordnen, so daß man in der Zuleitung Strecken mit innerem Druck erhält. Kommen eiserne Rohre zur Verwendung, was wohl in den meisten Fällen zutreffen wird, so ist es gleichgültig, ob dieselben einem inneren Druck ausgesetzt werden oder nicht, man wird in diesem Falle also die Linienführung den örtlichen Verhältnissen vollständig anpassen können.

Bei Zuleitungen mit natürlichem Gefälle ist der für die Überwindung der Bewegungswiderstände zur Verfügung stehende Druck durch die Höhenlage der Wasserfassung gegeben, und man wird diesen Druck bis zur Grenze der zulässigen Geschwindigkeit in der Zuleitung ausnützen. Einen Drucküberschuß wird man durch eingeschaltete Gefällsbrüche oder durch Einschaltung von freien Wasserspiegeln unschädlich machen. Hat man bezüglich der Höhenlage der Wassergewinnung freie Wahl, so wird man die Höhenlage der Wassergewinnung nach den Ausführungen in Kap. II, § 5 so wählen, daß man für die Zuleitung den wirtschaftlich günstigsten Durchmesser erhält.

Reicht die Höhenlage der Wasserfassung nicht aus, um nach Überwindung der Bewegungswiderstände in der Zuleitung das Wasser im Versorgungsgebiet noch unter dem vorgeschriebenen Druck zur Verteilung zu bringen, so muß der sich ergebende Druckunterschied durch künstliche Hebung ausgeglichen, das Wasser dem Versorgungsgebiet durch die Zuleitung also zugepumpt werden. Eine solche Zuleitung mit künstlicher Hebung nennt man in der Regel Druckleitung schlechtweg, zum Unterschiede von der Zuleitung mit natürlichem Gefälle. Die Unterscheidung zwischen Zuleitung mit natürlichem Gefälle und künstlicher Hebung hat mit dem inneren Druck in den Rohren nichts zu tun, sondern nimmt nur Bezug darauf, ob der erforderliche Druck durch die Höhenlage der Wasserfassung natürlich gegeben ist oder durch künstliche Anlagen (Pumpwerke) erst erzeugt werden muß. Die Leistungsfähigkeit der Zuleitung richtet sich nach der Anordnung des Hochbehälters und nach der gewählten Betriebsform, die Berechnung des Durchmessers erfolgt nach der größten von der Zuleitung zu leistenden Fördermenge.

Bei der Bestimmung des Durchmessers von Druckleitungen hat man die Erzeugung des zur Überwindung der Bewegungswiderstände erforderlichen Druckes völlig in der Hand, kann also nach Belieben einen höheren Druck und damit einen geringeren Rohrdurchmesser, oder einen geringeren Druck und damit einen größeren Rohrdurchmesser für die Zuleitung wählen. Dem größeren Druck entsprechend werden die Geschwindigkeiten in der Zuleitung größer, der Rohrdurchmesser kleiner, der zur Erzeugung des Druckes erforderliche Motor und die Betriebskosten aber größer. Bei kleineren Geschwindigkeiten in der Zuleitung wird der Druck geringer, der Durchmesser der Zuleitung also größer, dafür aber die Kosten der maschinellen Anlage und die Betriebskosten geringer. Es muß daher für jeden einzelnen Fall einen Rohrdurchmesser geben, bei welchem die Summe der Anlagekosten für die Rohrleitung und maschinelle Anlage einerseits und der kapitalisierten Betriebskosten anderseits ein Minimum wird. Diesen Durchmesser nennt man den wirtschaftlich günstigsten Durchmesser, die entsprechende Geschwindigkeit im Zuleitungsstrang die wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit, zu deren Bestimmung¹) man auf nachstehendem Wege gelangt.

Es bezeichnet

Q die durch die Leitung zu fördernde Tageswassermenge, s die Stundenzahl des täglichen Betriebes, q die sekundliche Fördermenge, also

s X 60 x 60 ’

!) 0. Smreker, Die Bestimmung der finanziell günstigsten Geschwindigkeit des Wassers in Druckleitungen unter Voraussetzung künstlicher Hebung. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ing. 1885, S. 21.

L die Länge der Zuleitung,

d den wirtschaftlich günstigsten Durchmesser der Zuleitung,

H den Druckhöhenverlust, verursacht durch die Bewegungswiderstände in der Leitung; er bestimmt sich nach der Dupuitsehen Formel, welche ihrer Einfachheit halber zu gründe gelegt werden soll, zu

cs

O!

M die Anlagekosten der maschinellen Anlage für je 1 PS, k den Betriebskostenaufwand für PS und Stunde, ad die Anlagekosten für 1 m der Zuleitung vom Durchmesser d:

Sd die Summe der vom Durchmesser d der Leitung abhängigen Anlage- und kapitalisierten Betriebskosten; sie setzt sich aus folgenden Teilen zusammen: Sl den Anlagekosten der Rohrleitung;

$2 den Anlagekosten für jenen Teil der maschinellen Anlage, welcher dazu dient, die zur Überwindung der Bewegungswiderstände erforderliche Arbeit zu leisten;

$₃ den zu 5 °/₀ kapitalisierten Betriebskosten, welche durch diese zur Überwindung der Bewegungswiderstände erforderliche Arbeit verursacht werden.\

Die Gesamtkosten sind

Die verschiedenen Summanden der rechten Seite der Gleichung bestimmen sich

wie folgt:

Sj = L[.id:

wobei jtt, wie in Kap. II, § 3 nachgewiesen, einen Beiwert darstellt, der vom Durchmesser abhängig ist, aber immerhin innerhalb gewisser Grenzen als konstant angesehen werden kann.

Die Anlagekosten bestimmen sich zu

s₂ = m-n.,

wobei

q-H-1000

75

die Anzahl der zu leistenden Wasserpferde darstellt. Die Betriebskosten ergeben sich zu

s-k-N

für den Tag und zu

365 -s-k-

q-H-1000

75

für das Jahr.

Setzt man für H nach der Dupuit sehen Formel den Wert

11 =

q\²L

20 d>

und kapitalisiert den Betrag zu 5 °/₀, so erhält man

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£3 =

CO CO

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Die vom Durchmesser abhängigen Gesamtkosten ergeben sich demnach zu

„ r T ₇ (M 73»

— 7/1 f.t a + I gQ H—g

Der wirtschaftlich günstigste Durchmesser wird jener sein, der in vorstehender Gleichung den Wert für Sd zu einem Minimum macht; für diesen wirtschaftlich günstigsten Durchmesser ergibt sich die Gleichung

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3650

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(1)

d — Y q

Diesem wirtschaftlich günstigsten Durchmesser entspricht eine wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit

7t d²

oder durch Einsetzen des obigen Wertes für d

3650

H--o

O

(2)

Während der wirtschaftlich günstigste Durchmesser nach Gleichung (1) zwar unabhängig von der Länge der Zuleitung, aber doch abhängig von der Fördermenge ist, ist die wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit auch von der Fördermenge unabhängig. Die Größen auf der rechten Seite der Gleichung (2) sind im allgemeinen innerhalb gewisser Grenzen in bezug auf die Leistung als konstant anzusehen, so daß die wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit für jede Hebungsart innerhalb gewisser Leistungsgrenzen konstant bleibt. Im einzelnen ist zu beachten, daß der Koeffizient /.i, welcher den Einfluß der Rohrpreise und Verlegungskosten zum Ausdruck bringt, an sich nicht konstant ist, sondern bei denselben Rohrpreisen mit dem Durchmesser wächst. Steigende Rohrpreise werden daher im allgemeinen eine Erhöhung der wirtschaftlich günstigsten Geschwindigkeit und damit eine Herabminderung des wirtschaftlich günstigsten Durchmessers zur Folge haben. Die Kosten M der maschinellen Anlage, auf das Wasserpferd bezogen, sind ebenfalls je nach den zur Verwendung gelangenden Motoren und Pumpen verschieden. Sie sind aber auch für Motoren derselben Art verschieden, weil sie nicht proportional der Leistung wachsen, sondern bei größeren Leistungen geringer werden, da beispielsweise eine maschinelle Anlage von 100 Wasserpferden, auf das Wasserpferd bezogen, weniger kostet als eine solche von 10 Wasserpferden. Das gleiche gilt von den Betriebskosten k, die sowohl von der Art des Motors und der Pumpen, als auch von der Größe der Leistung abhängen und ebenfalls mit wachsender Leistung-geringer werden. Auch die Betriebsform, d. h. die Anzahl der für eine gewisse Leistung erforderlichen Zahl der Betriebsstunden, übt einen gewissen Einfluß aus, indem bei kürzerem Betrieb die wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit größer, der wirtschaftlich günstigste Durchmesser also geringer wird. Hält man den Einfluß dieser verschiedenen Größen zusammen, so ergibt sich, daß bei größeren Anlagen der Beiwert p wächst, die Werte für M und k aber abnehmen, so daß bei größeren Anlagen die wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit im allgemeinen größer wird als bei kleineren Anlagen.

Dagegen kann man annehmen, daß für dieselben Leistungsverhältnisse die wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit selbst beim Schwanken der Eisenpreise ziemlich konstant bleibt, da ein Steigen der Rohrpreise erfahrungsgemäß auch ein Steigen der Kosten für die maschinelle Anlage und der Betriebskosten zur Folge hat, so daß der Quotient unter dem Wurzelzeichen der Gleichung (2) keine großen Änderungen aufweisen dürfte. Es ist auch noch darauf hinzuweisen, daß die Größen, welche einen Einfluß auf die wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit üben, nach Gleichung (2) nur mit ihrer dritten Wurzel in Betracht kommen, so daß Wertveränderungen der Größen einen verhältnismäßig geringen Einfluß ausüben.

Wenn auch die wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit im allgemeinen bei größeren Anlagen für jeden speziellen Fall auf Grund der genau festzustellenden Werte für j«, M und K ermittelt werden soll, so dürften für allgemeine Erwägungen doch Mittelwerte, die sich in der Praxis ergeben haben, genügen. Beispielsweise ist für das Wasserwerk der Stadt Mannheim, unter Voraussetzung künstlicher Hebung mittels Dampfkraft, die wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit zu 0,491 m, für das Wasserwerk der Stadt Laibach unter derselben Voraussetzung zu 0,502 m ermittelt worden. Dementsprechend wird man für mittlere Anlagen und Dampfbetrieb mit einer wirtschaftlich günstigsten Geschwindigkeit von 0,50 m rechnen, bei größeren Anlagen aber mit einer solchen von etwa 0,55 bis 0,60 m. Bei kleineren Anlagen werden die Verhältnisse für Dampfbetrieb durch die enorme Steigerung der Betriebskosten erheblich ungünstiger, und man wird die wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit in solchen Fällen auf zirka 0,4 m vermindern müssen. Bei kleineren Anlagen mit Sauggasbetrieb kann die wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit mit 0,60 bis sogar 0,65 m angenommen werden.

Zuleitungen, selbst solche von großen Längen, pflegt man einfach auszuführen, es sei denn, daß es sich um Rohrleitungen handelt, deren Durchmesser die in der Herstellung gegebenen Grenzen überschreiten. Würde man bei Zuleitungen im Interesse einer Reserve für den Fall eines Defektes eine Teilung ein treten lassen, also an Stelle des einen Rohres zwei Rohre von kleinerem Durchmesser anordnen, so würde dies die Anlagekosten um ungefähr das iy₂ fache erhöhen, ein wirtschaftlicher Nachteil, der durch den Wert der Reserve nicht aufgewogen wird. Dagegen empfiehlt es sich, bei Versorgungsgebieten mit raschem Wachstum die Leistungsfähigkeit der Zuleitung für eine nicht zu weite Zukunft zu bemessen und dann durch die Ausführung einer zweiten Zuleitung eine entsprechende Reserve zu schaffen. Man ist dann auch in der Lage, zu übersehen, nach welcher Seite sich das Versorgungsgebiet ausgedehnt hat, und kann dementsprechend die Linienführung der zweiten Zuleitung den veränderten Verhältnissen anpassen. Bei sehr langen Zuleitungen kann mit Aufwand geringer Mehrkosten eine Reserve durch Vergrößerung des Behälterinhaltes geschaffen werden. Sind in der Zuleitung gefährdete Strecken, wie beispielsweise Strecken in unsicherem Boden oder Dücker unter großem Druck, vorhanden, so kann es sich unter Umständen empfehlen, für solche gefährdete Strecken von Anfang an doppelte Leitungen auszuführen, wobei jedoch jede Leitung auf die größte Leistung einzurichten ist, da die Reparatur solcher Stellen in der Regel längere Zeit in Anspruch nimmt.

§ 14. Hochbehälter.

Der Inhalt des Hochbehälters richtet sich nach der Aufgabe, welche demselben in der Anordnung der ganzen Anlage zugewiesen wird. In der Regel hat der Hochbehälter die Unterschiede zwischen der dem Versorgungsgebiet zugeführten und der

im Gebiet verbrauchten Wassermenge auszugleichen, hat also zu diesem Zwecke in der Zeitperiode, in welcher der Zufluß den Verbrauch übersteigt, den Überschuß aufzunehmen und diesen in der Zeit, wo der Zufluß unter den Verbrauch herabsinkt, wieder abzugeben. Neben dieser, zum Ausgleich der Unterschiede zwischen Zufluß und Verbrauch erforderlichen Wassermenge, die man die fluktuierende Wassermenge nennt, hat der Behälter noch eine gewisse Wassermenge als Reserve für den Fali eines unvorhergesehenen Wasserbedarfs, wie beispielsweise bei Brandfällen und dergl., aufzunehmen.

Die fluktuierende Wassermenge ist, wie in Kap. I, § 1 näher ausgeführt, nicht nur von dem täglichen Wasserbedarf, sondern auch von der Betriebsform abhängig und beträgt unter der Voraussetzung, daß der höchste Tagesbedarf das 1,5 bis l,7fache des mittleren Tagesbedarfs ist,

bei 12 ständigem Betrieb 45 bis 50 °/₀ des mittleren Tagesbedarfs

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Bei mittleren und größeren Anlagen wird die Betriebsdauer wenigstens in der Periode des größeren Wasserverbrauchs in der Regel 16 bis 20 Stunden betragen, so daß man im Durchschnitt für mittlere und größere Verhältnisse die fluktuierende Wassermenge etwa zu 25 °/₀ des durchschnittlichen Tagesverbrauchs annehmen kann. Dementsprechend muß der Behälterinhalt mindestens gleich dieser fluktuierenden Wassermenge zuzüglich einer gewissen Reserve sein.

Wie in den Ausführungen Uber den Wasserverbrauch, Kap. I, § 1, dargetan, wird die fluktuierende Wassermenge in der Weise ermittelt, daß für jede einzelne Stunde des Tages der Unterschied zwischen Verbrauchs- und Zuflußmenge festgestellt wird. In den Tabellen S. 31 bis 33 sind diese fluktuierenden Wassermengen für eine Reihe von Städten und für verschiedene Betriebsformen ermittelt, und zwar jeweils in Prozenten des Tagesverbrauchs. Die diesbezüglichen Zahlen ergeben, daß das relative Verhältnis zwischen fluktuierender Wassermenge und Tagesverbrauch von der Größe des Tagesverbrauchs ziemlich unabhängig ist, verhältnismäßig also für die Tage des höchsten Bedarfs dieselben Werte beibehält wie für die Tage des mittleren Verbrauchs.

Die Betriebsform hat, wie aus den genannten Tabellen und aus Abb. 3 und 4

S. 35 hervorgeht, einen wesentlichen Einfluß auf die Größe der fluktuierenden Wassermenge, und zwar spielt hier nicht nur die Betriebszeit eine Rolle, sondern auch die Art und Weise, wie die Betriebszeit in bezug auf die Tagesstunden verteilt ist.

Die fluktuierende Wassermenge und damit der Inhalt des Hochbehälters wird erbeblich geringer, wenu man in der Lage ist, die Leistung der maschinellen Anlage entweder durch Einschalten von Aggregaten oder durch Erhöhung der Umdrehungszahl dem schwankenden Stundenbedarf anzupassen, wie dies bei größeren Werken nahezu ausnahmslos der Fall ist. In solchen Fällen dient der Hochbehälter weniger zum Ausgleich der Verbrauchsschwankungen, sondern in der Hauptsache als Reserve für unvorhergesehene Inanspruchnahmen.

Die Reserve, die der Behälter enthalten soll, richtet sich in der Hauptsache danach, in welchem Umfange man mit zeitweiligen Wasserentnahmen, die außerhalb des gewöhnlichen mittleren Bedarfs liegen, zu rechnen hat. Für Brandfälle genügt es, eine Wasser menge in Reserve zu halten, welche ausreicht, um mehrere Hydranten durch vielleicht eine Stunde zu speisen, da innerhalb dieser Zeit die maschinelle Anlage in

Betrieb gesetzt werden kann. Rechnet man für einen Hydranten bei mittlerer Druckhöhe einen Wasserbedarf von 5 sec./lit. oder 18 cbm in der Stunde, so wird eine Reserve von 100 cbm für diesen Zweck für kleinere oder mittlere Verhältnisse ausreichen. Aus dieser Erwägung folgt, daß man selbst in den Fällen von ländlichen Wasserversorgungen, wo es sich nur um kleine Gemeinden handelt, den Behälterinhalt doch nicht unter 100 cbm bemessen soll, weil gerade auf dem Lande die Wasserbeschaffung bei Brandfällen unter Umständen mit Schwierigkeiten verbunden ist. Um sicher zu sein, daß diese notwendige Reserve im Behälter immer vorhanden ist, sind Vorkehrungen zu treffen, daß das Betriebsamt und die Pumpstation durch Alarmsignale verständigt werden, sobald sich der Wasserstand im Hochbehälter demjenigen nähert, welcher dem Reserveinhalt entspricht, so daß die maschinelle Anlage sofort in Betrieb gesetzt werden kann.

Bei Aufstellung eines Projektes ist der voraussichtliche Stundenverbrauch nach den Erfahrungen von Städten in ähnlichen Verhältnissen zu ermitteln und die fluktuierende Wassermenge nach Feststellung der Betriebsform abzuleiten. Die Wahl der Betriebsform bedarf besonders sorgfältiger Feststellung, da dieselbe in Rücksicht auf ihren großen Einfluß auf den Behälterinhalt, die Größe der maschinellen Anlage und den Durchmesser der Zuleitung den Verhältnissen möglichst genau angepaßt werden muß. Bezüglich der Reserve wird man sich, wenn der Behälter auf Unterbau erstellt werden soll, in engeren Grenzen halten als bei Erdbehältern, da bei den letzteren die Vergrößerung des Inhaltes die Baukosten nicht erheblich erhöht. Im allgemeinen empfiehlt es sich nach den heutigen Erfahrungen in Rücksicht auf die Eigenschaften des Wassers, insbesondere auf seine Temperatur, den Behälterinhalt nicht größer zu wählen als erforderlich, um unnötiges Abstehen des Wassers im Behälter zu vermeiden.

Bei langen Zuleitungen empfiehlt es sich, den Behälterinhalt so zu bemessen, daß die Reserve ungefähr für die Versorgung innerhalb des Zeitraumes ausreicht, welcher für die Reparatur eines Defektes in der Zuleitung erforderlich ist, um zu vermeiden, daß solche Betriebsunterbrechungen auch Unterbrechungen in der Versorgung zur Folge haben. Für solche Fälle ist mit einer Reserve von einem halben oder eventuell auch einem ganzen Tagesbedarf zu rechnen.

Bei Quelleitungen, deren Erguß in Trockenperioden den an einzelnen Tagen auftretenden Höchstbedarf nicht zu decken vermag, hat man sich gegen Wassermangel dadurch zu schützen gesucht, daß man in den Zeiten des Wasserüberflusses größere Wassermengen aufgespeichert hat, um damit über den Mangel der Trockenperiode hinwegzukommen. Eine derartige Maßregel setzt, wenn sie Erfolg haben soll, große Behälterinhalte voraus und hat den Nachteil im Gefolge, daß das Wasser längere Zeit in dem Behälter lagern muß, ein Nachteil, den man aber gern in Kauf nimmt, wenn dadurch die Kalamität eines Wassermangels in einer Zeit, wo man das Wasser am nötigsten braucht, vermieden wird.

§ 15. Rohrnetz.

Das Rohrnetz ist hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit so einzurichten, daß die beim höchsten Stundenverbrauch erforderliche Wassermenge in jedem Punkt mit dem vorgeschriebenen Druck geliefert wird. Zur Berechnung des Leitungsnetzes ist zunächst die Kenntnis der Wassermenge erforderlich, welche den einzelnen Straßen und Plätzen zugeführt werden muß. Hierbei hat man bis zu einem gewissen Grade auf das Anwachsen der Einwohnerzahl und auf die Ausdehnung der Stadt Rücksicht zu nehmen und demgemäß einen Plan des zukünftig bebauten Gebietes herzustellen, in welchen die berechneten Einwohnerzahlen der einzelnen Straßenstrecken einzutragen sind. Einen Anhalt für diese Berechnung gewähren die in bestimmten Zwischenräumen erfolgenden Volkszählungen, namentlich auch hinsichtlich der Dichtigkeit der Bevölkerung in den vorhandenen Stadtteilen, welche sich mit der weiteren Entwickelung zu steigern pflegt. Bei sehr dichter Bebauung und engen Straßen, wie sie sich in den ältesten Teilen der meisten Groß- und Mittelstädte finden, kommen nur 10 bis 15 qm Grundfläche auf den Kopf der Bevölkerung, während der eigentliche Kern der Großstädte von mehr als 100000 Einwohnern 20 bis 30 qm für jeden Bewohner enthält. Eine gute Übersicht gewährt die Darstellung der Bevölkerungsdichtigkeit durch Streifen, welche längs der Straßen in den Plan eingetragen sind und deren Breite in Millimetern der

Abb. 70. Verteilung der Bevölkerung nach Straßen.

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Bewohnerzahl für 1 m der Straße entspricht (s. Abb. 70). Multipliziert man dann die Kopfzahl mit dem auf den Einwohner voraussichtlich entfallenden größten Verbrauch (wobei die Wohlhabenheit und gewerbliche Tätigkeit der einzelnen Stadtviertel nicht außer acht gelassen werden dürfen) und berücksichtigt zugleich den Verbrauch einzelner Fabriken, Springbrunnen usw., so erhält man die Wassermengen, welche die Leitung in den betreffenden Straßen abzugeben hat.

In diesen so vorbereiteten Plan ist der Entwurf des Verteilungsnetzes, wie sich dasselbe aus der Lage der Zuleitung, des Behälters und der Straßeneinteilung des Versorgungsgebietes ergibt, einzutragen, wobei die Verteilung zunächst nach dem Verästelungssystem gedacht ist, weil dieses allein eine rechnerische Behandlung der einzelnen Rohrstränge gestattet. Für die Projektierung des Rohrnetzes ist eine Aufnahme des Versorgungsgebietes in Horizontalkurven erforderlich, um die aus den Höhenunterschieden im Versorgungsgebiet sich ergebenden Druckhöhendifferenzen bei der Bemessung der Rohrleitung ausnützen zu können.

Denkt man sich in jedem Punkte des Versorgungsgebietes die erforderliche Druckhöhe aufgetragen, so stellt der geometrische Ort dieser Punkte die Druckfläche dar, welche von den wirklichen Drucklinien nicht geschnitten werden darf. Die Kote des einem gewissen Punkte des Versorgungsgebietes entsprechenden Punktes der Druckfläche nennt man die Druckkote des betreffenden Terrainpunktes. Da der erforderliche Druck, der im allgemeinen von der Bebauung und sonstigen örtlichen Verhältnissen abhängig ist, im ganzen Versorgungsgebiet näherungsweise als konstant anzusehen ist, so wird die Druckfläche im allgemeinen der Fläche des Versorgungsgebietes kongruent sein, so daß man zur Bestimmung der nutzbaren Gefälle der Druckfläche nicht bedarf, sondern diese Gefälle direkt aus der Oberflächengestaltung des Versorgungsgebietes ableitën kann. In den Höhenschichtenplan des Versorgungsgebietes, in welchem die Bevölkerungsdichte für jede Straße nach Abb. 70 aufgetragen und die Linien des Verteilungsnetzes eingetragen sind, werden für jede Strecke des Verteilungsnetzes die in derselben zu fördernden Wassermengen in sec./lit. eingeschrieben, um einen Überblick über die geforderten Leistungen zu erhalten. Dabei ist natürlich die Versorgung in derselben Weise gedacht, wie sie der Anordnung des Projektes entspricht, wobei es Vorkommen kann, daß ein und derselbe Rohrstrang in verschiedener Weise in Anspruch genommen wird. Beispielsweise hat der Hauptstrang bei der Anordnung des Versorgungsgebietes zwischen Pumpstation und Hochbehälter einerseits die Aufgabe, in den Stunden des ruhenden Bedarfs die gesamte Wassermenge nach dem Hochbehälter zu führen, andrerseits hat derselbe in den Stunden des höchsten Bedarfs einen gewissen Teil des Verteilungsnetzes zu versorgen, während der übrige Teil vom Behälter aus gespeist wird. Ebenso sind gewisse Stränge, die als Hauptstränge zweiter Ordnung im Verästelungssystem wirken, als Reserveleitungen ausgebildet und haben als solche andere Aufgaben als nur die der Wasser Verteilung zu erfüllen. In solchen Fällen wird

der betreffende Strang immer den Durchmesser erhalten, der seiner höchsten Inanspruchnahme entspricht.

Zur Bestimmung der Rohrdurchmesser gehört weiter die Kenntnis der Linie des Druckgefälles, welche sich bei Lieferung des größten Verbrauchs bilden darf. Sei ABC DE F G (Abb. 71) der Längenschnitt einer Leitung von der Länge l, AlBi C₁ Dx Ei Fx Gt die Verbindungslinie der Endpunkte der Druckhöhen hahbhchdheh,Jig^ welche an den zugehörigen Stellen mindestens vorhanden sein müssen, R Rx die durch den Behälterspiegel gelegte Wagerechte, so bilden die Punkte R und 6rt Anfang und Ende der Gefällslinie. Faßt man diese zunächst als geradlinig auf, so kann das Gefälle ohne weiteres als Quo-h

-7. ermittelt und daraus nach den bekannten Formeln der Durchmesser errechnet

Abb. 71.

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Für längere Strecken läßt sich ein gleichmäßiges Gefälle nicht immer innehalten; beispielsweise ist man bei einer Bodengestaltung des Versorgungsgebietes, wie sie in Abb. 72 dargestellt ist, genötigt, dem oberen Teile der Leitung bis zum Punkte D ein

Abb. 72.

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schwächeres Gefälle zu geben als dem unteren, weil hei einer gleichmäßigen Verteilung des Gefälles sich eine Druckhöhe D D₂ ergeben würde, während D I)x erforderlich ist. Am günstigsten wird die Verteilung, wenn die Linie der erforderlichen Druckhöhen mit der Linie des Druckgefälles sich deckt (Abb. 73), weil dann an keiner

Abb. 73.

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Stelle der Leitung das Wasser unter einem unnötig hohen Druck ausfließt, während dies in Abb. 71 und 72 an allen Punkten mit Ausnahme von G bzw. D und G geschieht. Eine solche Lösung ist aber selten möglich; sie würde sich nur dann finden lassen, wenn A G gewissermaßen den Kücken einer Bewässerungsfläche darstellt, von welchem aus der Boden nach beiden Seiten zu gleichmäßig abfällt.

Man kann sich auch die Frage vorlegen, ob es nicht zweckmäßiger ist, das vorhandene Gefälle R Gx (Abb. 74) nach einer Kurve zu verteilen, welche ihre konvexe Seite nach oben oder nach unten richtet. Da die Kosten der Rohrleitungen etwas stärker zunehmen als ihre Durchmesser, so ist es im allgemeinen vorteilhafter, den größeren Rohren etwas mehr Gefälle zu geben als den Endleituugen. Eine mäßig

18

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

nach unten gebogene Linie B S Gt würde deshalb an und für sich vor der Geraden B Gy und noch mehr vor B S>x Gx den Vorzug verdienen. Indessen ist mitunter eine höhere Lage der Gefällslinie erwünscht, weil es nicht immer gelingt, die Hauptleitung auf den die Umgebung beherrschenden Straßen zu führen, oder weil durch diesen Strang sehr oft auch die Versorgung höher gelegener Nebenbezirke erfolgen muß.

Abb. 74.

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Sind die Abmessungen der Hauptleitung festgestellt, so werden nach dem nämlichen Verfahren die Durchmesser der Nebenlinien bestimmt, indem man an Stelle des Behälterspiegels die Höhenlage der Gefällslinie über den Abzweigpunkten Â B C usw. (Abb. 71) treten läßt. Dabei wird man manchmal in die Lage kommen, eine Hebung der Drucklinie des Hauptstranges an einzelnen Punkten vorzunehmen und selbst dessen Verlegung in Erwägung zu ziehen. Bei allen Leitungen gehe man von der Voraussetzung aus, daß die Endstränge mit Kücksicht auf Feuerlöschzwecke und die Möglichkeit einer ausreichenden Spülung, sowie zur Verhinderung eines nachteiligen Einflusses etwaiger Krustenbildung an den Rohrwandungen nicht unter 8 cm oder — was für größere Städte und bei einem nicht ganz absatzfreien Wasser mehr zu empfehlen ist — nicht unter 10 cm Lichtweite erhalten. Ferner unterliegen die berechneten Durchmesser insofern einer Beschränkung, als sie sich mit Rücksicht auf die Herstellung gewissen Abstufungen anbequemen müssen, wie sie z. B. in der vom Deutschen Verein von Gas-und Wasserfachmännern aufgestellten Rohrtabelle eingehalten sind.

Breite Straßen erhalten zwei Leitungen, welche ihren Platz zweckmäßig unter den Gangbahnen finden; dadurch werden nicht allein die Zweigleitungen billiger, sondern es wird auch das Pflaster der Fahrbahn mehr geschont und der Fährverkehr bei Ausbesserungen weniger gestört.

Die Widerstände, welche bei der Bewegung des Wassers durch die Abzweigstellen des Netzes entstehen, pflegt man bei der Berechnung nicht zu berücksichtigen, da sie nicht erheblich sind; dasselbe gilt von den Druckhöhenverlusten, welche infolge des Übergangs von einem Durchmesser zum andern auftreten.

Um nun das in vorstehender Weise berechnete Verästelungsnetz in ein Kreislaufnetz zu verwandeln, werden zunächst die Hauptstränge und soweit als möglich auch die Nebenleitungen untereinander und mit den Hauptsträugen nach den im § 9 gegebenen Regeln und Beispielen verbunden. Die Weite dieser VerbinduDgsleitungen läßt sich nur teilweise auf dem Wege der Rechnung bestimmen, und zwar dadurch, daß man annimmt, es habe bei Unterbrechung eines Stranges der nächstgelegene die

Versorgung der abgesperrten Strecke mit zu übernehmen. Von diesem Gesichtspunkte aus hat man mitunter Veranlassung, eine Vergrößerung des berechneten Verästelungsnetzes an verschiedenen Stellen vorzunehmen, ist aber im übrigen bei Anordnung der Verbindungsleitungen mehr auf Beurteilung der örtlichen Verhältnisse und Schätzung, als auf die Berechnung angewiesen.

Bisher wurde als Grundlage der Berechnung angenommen, daß das Wasser in ausreichender Höhe zufließe und die Gefällslinie durch Verbindung des Behälterspiegels mit den Endpunkten der am ungünstigsten gelegenen Druckhöhen gebildet werde. Wenn nun eine künstliche Hebung nötig ist, muß die Eintrittshöhe des Wassers in die Stadt erst gesucht und hieraus die Leistung der Maschinen und Pumpen ermittelt werden. Zu diesem Zwecke nimmt man die Gefällslinie vorläufig an, und zwar geschieht dies, indem man mit der Druckhöhe am Ende der längsten und zugleich höchstgelegenen Strecke beginnt. Man wird also von Gx der Abb. 71 ausgehen und die Linie B G₁ so verzeichnen, daß sie stets über den höchsten Punkten der verschiedenen Druckhöhen liegt. Als Anhaltspunkt kann das Druckliniengefälle ausgeführter Leitungen dienen, welches, sofern nicht ganz besondere örtliche Verhältnisse vorliegen, zwischen 3 und 6 °/₀₀ liegt.

Bei der Berechnung von Abzweigungen kann man entweder in der Weise Vorgehen, daß man die Geschwindigkeit in dem Haupt- und Nebenstrang gleichmacht, oder man berechnet die Durchmesser derart, daß die Linie des Druckverlustes beim Übergang vom Haupt- in den Nebenstrang konstante Neigung beibehält, so daß das Druckgefälle oder der spezifische Druckverlust im ganzen Rohrnetz konstant bleibt. Da bei gleichen Geschwindigkeiten die Druckverluste mit abnehmendem Durchmesser zunehmen, so wird bei der Verteilung unter Aufrechthaltung einer konstanten Geschwindigkeit im ganzen Rohrnetz der Druckhöhenverlust größer werden, als bei der Verteilung mit konstantem Druckgefälle, ohne daß, wie Vergleichsrechnungen ergeben, diesen Nachteilen wirtschaftliche Vorteile durch Verbilligung des Rohrnetzes gegenüberstehen. Man wird daher bei der Berechnung des Rohrnetzes dem Grundsatz des konstanten Druckgefälles folgen.

18*

Kapitel III.

Gewinnung, Reinigung und Aufspeicherung des Wassers.

A. Anlagen zur Gewinnung des Wassers.

§ I. Einleitung.

Die verschiedenen Bezugsquellen für die Gewinnung von Wasser sind, wie in Kap. I § 6 näher ausgeführt, mit Weglassung der Unterteilungen:

Regenwasser,

Meerwasser,

Tagwasser,

Grund- und Quellwasser.

Für zentrale Wasserversorgungsanlagen kommen nur die drei letztgenannten Bezugsquellen in Betracht, da das Regenwasser wegen der verhältnismäßig geringen, auf diese Art gewinnbaren Wassermengen in der Hauptsache der Einzelversorgung dient. Auch die Gewinnung von für Versorgungszwecke brauchbarem Wasser durch Verdampfung und Kondensation des Meerwassers wird in größerem Maßstabe nur ausnahmsweise Vorkommen, während sie für Schiffe gute Dienste leisten kann.

In geschichtlicher Beziehung ist im Anschluß an das in der Einleitung zu Kap. I Gesagte noch zu bemerken, daß Anlagen zum Fassen der Quellen schon im frühesten Altertum ausgeführt wurden. Nicht allein die Griechen (und nach ihnen die Römer) verstanden es, zur Freilegung von Quellen lange Gänge in Felsen herzustellen (beispielsweise auf der Insel Kos, wo ein 40 m langer Gang in eine ausgemauerte und durch einen Schacht gelüftete Brunnenstube führt, in welche eine Quelle aus einer Felsspalte sich ergießt), sondern auch in Kleinasien aufgefundene Reste aus vorgriechischer Zeit lassen auf ähnliche Arbeiten schließen. Ebenso ist die Entnahme aus offenen Wasserläufen durch Aufstau bereits in früheren Zeiten erfolgt; so findet sich in einem persischen Flusse noch heute ein aus dem Altertum stammender, 300 m langer und 6 m breiter, aus Quadern erbauter Staudamm, durch welchen das aufgestaute Wasser einem seitlich abzweigenden Kanal zugeführt wurde.¹) Im Gegensatz zu der bis in die älteste geschichtliche Zeit zurückreichenden Anlage von Brunnen gehört die Anwendung von Sammelrohren zur Gewinnung von Wasser mehr der neueren Zeit an, wenngleich den Römern die Drainierung nasser Ländereien durch Rohre aus gebranntem Ton nicht unbekannt war.

Q C. Merkel, Zur Geschichte des antiken Ingenieurwesens. Deutsche Bauz. 1892, S. 303. — Eine eingehende, auf langjährigen Studien beruhende Darstellung des WasserversorgungsWesens der alten Völker enthält das treffliche Werk desselben Verfassers: Die Ingenieurtechnik im Altertum. Berlin 1899.

Im Altertum spielen ferner, namentlich bei nichtrömischen Bauten, die Anlagen zur Aufspeicherung des Wassers eine wichtige Rolle, da man vielfach mit einem starken Nachlassen oder völligen Versiegen desselben während der heißen Jahreszeit rechnen mußte und oft nur auf den Zufluß von Regenwasser angewiesen war. Hier sind u. a. die sogenannten salomonischen Teiche zwischen Jerusalem und Bethlehem zu erwähnen, welche aus drei Behältern von 8, 12 und 15 m Tiefe bestehen und zum Teil im natürlichen Felsen eingehauen, zum Teil gemauert sind. Sie liegen terrassenförmig übereinander und fassen gegen 300000 cbm. Die Versorgung des alten Karthago erfolgte vor der Eroberung durch die Römer ausschließlich durch große Zisternen; auf gleiche Weise wurde das Wasser für zahlreiche griechische Städte gesammelt, und im heutigen Konstantinopel befinden sich noch ausgedehnte unterirdische Behälter, welche entweder ebenfalls als Zisternen dienten, oder die Bestimmung hatten, das von außen zugeführte Wasser aufzuspeichern, um es während der trockenen Jahreszeit oder während einer Belagerung abzugeben.

Die Gewinnung von Grundwasser durch ausgedehnte Brunnen- oder Sammelrohranlagen ist jedoch erst der neueren Zeit Vorbehalten geblieben, und diese Methoden sind in dem Maße weiter ausgebildet worden, als sich unsere Erkenntnis über das Wesen des Grundwassers erweitert und vertieft hat.

§ 2. Gewinnung von Regenwasser.

In gebirgigen Gegenden und überall dort, wo Grundwasser in einer durch gewöhnliche Brunnen erreichbaren Tiefe nicht vorhanden ist, oder dort, wo nur brackiges Wasser gewonnen werden kann, welcher Fall vielfach an den Küsten eintritt, ist man insbesondere für die Einzelversorgung auf die Aufspeicherung von Regenwasser angewiesen, wenn die Herbeileitung von brauchbarem Wasser aus wirtschaftlichen Rücksichten nicht angängig ist.

Die Anlagen zur Gewinnung und Ansammlung von Regenwasser nennt man Zisternen, deren Anwendung weit in das Altertum zurückreicht. Die einfachste Form der Nutzbarmachung des Regenwassers, wie sie heute noch im Hochgebirge gebräuchlich ist, besteht darin, daß das auf das Dach des betreffenden Hauses niederfallende und durch die Dachrinnen zum Abfluß gelangende Regenwasser in einer Regentonne auf-gesammelt wird. Hier handelt es sich nur um die Aufspeicherung von verhältnismäßig geringen Wassermengen und auf nicht zu lange Zeitdauer. Hingegen ist man bei längeren Trockenperioden auf die Aufspeicherung größerer Wassermengen angewiesen, und dies hat schon in frühen Zeiten dazu geführt, solche Zisternen auch mit Vorrichtungen zur Reinigung des Wassers auszurüsten. In Abb. 1 ist eine Zisterne dargestellt, wie sie seinerzeit vor Einrichtung einer zentralen Wasserversorgung in Venedig üblich war und heute noch vielfach als »venezianische Zisterne«¹) in Gebrauch ist. Dieselbe besteht aus einem brunnenartigen, etwa 4 m tiefen Schacht, welcher sich in der Mitte eines mit Sand gefüllten, durch Eichenholzschalung und Tonschlag gedichteten Behälters befindet. Das von den Dächern oder den sonstigen — möglichst rein zu haltenden —• Auffange-flächen stammende Wasser gelangt mittels einer durchlochten Tonrohrleitung auf den Sand und tritt nach dessen Durchsickerung in die Öffnungen am Fuße des erwähnten Schachtes ein, aus welchem es durch Ausschöpfen oder Auspumpen entnommen wird. — Amerikanische Anlagen zeigen vielfach die Anordnung, daß der überwölbte Sammel-

*) Bertrand, Note sur les citernes vénitiennes. Nouv. ann. de la constr. 1862, S. 111, T. 32.

behälter selbst keinen Filtersand enthält. Vielmehr ist ein freistehender, reinigungs-und auswechselungsfähiger Filterkorb angebracht (Abb. 2), in welchen das Saugrohr der Pumpen hinabreicht, so daß das Wasser also erst im Augenblick der Entnahme gereinigt

Abb. 1. Venetianische Zisterne. M. 1:100. Durchschnitt.

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wird. — Die in Abb. 3 dargestellte Zisterne für den Bahnhof Geestemünde hat Quermauern, welche im Bereich einer Uber dem Boden lagernden Sandschicht mit offenen Fugen gemauert sind. Die Entnahmestellen A und A₁ sind so angelegt, daß das durch

Abb. 2.

Amerikanische Zisterne.

Abb. 3. Regenwasserzisterne für den Bahnhof Geestemünde. M. 1: 400.

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den Kanal CC zugeflossene Wasser die Sandschicht durchfließen muß und auf diese Weise gereinigt wird.¹)

1) Kopeke, Wasserleitung für Bahnhof und Hafen Geestemünde. Zeitschr. d. Arch.- u. Ing.-Ver. zu Hannover 1867, S. 95.

Der Fassungsraum einer Zisterne muß so bemessen sein, daß er den Verbrauch für die längste Trockenperiode zu decken vermag. Die Größe der Auffangfläche richtet sich nach dem Jahresverbrauch, und man kann wohl rechnen, daß bei heftigen Gewitterregen fast die gesamte Niederschlagsmenge, bei anhaltenden Regen mit verhältnismäßig kleinen Niederschlagshöhen etwa 50 bis 60^ derselben von der Auffangfläche der Zisterne zufließen. Als Auffangflächen dienen in der Regel Hausdächer, doch sind solche mit Dachwohnungen oder Dächer, die mit Stroh oder Dachpappe gedeckt sind, als Auf fangflächen für Genußwasser auszuschließen. In diesen Fällen kann man an sanften Hängen ganz gesonderte Auffangflächen durch Pflasterung oder Zementierung herstellen. Es ist darauf zu achten, daß die Auffangflächen möglichst rein gehalten und gegen menschliche und tierische Abfallstoffe geschützt werden; man wird deshalb auch Sorge tragen müssen, daß bei Regengüssen nicht etwa überlaufendes Wasser aus den Dunggruben auf die Auffangfläche gelangen kann. Trotz aller dieser Vorsichtsmaßregeln wird man zweckmäßig dafür sorgen, daß das erste Wasser nach Einsetzen des Regens nicht in die Zisterne gelangt. Deshalb wird man zwischen Auffangfläche und Zisterne einen Schlammfang einschalten, der das erste Wasser, das die Unreinlichkeiten der Auffangfläche mitbringt, durch einen Überlauf abfließen läßt, und die Verbindung des Schlammfanges mit der Zisterne erst öffnen, wenn die Auffangfläche durch den Regen gereinigt ist. Bei richtiger Wartung der Auf fangfläche und Reinhaltung der gedeckten Zisterne kann das auf diese Weise nutzbar gemachte Regenwasser auch bezüglich der Temperatur einigermaßen den an ein Trinkwasser zu stellenden Ansprüchen genügen. Um die Inanspruchnahme der Zisterne zu beschränken, wird man bei landwirtschaftlichen Betrieben für Viehtränken, Viehwäschen und andere Gebrauchszwecke einfache Weiher vorsehen, denen das Regenwasser geeignet gelegener Niederschlagsgebiete zugeführt wird, und das Zisternenwasser nur für den menschlichen Bedarf benützen.

§ 3. Gewinnung von Wasser durch Verdampfung und Kondensation

von Meerwasser.

Die Umwandlung des salzigen Seewassers in salzfreies Trinkwasser erfolgt durch Verdampfung und Kondensation des erzeugten Dampfes zu tropfbar flüssigem Wasser, welches nunmehr den der Genußfähigkeit entgegenstehenden Salzgehalt verloren hat. Die Verdampfung und die Kondensation erfolgen in getrennten Apparaten, und es kann zur Verdampfung ein gewöhnlicher Dampfkessel benutzt werden. Da sich das ausfallende Salz ganz analog wie der kohlensaure Kalk als Kesselstein ausscheidet, so sind die Verdampfungsapparate in verhältnismäßig kurzen Zwischenräumen von diesem Kesselstein zu reinigen. Vielfach wird der Wasserdampf daher aus bewegtem Wasser erzeugt, welches als Strahl auf die geheizte Fläche niederfällt, wodurch das sich ausscheidende Salz und eventuell auch kohlensaurer Kalk fortlaufend abgespült werden.

Die Kondensation erfolgt in der Regel in der herkömmlichen Weise, indem man den Dampf durch ein Schlangenrohr führt, das vom frischen Wasser — meist auch Seewasser — umspült wird. Ein sehr übersichtlicher Kondensationsapparat, der vielfach Anwendung gefunden hat, ist von Kirkaldy¹) konstruiert und in beistehender Abb. 4 dargestellt. Das Kondensationswasser tritt bei 8 ein, durchströmt den Apparat und

!) J. J. Kirkaldy, Konstruktion zur Herstellung reinen Trinkwassers aus Seewasser. Dingl. polyt. Journ. 1883, S. 292.

fließt bei 8t wieder aus. Der Dampf wird vom Verdampfungsapparat durch das Rohr D in die Kühlschlangen geleitet und tritt als tropfbar flüssiges Wasser durch den Stutzen b in den Wasserraum a, aus welchem es durch das Ableitungsrohr c zum Reinwasserbehälter geführt wird. Der in Abb. 4 dargestellte Apparat besteht aus vier Abteilungen mit je zwei ineinander gewundenen Kühlschlangen. Für geringere Leistungen wird der Apparat mit nur zwei oder eventuell nur einem Zylinder ausgeführt. In der Praxis sind noch, insbesondere für größere Anlagen, verschiedene Konstruktionen von Verdampfern und Kondensatoren im Gebrauch, doch würde ein Eingehen auf diese hier zu weit führen.

Abb. 4.

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§ 4. Wasserentnahme ans oberirdischen W asserlaufen, Seen und künstlichen Sammelbecken.

1. Entnahme aus oberirdischen Wasseriäufen.

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In § 5, Kap. II sind die allgemeinen Gesichtspunkte dargelegt, welche bei der Wahl der Stelle zur Wasserentnahme aus oberflächlichen Wasserläufen zu berücksichtigen sind, und es wurde insbesondere darauf hingewiesen, daß man das Wasser dort zu entnehmen hat, wo es von oberflächlichen Verunreinigungen möglichst frei gehalten ist. Ferner wird man das Wasser immer aus dem fließenden Strom und niemals aus stehenden Seitenarmen entnehmen, weil in letzteren die Beschaffenheit des Wassers sich verschlechtert und überdies in solchen Armen in der Regel die Gefahr der Auflandung vorhanden ist. Götze¹) bringt für die Ausgestaltung der Wasserentnahme aus Flußläufen eine Konstruktion, welche in Abb. 5 und 6 wiedergegeben ist. Die Schöpfstelle ist als eine aus eisernen Spundbohlen bestehende Kammer ausgebildet, die oben durch eine Plattform abgedeckt ist. Die eine Hauptwand der Kammer läuft parallel zur Stromrichtung, die beiden Seitenwände bilden den Abschluß gegen das Ufer, an dem sich die Rückwand der Kammer befindet. Die stromaufwärts gelegene Seitenwand wird entsprechend schräg zur Stromrichtung angeordnet, damit treibende Gegenstände, insbesondere Eisschollen, sich nicht festsetzen oder die Wand selbst gefährden können. Die vordere Wand dieser Entnahmekammer erhält möglichst große Öffnungen, die durch Gitter verschiedener Weiten gegen schwimmende Gegenstände geschützt werden, und

0 Götze, Betrieb von Oberflächen-Wasserwerken. Weyl, Betriebsleitung städtischer Werke.

zwar werden jeweils zwei oder drei Gitter verschiedener Weiten hintereinander geschaltet, um die Schwimmstoffe fernzuhalten. Hierzu gehören auch Fischbrut und kleine Fische, deren Eintritt in die Leitung unter allen Umständen zu vermeiden ist. Bei

Abb. 5.

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Flußläufen mit starker Strömung empfiehlt es sich, die Eintrittsöffnungen nur in die der Stromrichtung parallel gerichtete und in die stromabwärts gelegte Wand einzuschalten, da die Gitter in der stromaufwärts gerichteten Wand zu sehr der Verstopfung ausgesetzt sind. Die Gitter werden senkrecht angeordnet, damit die Lücken von oben leicht durchgestoßen werden können; überdies können die Gitter auch im ganzen ent-

fernt und am Lande gereinigt werden. Die Plattform muß über Mittelwasser gelegt werden, damit die Gitter bei normalem Wasserstand zugänglich bleiben. Die Verbindung der Plattform mit dem Ufer erfolgt durch eine Laufbrücke oder durch einen Damm. Bei Flußläufen mit Schiffahrtsbetrieb empfiehlt es sich, diesen Entnahmekasten noch durch Schutzpfähle zu sichern. In dem Entnahmekasten werden die Rohre verlegt, welche das Wasser aus dem Strom entnehmen. Man kann die Entnahmestelle auch in den Fluß hineinverlegen, doch wird man in diesem Falle in Rücksicht auf die Schiffahrt, Eisgang und die aus anderen Gründen vielleicht nicht zulässige Profilverengung die Entnahmestelle in die Flußsohle verlegen. Bei dieser Ausführung ist jedoch die Überwachung und insbesondere Reinhaltung der Entnahmestelle und der Ableitungen erheblich erschwert.

Der schlimmste Feind all dieser Vorkehrungen zur Wasserentnahme aus Wasserläufen sowie aus Seen ist die Eisbildung, namentlich das sogenannte Grundeis, wodurch Verstopfungen, welche die empfindlichsten Betriebsstörungen zur Folge haben können, herbeigeführt werden. Mittel, derartigen Betriebsstörungen vorzubeugen, sind zur Zeit noch nicht bekannt, und es bleibt als einzige Sicherheit die leichte Zugänglichkeit der Wasserentnahmestelle, wodurch man in die Lage versetzt wird, wenigstens

Abb. 7. Wasserentnahme für Magdeburg. M. 0,005.

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in verhältnismäßig kurzer Zeit Übelstände zu beseitigen und die Möglichkeit der Wasserentnahme wieder herzustellen. Schon aus diesem Grunde ist auf die leichte Zugänglichkeit der Entnahmestelle großer Wert zu legen und darauf zu sehen, daß lange unterirdische Rohrleitungen oder Kanäle, die nicht zugänglich sind, möglichst vermieden werden. Die Entnahme des Wassers, bzw. die Einmündung der Entnahmerohre, erfolgt in der Regel an der Sohle des Flußbettes, jedenfalls aber immer unter Niederwasser.

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Eine Entnahmevorrichtung einfacher Art zeigt die in Abb. 7 dargestellte Anlage für das Wasserwerk Magdeburg. Die zu den Reinigungsanlagen führende Leitung mündet in einen hinter einer Ufermauer a liegenden Schacht s, in welchem eine Schütze b angebracht ist. Der Schacht enthält außerdem zwei Paar Nuten c c und e e, in welche Gitter eingeschoben werden, um schwimmende Gegenstände abzuhalten. Solche Gitter sind auch zur Zurückhaltung von kleinen Fischen und von Fischbrut nötig. Diese tritt namentlich in der Nähe von Flußmündungen zu bestimmten Zeiten in großer, den Betrieb erschwerender Zahl auf und erfordert wegen ihrer Kleinheit engmaschige Gitter oder Siebe mit entsprechend großer Oberfläche. Das Beispiel der Hamburger Wasserleitung aus der Zeit vor Anlage der Filter, in welcher allmählich verschiedene Fischarten, Krustaceen, Muscheln u. dergl. heimisch geworden waren, zeigt, wie

schwer es ist, die im Wasser lebende Tierwelt ohne Anwendung von Filtern zurückzuhalten.

Die Entnahme für das Wasserwerk Breslau, soweit dieses noch mit Flußwasser versorgt wird, erfolgt in ähnlicher einfacher Weise, jedoch nicht unmittelbar aus der Oder, sondern aus einem daneben liegenden Becken, dessen Mündung durch eine abwärts weisende Buhne offen gehalten wird; es dient, wenn auch nur in geringem Maße, zur Abklärung des zu filternden Oderwassers. Die Reinigung erfolgt durch Abschluß der Mündung; inzwischen saugen die Maschinen aus einem zweiten, weiter unterhalb liegenden Becken.

Abb. 8.

Entnahme aus dem Itheinstrom für das Wormser Wasserwerk. M. 1: 300.

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In Abb. 8 ist die Entnahme für das Wasserwerk der Stadt Worms dargestellt. Die 1750 m lange, 0,5 m weite gußeiserne Zuleitung zur Pumpenanlage endet hier in einen durchlochten, teilweise mit Kies ausgefüllten gußeisernen Zylinder F von 3 m Durchmesser und 1 m Höhe; dieser liegt 1,5 m unter der Sohle und 5,20 m unter dem Nullspiegel des Rheins in 28 m Entfernung vom Ufer an einer Stelle, wo die Stromgeschwindigkeit über 1 m beträgt. Die Versenkung der Rohrleitung mit dem eisernen Einsteigschacht B und dem Zylinder F erfolgte gleichzeitig von einem fahrbaren Holzgerüst aus, nachdem die am Ufer durch Spundwände gesicherte Baugrube in genügender Tiefe ausgebaggert war.

Das Mündungsstück der Leitung in die Flußsohle zu verlegen, ist im allgemeinen wegen der möglichen Versandung, mit welcher auch die Ablagerung verunreinigender Sinkstoffe verbunden sein kann, nicht zu empfehlen, vielmehr ist es in den meisten Fällen — auch mit Rücksicht auf das Grundeis — richtiger, das Wasser in einiger Höhe über der Sohle zu entnehmen. Die Ausfüllung mit Kies ist bei einer zu Versorgungszwecken dienenden Entnahme nur dann zulässig, wenn die Ansammlung von Schmutzstoffen in den Zwischenräumen nicht zu befürchten ist oder wenn von Zeit zu Zeit die Füllung erneuert oder gereinigt werden kann. Sonst ist es sicherer, die Vorrichtung zum Fernhalten von gröberen Sinkstoffen usw. in einem am Ufer befindlichen und bequem zugänglichen Schacht anzubringen.

Einen unter dem natürlichen Wasserlaufe liegenden Sammelbehälter (Fassungsschacht) findet man in Aulendorf (Württemberg) bei der Wasserentnahme für den dortigen Bahnhof (s. Abb. 9).²) Unterhalb der Sohle des mit Futtermauern eingefaßten Mühlbaches ist ein 1 m tiefer Schacht hergestellt, in welchem die mit einer Klappe verschließbare Rohrleitung beginnt; er ist mit einer aus drei Teilen bestehenden durch-

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löcherten Gußplatte abgedeckt. Der in dem Schachte sich niederschlagende Schlamm wird wöchentlich einmal durch Aufrühren entfernt. Diese Art der Entnahme hat den Vorteil, kleineren Wasserläufen mit geringer Tiefe den größten Teil ihres Wassers ohne

Aufstauung entziehen zu können, dagegen den Nachteil, daß der Schacht schwer zugänglich ist. Damit die Kälte nicht von oben eindringen kann, ist 0,4 m unter einer in Straßenhöhe liegenden Bohlenabdeckung, welche zugleich als Fußweg dient, eine zweite Abdeckung angebracht und der Zwischenraum zwischen beiden kann im Winter mit Stroh ausgefüllt werden. An den Seiten dieser Abdeckungen erfolgt die Absperrung der kalten Luft durch zwei in Scharnieren hängende und in das Wasser eintauchende Klappen, welche sich mit dem Wasser heben und senken.

Das zur Versorgung des Bahnhofs Herzberg nötige Wasser wird einem aus dem Siberfluß abzweigenden Mühlgraben durch den in Abb. 10 dargestellten, in Holz aus-

Abb. 9.

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Abb. 10. Wasserentnahme für den Bahnhof Herzberg. M. 1: 100.

Abb. 11. Entnahmestelle der Königsberger Wasserleitung aus dem Wirrgraben. M. 1: 120.

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0 Reitemeier, Die Wasserleitung vom Sibertale zum Bahnhof Herzberg. Zeitschr. d. Arch.- u. Ing.-Ver. zu Hannover 1874, S. 384.

II

Bei einer verwandten Anordnung, welche für kleine Pumpwerke nicht selten ausgeführt wird, mündet das Saugrohr in einen in der Nähe des Ufers hergestellten Behälter (Brunnen), welcher mit dem Wasserlauf durch eine unter dessen Spiegel mündende Leitung verbunden ist, von der ein Steinwurf die gröberen Sinkstoffe fernhält. Ein Ausfällen der Verbindungsleitung mit grobem Kies u. dergl. ist jedoch wegen der möglichen Ansammlung von Schmutzstoffen und wegen der schwierigen Reinigung oder Erneuerung der Füllung nicht zu empfehlen.

Abb. 12. Wasserentnahme für eine Turbinenanlage zum Antrieb von Luftkompressoren (Gotthardbahn). M. 1:400.

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Eine andere Anordnung für kleine Wasserläufe zeigt Abb. 11, welche die Entnahme von Wasser aus dem vom Dammteicb und einer Grundwasserleitung gespeisten Wirrgraben für das Wasserwerk zu Hardershof bei Königsberg i. Pr. darstellt. In einiger Höhe über der Sohle des durch ein kleines Wehr aufgestauten Grabens liegt der mit einem Gitter versehene Einlauf, von welchem die durch einen Schieber abschließbare Kohrleitung abzweigt. In der Stauwand befindet sich ein Schütz, welches

bei starkem Zufluß oder bei Nichtbenutzung; der Anlage etwas offen steht, sonst aber geschlossen ist und nur ganz geöffnet wird, um den etwa abgelagerten Schlamm zu beseitigen. Der Einlauf ist geräumig bemessen, um für das Wasser eine genügende Durchgangsfläche des Gitters zu haben und nötigenfalls noch ein zweites anbringen zu können.

Als Beispiel einer gut ausgebildeten Wasserentnahme sind die Anlagen anzuführen, welche in der Beuß und im Tessin bei Erbauung der Tunnel der Gotthardbahn als Ausgangspunkte für die nach den Turbinen der Luftkomjjressoren führenden Druckleitungen hergestellt wurden und von denen in Abb. 12 die im Tessin für die sogenannte Biaschinagruppe von Spiraltunneln erbaute Anlage dargestellt ist. b An einer Stelle, woselbst gewaltige Felsblöcke eine Insel in dem stark fallenden Flusse bilden, wurde durch den Seitenarm AB eine Mauer M gebaut. Diese Maxier war mit zwei durch Schützen verschließbaren Öffnungen versehen, oberhalb welcher sich ein Bechen zur Abhaltung der gröberen Sinkstoffe befand. Zwischen der Mauer und den Behältern R, R,, war ein Kanal gebildet, dessen Sohle an seinem unteren Ende eine Vertiefung hatte. Eine an der rechten Seite dieser Vertiefung befindliche, verschließbare, gewöhnlich aber etwas frei gehaltene Öffnung gestattete den Sinkstoffen, welche ihren Weg in den Kanal gefunden hatten, die Bückkehr in den Fluß. Durch eine höher und links liegende, wiederum mit einem Bechen verwahrte Öffnung floß das Wasser nach R,

Ansicht und Querschnitt des Wehrs. M. 1: 400.

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Abb. 13.

Wasserentnahme für den Verdon-Kanal.

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und sodann in den etwas tieferen Behälter R„. Beide Behälter waren mit Holzwerk abgedeckt und faßten etwa 130 cbm Wasser. Die Strömung in ihnen war sehr mäßig, der in dem Wasser enthaltene Schlamm lagerte sich somit ab und wurde durch zwei mit punktierten Linien angedeutete Öffnungen abgeführt, deren Schützen stets ein wenig gehoben waren. Wenn bei Hochwasser der Fluß stark getrübt war, so wurden besondere Reinigungen und Spülungen der Behälter vorgenommen. In dem zweiten Behälter begann das mit einem Siebe geschützte Druckrohr D; damit eine bestimmte Druckhöhe nicht überschritten wurde, war ein Überlaufrohr E angebracht.

Eine Wasserentnahme in Verbindung mit einer größeren Wehranlage zeigt Abb. 13, in welcher die Abzweigung des Verdonkanals aus dem Verdonflusse dargestellt ist. Der Fluß wurde durch ein Wehr von 12 m Höhe und 42 m Länge aufgestaut, und zwar wählte man diese große Höhe, um eine Verlängerung der ohnehin zahlreichen Tunnelstrecken des Kanals um 4 bis 5 km zu vermeiden.

Der Kanal erweitert und teilt sich in der Nähe des Kanaleinlaufs derart, daß sich schließlich vier Öffnungen d bilden. Diese sind verschließbar und liegen mit ihrer Sohle 1,5 m unter Wehrkrone, 1,77 m unter Niedrigwasser und 6,5 in unter Hochwasser. Für die gewöhnliche Wassermenge des Kanals von 6 cbm i. d. Sekunde genügen drei dieser Öffnungen, die vierte dient als Aushilfe bei Ausbesserung der übrigen. Die Regelung oder Abstellung des Wasserzuflusses geschieht durch eiserne Schützen, deren Aufzugsvorrichtungen anf einer über Hochwasser liegenden Brücke angebracht sind. Unterhalb der Kanaleinläufe und nahezu in der Höhe der Flußsohle ist ein mit „links Ableitung“ bezeichneter Stollen durch die Felswand geführt. Er bezweckte im Verein mit einem zweiten, an der rechten Seite des Flusses ausgeführten Stollen während des Baues eine Entlastung des oberen Fangdammes; bei hohen Wasserständen dient er zur Abführung von Wasser und namentlich auch von Geschieben. Bei niedrigen und mittleren Wasserständen sind die drei Mündungen des Stollens durch je zwei eiserne Schützen geschlossen.

Die beweglichen Teile der Entnahmevorrichtungen werden mitunter so eingerichtet, daß den Leitungen nur dann Wasser zuströmt, wenn der speisende Wasserlauf Überfluß hat, oder so, daß der Leitung stets eine bestimmte und vom Stande jenes Wasserlaufs unabhängige Menge zufließt. Eine nähere Besprechung dieser und anderer vereinzelt vorkommenden Anlagen, deren schwacher Punkt nicht selten in der teilweisen Aufhebung ihrer Tätigkeit durch den Winterfrost liegt, würde jedoch hier zu weit führen.¹)

Zeitschr. f. Bauhandw. 1865, S. 173. —

2) Bertschinger, Untersuchungen über die Wirkungen der Sandfilter des städtischen Wasserwerks in Zürich. Zürich 1889.

Die Leitungen vom Ufer bis zur Entnahmestelle werden meistens in den vorher ausgebaggerten Seeboden nach Art der Dücker versenkt und erhalten dann an dem seewärts gelegenen Ende ein nach oben gerichtetes Knie mit Mundstück, welches von einem kastenartigen und zugänglich hergestellten Umbau mit zahlreichen Öffnungen (Seiherkasten) umgeben wird. Häufig ruht die Leitung auch auf Querhölzern, welche an eingerammten Pfählen befestigt sind; das Knie ist in diesem Falle nach unten gerichtet. Wählt man, um das Anbringen der Querhölzer unter Wasser und das Befestigen der Rohre auf diesen zu umgehen, die Form einer über Wasser liegenden Heberleitung, so ist diese durch eine kastenartige Umhüllung gegen Frost und Wellenschlag zu schützen. Manchmal ist es auch möglich, den See teilweise abzulassen und die Rohrleitung im Trocknen oder unter Anwendung eines Fangdammes auszuführen. Das Einrammen der Pfähle muß genügend tief geschehen, damit sie bei steigendem Seespiegel durch die anhaftende Eisdecke nicht ausgehoben werden können. Am Ufer mündet die Entnahmeleitung in einen Schacht, der Gitter oder Siebe zum Fernhalten etwa mitgekommener Fische oder sonstiger Seetiere enthält.

mäßige, niedere Temperatur des Wassers in einiger Tiefe unter dem Seewasserspiegel erfolgen.

Größere Anlagen zur Entnahme von Seewasser sind für Glasgow, ferner für Zürich und Genf, sowie namentlich für einige nordamerikanische Städte ausgeführt. Die Entnahme im Ontariosee für

Abb. 14 a U. b. Entnahme aus dem Ontario-See für Toronto.-

Abb. 14 a. Längenschnitt. M. 1: 225.

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die Stadt Toronto ist in Abb. 14œ u. b dargestellt. Sie besteht ans einem durch kräftige Hölzer gebildeten Kasten von quadratischer Grundrißform und 14,20 m Seitenlange, welcher mittels vier sich kreuzender Balkenwände in 9 Kammern geteilt und durch Anfiillung mit Steinen auf den Boden des Sees versenkt ist. In die mittelste Kammer mündet das 1,83 m weite, durch gußeiserne Flanschen verbundene Holzrohr, dem das Seewasser durch das in Abb. 14 b im Querschnitt gezeichnete Holzgitter, sowie durch die offen hergestellten Fugen der Kastenwände zufließt. Die Oberkante des Kastens liegt etwa 4 m unter dem Seespiegel, so daß er vor Wellen und Eisschollen geschützt ist und die Schiffe darüber hinwegfahren können.

Abb. 15 zeigt die 1891 hergestellte Entnahme im Michigansee für die Wasserleitung der Stadt Chicago. Der untere, 3,97 m hohe Teil des zylinderförmigen, oben offenen Kastens von 36 m äußerem und 21,4 m innerem Durchmesser wurde aus 30 cm starken, gut verbolzten Balken auf einer Werft erbaut, mit 6 Einlaßschützen versehen und nach der 6,4 km vom Ufer entfernten Baustelle geschleppt, wo seine Versenkung stattfand. Er bildet die Unterlage für die oberen Umfassungsmauern, welche innerhalb zweier schmiedeiserner und mit Verbindungsböden versehener Zylinder durch Betonschüttung hergestellt wurden. Beide Zylinder waren gegeneinander durch 24 senkrechte Zwischenwände versteift; sie wurden am Lande fertig vernietet, dann schwimmend an die Baustelle gebracht und dort versenkt. HH sind fünf Ho we sehe Träger, welche in Verbindung mit dem Gerüst O und den Ankern A zur Absteifung des Bodens gegen Wasserdruck dienten. — Der in der Abbildung dargestellte 3,5 m weite gußeiserne Schacht führt senkrecht zu dem etwa 20 m unter der Seesohle liegenden Stollen, welcher die Verbindung mit dem Rohrnetz von Chicago herstellt. Der Schacht liegt mit der Oberkante 3,45 m über Wasser und ist mit Einlaßschützen versehen; am Ufer des Sees befindet sich gleichfalls ein Schacht, in den der Tunnel mündet. — Die Verlegung der früheren, 2,5 km vom Ufer entfernten Mündung wurde nötig, um das Wasser der Leitung dem nachteiligen Einflüsse des Abwassers der Stadt Chicago möglichst zu entziehen, welches bis zum Jahre 1900 dem See gleichfalls zufloß.

Abb. 15. Entnahme aus dem Michigan-See für Chicago. M. 1 : 500.

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Der genannte Stollen ist seit 1864 der vierte, welcher von der Stadt Chicago für die Wasserversorgung ausgeführt wurde; jeder folgende ist wegen der zunehmenden Verunreinigung des Wassers in der Ufergegend weiter in den See hinausgetrieben. Gegenwärtig wird das Abwasser der Stadt mittels eines besonderen großen Kanals, der auch der Schiffahrt dient, dem Illinois und durch diesen dem Mississippi zugeführt.

Bei den Berliner Wasserwerken am Tegeler See befindet sich in einer Ufermauer eine wasserdicht gemauerte Saugkammer, welche aus zwei durch ein Sieb getrennten Abteilungen besteht. Die nach dem See zu liegende Abteilung nimmt das Wasser durch zwei große Öffnungen auf, welche mit schmiedeisernen, 70 mm von Mitte zu Mitte entfernten Rundstäben vergittert sind, so daß die gröberen Unreinigkeiten und Schwimmstoffe zurückgehalten werden. In die zweite Abteilung der Saugkammer gelangt das bereits etwas vorgereinigte Wasser, nachdem es die 10 m breite Siebscheidewand von 6 mm Maschenweite durchflossen hat. Von der Saugkammer aus ist eine 10 m breite Rinne bis in den tieferen Teil des Sees ausgebaggert. Ähnlich ist die Ausführung der Saugkammer bei dem Müggelseewasserwerke, doch ist hier in die seewärts ausgebaggerte Rinne ein Holzkasten verlegt. Weitere Entnahmestellen wurden in den letzten Jahren nicht mehr ausgeführt, da in Berlin, wie in den übrigen deutschen Städten das Bestreben vorherrscht, den Bedarf, soweit es irgend tunlich, durch Grundwasser zu decken.

3. Entnahme aus künstlichen Sammelbecken.

Hierfür gelten im allgemeinen dieselben Gesichtspunkte wie für die Wasserentnahme aus natürlichen Seen, nur mit dem Unterschied, daß man, den Schwankungen des Inhaltes des Sammelbeckens entsprechend, mit größeren Schwankungen der Höhenlage des Wasserspiegels zu rechnen hat. Dementsprechend sind Vorkehrungen zu

f) Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1891, S. 50 und 1892, S. 10 (nach dem Engng. record v. 10. Okt.1891) ; ferner Kreuter in der Zeitschr. d. Yer. deutscher Ing. 1895, S. 1219 u. 1250.

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

treffen, daß das Wasser je nach dem Spiegelstande des Stauweihers aus verschiedenen Tiefen entnommen werden kann. Besondere Vorkehrungen sind auch dafür zu treffen, daß der sich nach heftigen Gewitterregen bildende Schlamm abgelassen werden kann, ohne daß die Entnahme des Wassers für Nutzzwecke dadurch gehindert wird. Näheres bezüglich Anordnung und Ausgestaltung der Entnahme aus künstlichen Sammelbecken findet sich im 2. Bd. des 3. Teiles des Handbuches der Ing.-Wissensch. »Der Wasserbau«, welcher die Anlagen von Talsperren eingehend behandelt.

§ 5. Quellfassungen.

Unter Quelle versteht man nach den Ausführungen in § 5, Kap. I, solches Grundwasser, welches ohne künstlichen Eingriff zutage tritt. Die Vorkehrungen, welche dazu dienen, eine solche Quelle für den Gebrauch dienstbar zu machen, nennt man Quellfassung, welche darin besteht, daß das Wasser der Quelle in einem besonderen Behälter gesammelt und von diesem aus nutzbar gemacht wird.

Unter Quellerschließungs- oder Quellaufschließungsarbeiten versteht man in erster Linie die Freilegung der Quelle, sowie die Verfolgung derselben in ihrem Verlauf vor dem Zutagetreten. Vielfach werden durch solche Erschließungsarbeiten Wasseradern, die noch nicht zutage getreten sind, aufgeschlossen und dadurch die Ergiebigkeit der Quelle entsprechend erhöht. Oft sind solche Aufschlußarbeiten auch deshalb erforderlich, um die Quelle so tief zu fassen, daß sie gegen schädliche Beeinflussungen von außen her gesichert ist.

Die Fassung von Quellen, die entweder von unten herauf oder an Abhängen zutage treten, ist in der Regel sehr einfach, da in solchen Fällen, abgesehen von geringen Aufdeckungsarbeiten, die Quelle an sich gegeben ist. Bei den Erschließungsarbeiten handelt es sich aber in den meisten Fällen eigentlich um Grundwassererschließungen, denn durch diese Arbeiten wird Wasser dienstbar gemacht, das ohne diese Aufschließungsarbeiten nicht zutage getreten, also Grundwasser geblieben wäre. Zur Grundwassererschließung gehört auch die Fassung von Wasser durch Sammelrohre und Sammelstollen, obwohl dieselbe manchmal zu Unrecht als Quellfassung bezeichnet wird.

Im nachstehenden sollen nur die Fassungen der Quellen im eigentlichen Sinne behandelt, Grundwassererschließungen und Grundwasserfassungen jedoch dem folgenden § 6 Vorbehalten werden.

Die zur Fassung von Quellen dienenden Behälter nennt man Brunnenstuben, Quellenschächte, Brunnenkammern oder auch Wasserschlösser, wenn es sich um größere Ausführungen handelt. Sind mehrere Quellen vorhanden, die einzeln gefaßt werden müssen, so werden sie in einen gemeinsamen Behälter zusammengeleitet, den man Sammelstube oder Sammelkammer nennt. Die Fassung der Quellen richtet sich nach deren Auftreten, deshalb ist es zunächst erforderlich, den Austritt der Quelle durch Aufräumungsarbeiten freizulegen, um die Fassungsarbeiten der Natur der betreffenden Quelle anpassen zu können.

Im allgemeinen wird man bei der Fassung von Quellen die nachstehenden Gesichtspunkte zu berücksichtigen haben:

1. Tritt die Quelle von unten her zutage, so bedarf es, wenn dieselbe aufgedeckt ist, keiner weiteren Vorkehrungen zum Abfangen der Quelle, sondern man kann sich darauf beschränken, die Brunnenstube über derselben zu errichten, so daß die Umfassungen der Brunnenstube die Quelle einschließen und nach außen hin schützen. Oft

ist der Quellenaustritt mit einer starken Schicht feinen Sandes bedeckt, durch welche die Quelle zutage tritt. In solchen Fällen empfiehlt es sich, da die Aufdeckungsarbeiten etwas schwierig werden, ein Kohr von größerem Durchmesser durch den Sand zu teufen, um so den Austritt der Quelle frei zu machen.

2.    Bei Quellen, die seitlich, meist an Abhängen, austreten, ist nach Freilegung derselben die Brunnenstube so anzuordnen, daß am Abhang eine wasserdichte Mauer aufgeführt wird, an welche sich die Seitenwände der Brunnenstube anschließen. Die Mauer am Abhang hat entsprechende Öffnungen, durch welche die Quelle in die Brunnenstube eintritt. Oft ist es erforderlich, von der Abschlußmauer noch einen kleinen Stollen oder Sickerschlitze in den Abhang zu treiben, um die Quellen richtig freilegen und in die Brunnenstube einführen zu können. Handelt es sich darum, durch eine solche Brunnenstube mehrere in unmittelbarer Nähe nebeneinander befindliche Quellchen zu fassen, so pflegt man an der Bergseite der Abschlußmauer eine Sickerleitung oder Sammelrohre zu verlegen, die das Wasser dann der Brunnenstube abgeben.

3.    Die Brunnenstube ist gegen das Eindringen von Oberflächenwasser sorgfältig zu schützen, und daher hat man auf den dichten Abschluß besonders bei den Brunnenstuben an Abhängen aufmerksam zu achten.

4.    Die Brunnenstube ist abzudecken, um das Wasser gegen Frost- und Sonneneinwirkung zu schützen. Anderseits muß die Brunnenstube begehbar und mit Lüftungsvorrichtungen versehen sein. Auch ist für den Fall, daß die Ableitung unterbrochen wird, für Überfalleitungen zu sorgen.

5.    Es müssen Vorkehrungen getroffen werden, daß etwaige mit dem Quellwasser eintretende Sandteilchen nicht in die Ablaufleitung gelangen. Führt das Quellwasser nennenswerte Sandmengen mit, so ist ein Sandfang anzuordnen.

6.    Die Brunnenstube muß entweder seitlich oder von oben her zugänglich sein, damit sie jederzeit nachgesehen, instandgehalten und gereinigt werden kann.

Werden mehrere Quellen in verschiedenen Höhenlagen zusammengefaßt, so geschieht die Zusammenleitung in der Weise, daß man einen Hauptstrang legt, in welchen die Zuleitungen von den einzelnen Quellen einmünden. Die Einmündung der Zweigleitungen von den Quellen in den Hauptstrang erfolgt mittels eines Zwischenschachtes, in welchen das Hauptrohr und die Seitenstränge in der Regel in gleicher Höhe einmünden, während die Ableitung etwas tiefer austritt. Die Sohle dieser Zwischenschächte wird etwas tiefer als der Ablauf gelegt, damit etwa mitgeführte Sink Stoffe sich auch hier ablagern können. Diese Zwischenschächte werden meist mit kreisrundem Querschnitt von 1,2 bis 1,5 m Durchmesser ausgeführt und sind ebenfalls von oben zugänglich zu machen.

Es empfiehlt sich, den Hauptstrang, wie auch die Zweigleitungen, geradlinig zu verlegen und an den sich durch die Linienführung ergebenden Brechpunkten Einsteigschächte einzuschalten, um die Reinigung dieser geradlinigen Rohrstränge zu ermöglichen. Ferner ist Vorsorge zu treffen, daß die einzelnen Zweigleitungen vom Hauptstrang durch Schieber abgeschlossen werden können, und ebenso sind in den Hauptsträngen Schieber einzuschalten, um eine streckenweise Revision und eventuell auch Ausbesserung durchführen zu können.

Von Interesse wird es immer sein, mitunter sogar erforderlich, die von einer Quellfassung gelieferte Wassermenge zu kennen. In den meisten Fällen genügt es, die Gesamtergiebigkeit zu messen, und man wird in diesem Falle in der Hauptsammelstube entweder einen Überfall anbringen und nach Bedarf die Wassermenge durch Ablesen

der Überfallhöhe bestimmen, oder man kann auch die Überfallhöbe durch geeignete Apparate, wie in Kap. I § 8 beschrieben, fortlaufend aufzeichnen lassen. An Stelle des Überfalles, der immer einen gewissen Raum einnimmt, kann man auch einen registrierenden Wassermesser in die Ablaufleitung von der Hauptsammelstube einbauen. Ist es erforderlich, die Schüttungen der einzelnen Quellen zu bestimmen, so wird man solche registrierende Wassermesser auch in die Zweigleitungen von den einzelnen Quellen einbauen.

Die Ausführung der Brunnenstube erfolgt in Mauerwerk oder Beton, und die Wände sind nicht nur innen, sondern zweckmäßig auch außen mit einem wasserdichten Verputz zu versehen, um das Einsickern von Oberflächenwasser zu verhindern. Holz ist als Baumaterial tunlichst zu vermeiden, das zur Verwendung kommende Eisen durch einen zuverlässigen Anstrich gegen Rost zu sichern.

Über Einzelheiten geben die nachstehend aufgeführten Beispiele Aufschluß.

Abb. 16. Quellfassung bei Armentieres (Vanne-Leitung für Paris). M. 1: 300. Schnitt ABC.

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Geiger, Wasserstationsanlage mit Sammelbecken für den Bahnhof der württembergischen Staatsbahnen. Allg. Bauz. 1873. S. 291.

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Grundriß.

Fassungen für aufsteigende Quellen. Abb. 16 stellt eine Quellfassung bei Armentieres für die zur Versorgung von Paris dienende Vanne-Leitung dar. — An der Stelle, wo das Wasser zutage tritt, ist ein kreisförmiger Schacht von 10 m Durchmesser hergestellt und mit einem wasserdicht abgedeckten, sowie durch eine Erdschicht geschützten Gewölbe versehen. Der Zutritt zum Schacht erfolgt mittels einer seitlich angebrachten Tür, welche zugleich der Lüftung dient; die Begehung wird durch einen als Rundgang ausgebildeten Mauervorsprung erleichtert. Die Fassung hat einen besonderen Leerlauf zur Reinigung der Sohle erhalten; ein Überlauf ist jedoch nicht vorhanden.

Zu den aufsteigenden Quellen gehört auch diejenige, welche bei Guermanez für die Stadt Lille gefaßt wurde (Abb. 17). Sie entstammt dem Grundwasser, welches sich in einer sandhaltigen und durchlässigen, von Mergel und Lehm überlagerten Kreideschicht bewegt und an der Fassungsstelle als Quelle zutage tritt. Hier ist aber nicht, wie in Abb. 16, der ursprüngliche Boden der Quelle als Sohle der Brunnenstube beibehalten, sondern es wurde die wasserführende Kreide entfernt, um eine ausreichende Tiefe für

Abb. 17.

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das Becken zu gewinnen. Das Wasser tritt durch ausgesparte Schlitze in den kreisförmigen Umfassungsraum, welcher, um das Zufuhren des Sandes zu verhindern, mit Kies hinterfüllt ist. Auch die Sohle der Brunnenstube hat aus demselben Grunde eine Kiesschüttung erhalten; eine solche findet sich ferner in dem Sammelkanal, der das in der Nähe gewonnene Grundwasser der Fassungsanlage zuleitet. Diese ist durch einen mit Lüftungsöffnungen und bequemer Treppe versehenen Treppenturm nebst Rundgang für Besucher zugänglich und hat im Scheitel des überdeckenden Gewölbes eine Öffnung zum Einbringen von Baustoffen bei Reinigungs- und Ausbesserungsarbeiten erhalten. Eine Vorrichtung zur Entleerung und ein Überlauf erwiesen sich nicht als notwendig; hierzu kann der Ablauf benutzt werden.

Eine sehr einfache Fassung für aufsteigende Quellen ist im badischen Schwarzwalde von Lubberger in der Weise ausgeführt, daß der Raum, in welchem die Quelle aufstieg, mit einer Pfahl wand umgeben und nach vorheriger Reinigung mit großen Steinen ausgefüllt wurde; diese erhielten dann eine wasserdichte, mit Luftrohr versehene Abdeckung, in welche das Ableitungsrohr einmündet.¹)

Fassungen für Quellen an Abhängen. Die Ortschaft Reiselfingen im Großherzogtum Baden wird durch das Wasser einer im Buntsandstein entspringenden Quelle versorgt, welche durch die in Abb. 18 dargestellte Brunnenstube gefaßt wird. Diese ist

Stollenquerschnitt.

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Abb. 18. Brunnenstube für Iteiselfmgen. M. 1: 75. Grundriß (Schnitt AB).

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überwölbt und durch eine schräg liegende, zu einer kleinen Treppe führende Tür zugänglich. Das zufließende Wasser ergießt sich zunächst in eine durch einen Überfall

Grundriß.

abgeschlossene, mit dem Entleerungsrohr in Verbindung stehende Kammer, welche den etwa mitgeführten Sand zurückhält. Von dem Überfall gelangt es mittels des Seihers S in die gußeiserne Abflußleitung. Fließt mehr Wasser zu, als verbraucht wird, so läuft es bei H über und gelangt durch die Rinne R in den aus Tonrohren hergestellten Überlauf, welcher zugleich die Entleerung nach Öffnung des Schiebers G bewirkt. Die Abschlußwand der Brunnenstube steht auf der Sohle der wasserführenden Schicht; die Quelle selbst wurde noch 20 m weit mit einem Stollen verfolgt, um einige Seitenzuflüsse abzufangen. In die Sohle des Stollens wurde ein mit Einlaufschlitzen versehener Steinkanal (Dohle) eingebaut, welcher zunächst mit Kies und dann mit einer muldenförmigen Tonschicht abgedeckt wurde, um das von oben durchsickernde, möglicherweise verunreinigte Regenwasser aufzunehmen und es mittels der Leitung L der Rinne R zuzuführen. Die Brunnenstube ist durch eine Erdabdeckung gegen Frost geschützt und die Umgebung der Eingangsstelle durch Pflaster gegen Abspülung gesichert.²)

Ein Teil der Quellfassnngen im Eybtale, welche zur Wasserversorgung der Ortschaften auf der »Rauhen Alb« in Württemberg angelegt sind, ist aus Abb. 19 ersichtlich. Die wasserführenden Schichten bestehen hier aus feinem Tuffsande, es sind deshalb besondere Vorkehrungen zur Abhaltung des Sandes von dem Saugrohr des Pumpwerks getroffen. Aus der links befindlichen, kleineren Abteilung der gemauerten und überwölbten Brunnenstube gelangt das Wasser nicht unmittelbar in die Saugleitung, sondern es fließt durch ein kurzes, verschließbares Rohr zunächst in die rechts befindliche größere Abteilung und sodann über einige in dieser angebrachte Quermauern. Hierbei findet eine vollständige Ausscheidung der feineren Sandteile statt. In die genannte Abteilung ergießt sich auch ein unter dem Eybflusse hindurch geführtes Rohr, welches die am rechten Ufer des Flusses gefaßten Quellen zuleitet; u ist das in den Eybfluß mündende Überlaufrohr.

Abb. 19. Quellfassung im Eybtale. M. 1: 250.

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Das Wasserschloß Kaiserbrunn (Abb. 20), wohl die größte der in neuerer Zeit hergestellten Quellfassungen, speist im Verein mit dem Wasserschloß Stixenstein die erste, ältere Wiener Hochquellenieitung.

Im Tale der Schwarza wurde an einer Stelle, woselbst mächtige Quellen aus zerklüfteten Kalksteinfelsen hervortreten, der Fels auf einer Fläche von 260 qm unter großen Schwierigkeiten weggesprengt. An zwei Seiten des so gewonnenen Raumes sind Mauern, an den beiden anderen einzelne Pfeiler aufgeführt, so daß die neben den Pfeilern befindlichen Quellen freien Ausfluß haben. Auch die mit Q bezeichneten Stellen der Sohle, woselbst sich Quellen befinden, sind in ihrem natürlichen Zustande belassen. Der Behälter ist überwölbt und faßt bei 4,74 m Wassertiefe rund 570 cbm. Zwei Stollen, deren Höhenlage sich aus dem Schnitt RSTU ergibt, verstärken die Zuflüsse; dieser Schnitt läßt auch den Kanal für überschüssiges Wasser erkennen. Die Anfangsstrecke VW der Hauptleitung steht durch eine Schützöffnung mit dem Sammelbehälter in Verbindung; zu der Aufziehvorrichtung der Schützen gelangt man mittels eines Ganges g.

Die Verbindungsleitungen bei den Quellfassungen werden entweder in glasierten Tonrobren, Zementrohren oder gußeisernen Rohren ausgeführt. Letztere sind überall dort am Platze, wo es sich um große Tiefen oder größere Höhendifferenzen handelt, welche bewirken, daß beim Abschluß eines Quellanschlusses die betreffende Zweigleitung unter Druck kommt. Gußeiserne Rohrleitungen sind auch dort empfehlenswert, wo zur Ausnützung des Gefälles größere Geschwindigkeiten vorgesehen sind.

Abb. 20. Wasserschloß Kaiserbrunn.

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§ 6. Gewinnung von Grundwasser durch horizontale Anlagen.

Man kann das Grundwasser entweder durch horizontale Anlagen, wie Gräben, Sickerkanäle, Drainleitungen, Sammelrohre, Sammelkanäle und Sammelstollen, oder durch vertikale Anlagen, das sind Brunnen verschiedener Arten, gewinnen. Die Einwirkungsgrenze horizontaler Anlagen ist gegeben durch die Unterkante derselben, während man mit Brunnen in der Lage ist, sich der Mächtigkeit der wasserführenden Schicht anzupassen und das ganze Profil des Grundwasserträgers auszunützen. Aus dieser Wirkungsweise ergibt sich, daß horizontale Anlagen nur dort am Platze sind, wo es sich um die Gewinnung einzelner Wasserfäden oder Wasseradern oder um die Ausnutzung von Grundwasserprofilen mit geringer vertikaler Entwicklung handelt, während die Ausnutzung von Grundwasserprofilen mit größerer Mächtigkeit durch Brunnenanlagen erfolgen soll.

1. Gewinnung von Grundwasser durch offene Gräben.

Die Gewinnung von Grundwasser durch offene Gräben wird bei Meliorationen zum Zwecke der Senkung des Grundwasserspiegels angewendet, da ein solcher Graben, wenn er gehörig tief ist, den Grundwasserspiegel auf weite Entfernungen absenkt.

Die Grundwassergewinnung durch Gräben für die Zwecke zentraler Wasserversorgung ist aber fast nur auf die Gewinnung von Dünenwasser beschränkt, und diese Gewinnungsart findet in der in Kap. I, § 5 näher beschriebenen Entstehung des Dünenwassers ihre Begründung. Das Dünenwasser, das als Süßwasserkörper in dem umgebenden Seewasser schwimmt, befindet sich dem Seewasser gegenüber gewissermaßen in einer labilen Gleichgewichtslage, die durch energische Eingriffe, wie beispielsweise die Entnahme von Wasser durch Brunnen, leicht Störungen erleidet, die dazu führen, daß das Wasser brackig wird. Die Gräben zur Gewinnung von Dünenwasser sind jedoch nicht tief eingeschnitten, so daß eine Störung des Gleichgewichtszustandes durch dieselben nicht erfolgt.

Derartige Gräben sind in den Dünen der Westküste Hollands in großer Ausdehnung angelegt, beispielsweise für die Versorgung der Städte Amsterdam, Haag, Haarlem und Leyden. Sie sammeln das Grundwasser, welches sich in dem Sandboden der bis 5 km breiten Dünen durch den niederfallenden Kegen bildet, und sind so tief in die Oberfläche eingeschnitten, daß ihre Sohle unter dem natürlichen Grundwasserspiegel liegt und somit das Eindringen des Grundwassers durch die Sohle und die Böschungen möglich wird.

Der Querschnitt der Sammelgräben für Leyden, welcher in Abb. 21 dargestellt ist, entspricht in bezug auf Sohlenbreite und Wasser-tiefe (1,8 m) der Mehrzahl jener Anlagen, während der Abstand der Sohle von der Oberfläche der Dünen sehr wechselt und bis zu 20 m beträgt. Die offenen Gräben, deren Reinigung von den Bermen aus erfolgt, haben an Stelle von Brücken Querdämme, welche mit 0,40 m weiten, durch Schieber abschließbaren Rohren durchsetzt sind, und weisen infolge der geringen Geschwindigkeit des Wassers einen starken Pflanzenwuchs und die sonstigen Übelstände offener Gräben auf¹). Die Erweiterung des Grabennetzes für Amsterdam und Haag, sowie der teilweise Ersatz der vorhandenen Gräben ist durch Anlage von Sammelrohren oder durch Drainleitungen erfolgt, deren Verlegung in den Wasserschichten des feinen Dünensandes nur dadurch möglich war, daß die Baugrube sorgfältig mit dicht schließenden Spundbohlen eingefaßt wurde, welche sich durch Wasserspülung verhältnismäßig rasch und billig eintreiben ließen. Diese Sammelrohre entnehmen auch das Wasser in den von der See entfernter liegenden Strecken aus einer Tiefe bis zu 4 m unter N. N., während die Sohle der offenen Gräben meistens über dem höchsten Wasserspiegel liegt, weil man den ungünstigen Einfluß des Meerwassers fürchtete.

Abb. 21.

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i) Schmitt, Dünenwasserversorgung einiger holländischen Städte. Zeitschr. d. Arch.- u. Ing.-Ver. zu Hannover 1879, S. 515.

Die Sammelgräben für die Versorgung von Amsterdam entziehen einem Gebiet von 2500 ha jährlich gegen 7 Millionen cbm Wasser, was einer Wasserscbicht von 28 cm Stärke bei einer Regenhöhe von 75 cm entspricht. Die Ergiebigkeit anderer Gebiete soll jedoch wesentlich größer sein und nach der unten angegebenen Quelle auf 50 bis 60 cm Wasserhöhe steigen¹).

2. Sickerkanäle und Drainleitungen.

Die Aufgabe, durch Sickerkanäle und Drainleitungen Wasser zu gewinnen, ist derjenigen ähnlich, einem allzu wasserreichen Boden das überflüssige Wasser zu entziehen und ihn dadurch für die Landwirtschaft tauglicher oder, wenn es sich um Einschnittsböschungen handelt, diese haltbarer zu machen. Man findet deshalb in den genannten Fällen nicht selten die nämlichen baulichen Anlagen, als deren einfachste der Sickerkanal anzusehen ist, dessen Herstellung aus Steinen oder grobem Kies als bekannt vorausgesetzt wird. Besonderes Gewicht ist darauf zu legen, daß der Sickerkanal nicht mit gewöhnlichem Boden bedeckt wird, welcher in die Zwischenräume des Kieses geschlämmt werden würde, sondern daß er nach oben und nach den Seiten eine Umhüllung erhält, deren Korngröße nach Art der Filter von innen nach außen allmählich abnimmt. Nötigenfalls wird die Oberseite durch Lehm abgedeckt, damit das Sammelwasser nur seitwärts eintritt und eine Verunreinigung von oben vermieden wird. Gleiche Vorsicht ist anzuwenden, wenn man zum Sammeln des Wassers Drainleitungen benutzt, deren Wirkungsweise darin besteht, daß das Grundwasser in die offenen Stoßfugen 'zwischen je zwei Rohrstücken eintritt und in diesen Rohren weitergeleitet wird. Diese Drainage ist nur bei hohem Grundwasserstand anzuwenden und es ist darauf zu achten, daß sowohl Sickerkanäle wie Drainrohrstränge mindestens 8 m entfernt von Bäumen und Sträuchern zu halten oder in deren Nähe durch geschlossene, gut gedichtete Leitungen zu ersetzen sind, weil die sich weit ausdehnenden Saugwurzeln gern in die Fugen hineinwachsen und eine vollständige Verstopfung des Drains herbeifuhren können. Auch einzelne Feldgewächse (z. B. Raps) haben tiefgehende Wurzeln und dürfen über flachliegenden Leitungen nicht gebaut werden. Um den Ort etwaiger Verstopfungen besser ermitteln zu können, empfiehlt sich die Einfügung von Schächten, welche eine Untersuchung der Leitungen gestatten und zwischen denen die einzelnen Stränge in möglichst geraden Linien geführt werden. Soll das Wasser zu Versorgungszwecken dienen, so muß der Sickerkanal eine Tiefe von mindestens 4 bis 5 m besitzen; keinesfalls darf aber das Wasser aus einem Gebiete entnommen werden, welches der landwirtschaftlichen Düngung unterliegt, weil infolge der Durchlässigkeit des Bodens Verunreinigungen auch bis in diese Tiefe gelangen können.

Als ein hierher gehöriges Beispiel mag die Drainierung der Wiesen und Weiden der Alpen angeführt werden. In diesem Falle wird die Gewinnung von Wasser zum Tränken des Viehes fast ebenso hoch angeschlagen, wie der sonstige Nutzen der Drainierung. Auch auf der Rauhen Alb hat man früher an einzelnen Stellen die Drainage zur Wassergewinnung verwendet²).

führen versucht, daß ein wesentlicher Teil des in Dünen ent-

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1)    Betrachtungen über das wassergebende Vermögen der Dünen behufs städtischer Wasserversorgungen. Journ. f. Gasbel. und Wasservers. 1891, S. 192 (nach der Tijdschr. van het koninglijk Institut van Ingenieurs 1889 bis 1890). Es wird hier der Nachweis haltenen Wassers aus der feuchten Luft durch Kondensation abgeschieden werde.

²)    Ehmann, Die Versorgung der wasserarmen Alb und das öffentliche Wasserversorgungswesen im Königreich Württemberg. Stuttgart 1881, S. 16. Ferner: Beschreibung der Wasserleitung nach dem Bahnhofe Dransfeld. Zeitschr. d. Arch.- u. Ing.-Ver. zu Hannover 1859, S. 191.

3. Sammelrohre.

Handelt es sich nm die Gewinnung größerer Wassermengen, so treten an die Stelle der Drainrohre Sammelrohre, das sind gelochte Rohre aus Ton, Zement oder Eisen.

Das Eisenrohr zeigt zwar die größte Festigkeit, doch leidet seine Verwendbarkeit wegen der Rostgefahr, da es überaus schwierig ist, die Lochungen in zuverlässiger Weise gegen den Angriff des Wassers zu schützen. Zementrohre und insbesondere gut glasierte Tonrohre werden jedoch vom Wasser nicht angegriffen, und aus diesem Grunde haben hauptsächlich die letzteren als Sammelrohre ausgedehnte Verwendung gefunden. Der Durchmesser dieser Sammelrohre richtet sich nach der gewinnbaren Wassermenge, und derselbe soll so bemessen werden, daß die Eintrittsgeschwindigkeit so gering wird, daß die kleineren Sandteilchen aus der wasserführenden Schicht vom Wasser nicht mehr transportiert und deshalb nicht in die Sammelleitung eingeführt werden. Auf alle Fälle soll jedoch der Durchmesser der Sammelrohre nicht unter 200 mm betragen. Die Öffnungen der Sammelrohre werden entweder als runde Löcher oder als kurze Schlitze ausgeführt, deren Weite nicht unter 8 mm betragen soll um ein Zusetzen durch Rost- oder Sinterbildung zu verhüten. Die Sammelrohre sind im Rohrgraben genau in dem vorgeschriebenen Gefälle zu verlegen, auf groben, gewaschenen Kies oder Steinschlag zu betten und mit diesem Material zu umfüllen, und zwar bis zu einer Höhe von 20 bis 30 cm über Rohroberkante; hierauf werden auf die Kiesfüllung Schichten]von feinem Kies und schließlich feinem Sand bis Uber Grundwasserspiegel eiugebracht. Besonderes Augenmerk ist darauf zu richten, daß das in diesen Sammelrohren gesammelte Grundwasser gegen das Eindringen von Oberflächenwasser geschützt wird, was bei den Ausführungen leider nicht immer der Fall ist. Trübungen nach heftigen Regen sind meist die Folgen solcher Unterlassungssünden, die sich unter Umständen aber insofern schwer rächen können, daß mit dem Oberflächenwasser auch leicht schädliche Verunreinigungen in die Sammelrohre eintreten können.

Wenn auch die gewissermaßen als Filter wirkenden Kies- und Sandschichten Uber dem Sammelrohr einen gewissen Schutz gewähren, so muß doch bei solchen Sammelleitungen, w-elche der menschlichen Versorgung dienen, auf einen einwandfreien Abschluß gegen das Oberflächenwasser gehalten werden, der durch eine 0,30 bis 0,40 m starke Lettenschicht erreicht werden kann. Diese

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Abb. 24.

Abb. 25.

Zwischenschacht der Sammelanlage für Hannover. M. 1: 150.

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Abb. 26. Schachtzimmerung. M. 1:150.

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Kann man trotz sorgfältiger Umhüllung den Eintritt von feinem Sand in die Sammelrohre nicht vermeiden, so sind bei größeren Anlagen Sandfänge einzuschalten. Die Linienführung ist so anzuordnen, daß die einzelnen Teilstrecken, an deren Brechpunkten Einsteigschächte eingebaut werden, geradlinig werden.

Als Beispiel einer Anlage mit Sammelrohren soll nachstehend die Wasserfassungsanlage für die Stadt Hannover, wie sie ursprünglich ausgeführt wurde, erläutert werden.

Bei der Sammelrohranlage für das Wasserwerk der Stadt Hannover hat man auf die Anwendung verschiedener Durchmesser verzichtet und den ganzen Strang aus Gußrohren von 0,80 m Lichtweite und 2 m Baulänge hergestellt. Die einzelnen Rohre (ATbb. 23a) haben 15 mm Wandstärke und sind mit 12 Reihen von Schlitzen versehen, welche an der Außenfläche des Rohres 10 mm, an dessen Innenseite aber 20 mm weit sind, wodurch das Einklemmen von Steinen verhindert werden soll. Die Länge der Schlitze beträgt etwa 100 mm, und es wird bei etwa 6,5 m Rohrlänge die Summe der äußeren Schlitzöffnungen gleich dem Rohrquerschnitt. Die gesamte Fläche der Schlitze des 918 m langen Rohrstranges berechnet sich zu 70 qm, und wenn man annimmt, daß davon ein Drittel durch vorliegende Kiesstücke versperrt wird, so bildet sich bei einer größten Entnahme von 15000 cbm täglich (oder 189 sl bei 22 ständiger Arbeitszeit der Pumpen) eine Eintrittsgeschwindigkeit von 4 mm in der Sekunde, vorausgesetzt, daß der Eintritt überall gleichmäßig stattfindet; die Abflußgeschwindigkeit in dem mit einem Gefälle von 1:1850 angelegten Rohrstrange steigt in diesem Falle von Null am oberen bis zu 0,38 m am unteren Ende. Die Rohre sind an den Seiten und über dem Scheitel mit Steinschlag umgeben; dann folgt eine 0,4 m starke Schicht von gesiebtem groben Kies und darauf der ausgehobene kieshaltige Boden, welcher 0,3 m stark mit Lehm abgedeckt ist (Abb. 23b). Die Verlegung der Rohre geschah in einer nach Abb. 24 abgesteiften Baugrube, in welcher der Wasserspiegel von den zuerst hergestellten Zwischenschächten (Abb. 25) aus durch kräftige Dampfpumpen bis zur Rohrachse gesenkt wurde³)- Abb. 26 stellt die Schachtzimmerung für diese Schächte dar.

4. Sammelkanäle.

Die Sammelkanäle unterscheiden sich von den Sammelrohren nur durch die Form des Querschnitts, der in der Regel nicht der zu fördernden Wassermenge angepaßt, sondern so gewählt wird, daß der Kanal begehbar wird. Man legt den Sammelkanal womöglich auf die undurchlässige Schicht, so daß der Wassereintritt seitlich und eventuell auch durch die Decke erfolgt. Die Sammelkanäle werden in der offenen Baugrube hergestellt und sind ebenso wie die Sammelrohre zunächst mit Filtermaterial zu umgeben und nach oben gegen das eindringende Tagwasser zu schützen. Wie bei den Sammelrohren sind auch bei den Sammelkanälen von Zeit zu Zeit Einsteigschächte anzuordnen, um den Kanal streckenweise untersuchen und reinigen zu können. Mit Rücksicht auf die Begehbarkeit und die dadurch gegebene Bequemlichkeit der Reinigung ist man in der Linienführung nicht an die gerade Linie gebunden, sondern hat diesbezüglich freie Hand.

Im nachstehenden sollen einige ausgeführte Sammelkanäle mit den dazugehörigen Sammelstuben erläutert werden.

Ein für das Wasserwerk der Stadt Königsberg nach den Angaben von H en och ausgeführter Sammelkanal ist 1 m hoch und oben 0,63 m, unten 0,50 m breit (Abb. 27 b). Er ruht auf einer 0,32 m starken Betonschicht und ist aus Backsteinen in Zementmörtel hergestellt. Der Eintritt des Wassers findet durch offene Stoßfugen der Wangenmauern statt, und zwar in der ersten, dritten, fünften und siebenten Schicht. Diese sogenannten Sickerfugen sind gegeneinander versetzt und 20 mm weit. Die Sohle des Kanals hat einen Zementputz erhalten, im übrigen ist der Kanal an der Innenseite gefugt. Die äußeren Wände des Kanals sind bis zum Kämpfer des Gewölbes mit Steinschlag umgeben, welchem zum Teil Kies zugesetzt ist. Diese Umhüllung hat jedoch ihren Zweck nicht ganz erfüllt, da der feine Sand der wasserführenden Schicht auf einzelnen Strecken in größeren Mengen in den Kanal dringt; diese Strecken werden dann durch Auspumpen der Sammelstube möglichst entleert, und der Inhalt wird durch die Zwischenschächte herausbefördert.

1880, S. 189.

Der 5165 m lange Kanal liegt, wie aus dem Lageplan (Abb. 27 a) hervorgeht, zum größeren Teile am Ufer des von den alten Ordensrittern zur Versorgung der Königsberger Mühlen angelegten Dammteiches (s. auch Abb. 6, Tafel II), zum Teil durchschneidet er diesen und den mit ihm in Ver-

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Sammelkanal für das Wasserwerk Königsberg i. Pr.

Abb. 27 a. Lageplan.

Abb. 27 b. Querschnitt des Sammelkanals.

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Die Sohle des Kanals liegt auf der undurchlässigen Schicht und steigt mit dieser im Gefälle Seine Wirksamkeit war darauf berechnet, daß er zunächst das Ver-

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von 1: 2000 bzw. 1: 4000 an. sickerungswasser einer muldenförmig gestalteten Fläche von 2500 ha Inhalt abführen sollte, welche sich durch Verlängerung des Kanals später noch vergrößern ließ. Seine Höhenlage war so gewählt, daß die Unterstadt mit natürlichem Druck versorgt werden konnte¹).

Abgesehen davon, daß das Wasser des Kanals durch die Teiche beeinflußt und außerdem eisenhaltig wurde, zeigte sich bald nach der Anlage, daß die Ergiebigkeit von der Regenhöhe des kurz vorhergegangenen Zeitabschnitts sehr abhängig war und demnach stark schwankte. Der Betrieb wurde aus diesem Grunde so eingerichtet, daß die Schieber der Zwischenschächte geschlossen blieben und von der Sammelstube ab nur immer diejenige Strecke in Betrieb genommen wurde, welche den

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Bedarf zu decken vermochte (Abb. 28). Dadurch ließ sich wenigstens teilweise der Übelstand beseitigen, daß nach längerem Regen oder nach Abgang des Schnees das in den oberen Schichten

!) G. Becker, Die Wasserversorgung der Stadt Königsberg i. Pr. Berlin 1890.

reichlich vorhandene Wasser die unteren Kanalstrecken vollständig anfüllte ünd entweder von selbst durch die Sickerfugen nach außen austrat und in Form eines Grundwasserbachs ablief oder durch einen Überfall abgelassen werden mußte. Eine Verbindung der einzelnen abgeschlossenen Strecken durch Vermittelung der wasserführenden Schicht fand aber auch dann noch statt, so daß die Ergiebigkeit in trockenen Zeiten sehr gering war und z. B. im Herbst 1879 nicht über 1400 cbm täglich betrug; diese Feststellung läßt auf ein nur mäßiges Aufspeicherungsvermögen des Grundwasserträgers schließen. — Die Baukosten für lm des Kanals haben sich auf etwa 200 Mk. belaufen; er mündet in eine Sammelstube, von welcher die 8176 m lange, 0,63 m weite Eisenrohrleitung nach dem Hauptbehälter bei Hardershof abgeht, woselbst sich auch die Meßvorrichtung befindet. Die Stube, welche ursprünglich aus einem durch Umleitung ausschaltbaren, mit Kappengewölben überdeckten Räume bestand, ist später in zwei Abteilungen hergestellt und durch Kammern erweitert worden, um den

Abb. 29. Sammelstube des Königsberger Wasserwerks. M. 1: 250.

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Sinkstoffen auch während der Reinigung der einen Hälfte die Möglichkeit der Ablagerung zu gewähren (Abb. 29). Die Entleerung erfolgt, da eine anderweitige Vorflut nicht zu beschaffen war, durch Auspumpen mittels einer Zentrifugalpumpe, welche über dem Saugschacht S aufgestellt ist.

Die Sammelkanäle der Stadt Wiesbaden, welche zur Herstellung der Pfaffenbornleitung und der Anlagen im Adams- und Nerotal ausgeführt wurden, haben eine Länge von mehr als 7000 m, von denen ein kleiner Teil in elliptischer Form von 1,2 m Höhe und 0,8 m Breite hergestellt wurde. Die Mehrzahl der Kanäle hat einen kreisförmigen Querschnitt von 0,66 m Durchmesser; sie sammeln das Wasser aus den verwitterten und unregelmäßig gelagerten Gesteinsmassen der genannten Täler, liefern aber nur einen Teil des zur Versorgung der Stadt erforderlichen Bedarfs, dessen größere Menge dem weiter unten erwähnten, zwischen Nero- und Adamstal angelegten Tiefstollen entnommen wird⁴).

Bei der (älteren) Wasserleitung für Grenoble hat man versucht, die obere Hälfte des in Beton ausgeführten Sammelkanals durchlässig für Wasser und undurchlässig für Sand herzustellen, indem das Deckgewölbe aus Kies mit sehr wenig Mörtel gebildet wurde; doch scheint dieses Verfahren, welches das Vorhandensein eines sehr reinen und zu Sinterungen nicht geneigten Wassers zur Voraussetzung hat, keine weitere Nachahmung gefunden zu haben.

Wenn die A.chse des Sammlers senkrecht zum Lauf der unterirdischen Wasserzüge liegt, so sind Kanäle am Platze, welche nur an einer Stelle offene Fugen haben. Derartige Sammelkanäle sind

u. a. für die Wasserwerke der Nicolay-Gesellschaft zu Genua am Ufer der Scrivia bei Busalla ausgeführt, wo. sich in mächtigen Kieslagern ein unterirdischer Strom neben dem mit kräftigem Gefälle fließenden Flusse befindet. Die Sammelkanäle sind bis auf den unter dem Kies befindlichen Felsen hinuntergeführt, und das Wasser tritt an der stromaufwärts gelegenen Seite durch Kohre ein, welche in das Mauerwerk eingelegt sind. Die Kanäle sind überwölbt, 1,53 m im Lichten breit und 2,14 bis 2,44 m hoch; ihre tägliche Ergiebigkeit soll nie weniger als 79,6 cbm f. d. lfd. Meter des Kanals betragen haben.

Abb 30. Sammelstube der Quellwasserleitung für Baden-Baden. M. 1: 125. Schnitt AB

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Die Sammelkanäle für Baden-Baden fassen das den Buntsandstein des Badener Stadtwaldes durchsickernde Wasser, welches sich auf dem darunterliegenden undurchlässigen Granit fortbewegt; in diesen sind die teilweise als Stollen vorgetriebenen Kanäle mit ihrer Sohle eingeschnitten. Die

Abb. 31.

Sammelkanal der Quellwasserleitung für Baden-Baden.

Abb. 32.

Sammelkanal für die Wasserleitung der Stadt Gießen.

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älteren Anlagen an der Scherrhalde und Kugelau sind im ganzen 1200 m lang und durch Zwischenleitungen von 800 m Länge miteinander verbunden; ihre Höhe beträgt 1,6, ihre Breite 0,7 m. Die in Reihen austretenden einzelnen Wasserfäden fließen in ein Rohr aus Zementbeton, welches unter der

Kanalsohle liegt (Abb. 31), während diese nur das durchtropfende Tagwasser aufnimmt und es der Sammelstube (Abb. 30) zuführt, wo es mittels der Öffnung m in die Entleerungsleitung fließt, welche auch das Überlaufwasser der Quelle aufnimmt. Durch Öffnung des Schiebers s wird das Leerlaufen der Kammer bewirkt, wenn diese gereinigt werden soll. — Besonderes Gewicht ist auf Grund der bei einer anderen Anlage, gemachten Erfahrung auf das Verhindern von Trübungen bei starkem Regen-wetter gelegt und der Kanal deshalb in solcher Tiefe ausgeführt, daß die Bodendeckung über den Eintrittstellen der Wasserfäden überall öm beträgt b-

Abb. 32 zeigt den Sammelkanal für die Wasserversorgung der Stadt Gießen, welcher an der Grenze zwischen dem undurchlässigen Tertiärlehm und dem darüber gelagerten, wasserhaltende Klüfte und Spalten führenden Basalt hergestellt ist. Er liegt durchschnittlich 6 bis 8 m unter Geländehöhe und wurde nur zum kleineren Teil als Stollen ausgeführt, weil die offene Baugrube die Beobachtung der Zuflüsse und deren Einleitung in den Kanal erleichterte. Zur Abhaltung des Tagwassers ist über dem Scheitel eine 0,5 m starke Lehmschicht aufgestampft; außerdem sind die Widerlager mit einem starken Zementputz versehen. Das durch den Boden der Baugrube auf die Lehmschicht gelangende Wasser wird von dieser im Gefälle abgeführt. — Der Kanal mündet in eine Sammelstube mit zwei Abteilungen, von denen die eine mit Überfall und Meßvorrichtung, die zweite mit Überlauf versehen ist; beide können durch eine besondere Leitung entleert werden²).

Zu den Sammelkanälen gekoren die Filtergalerien, welche man früher entlang von Flußufern ausgeführt hat, um natürlich filtriertes Flußwasser zu gewinnen. Heute wird man, wenn man in einem vorliegenden Falle wirklich auf die Gewinnung von natürlich filtriertem Flußwasser rechnet, der Wassergewinnung durch vertikale Brunnen den Vorzug gehen.

Abb. 33.

Sammelkanäle am Garonne-Ufer für Toulouse. M. 1: 175.

a) Hauptkanal.

b) Seitenkanal.

In Abb. 33 sind Sammelkanäle dargestellt, welche seinerzeit an den Ufern der Garonne für die Wasserversorgung der Stadt Toulouse ausgeführt worden sind.

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Die ältesten Filtergänge wurden 1825 bis 1828 von d’Aubuisson am linken Ufer der Garonne für Toulouse angelegt und sind u. a. von Hagen ausführlich beschrieben³). Sie wurden später durch andere vervollständigt, nachdem man mit einer Reihe dicht am Flusse stehender Brunnen keine guten Erfahrungen gemacht hatte. Der neue Hauptgang, der etwa 20 m vom Ufer entfernt liegt, hat den Querschnitt der Abb. 33a. Das Wasser fließt hier zum kleineren Teil aus Rohren zu, welche in die Seitenwandungen eingelegt sind; der größere Teil kommt aus dem offenen Boden. Außerdem sind senkrecht zu dem Hauptkanal noch kurze Nebengänge in der Richtung nach dem Flusse von der Form der Abb. 33b hergestellt worden.

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5. Sammelstollen.

Ist in hügeligen oder gebirgigen Gegenden eine wasserführende Schicht stark von undurchlässigen Schichten überdeckt oder wechseln in steilem Einfallen wasserführende mit wasserundurchlässigen Schichten, so erfolgt die Gewinnung von Wasser aus den wasserführenden Schichten durch Vortreibung von Stollen, welche die wasserführenden Schichten durchschneiden und das denselben entnommene Wasser an die

20

Oberfläche führen. Um einen solchen Stollen richtig anlegen zu können, muß man sich vorher durch geologische Erhebungen über die Verhältnisse der wasserführenden Schichten genau unterrichtet haben.

Ist nur eine wasserführende Schicht vorhanden, in der das Wasser in einzelnen Adern sich bewegt, so wird man den Stollen zweckmäßig parallel mit dem Streichen vortreiben, um diese einzelnen Adern aufzuschließen. Handelt es sich aber um mehrere parallel gelagerte wasserführende Schichten mit zusammenhängenden Wasserspiegeln, so empfiehlt es sich, den Stollen senkrecht zum Streichen vorzutreiben, da der Aufschluß der wasserführenden Schicht in der Regel genügt, um dieselbe entwässern zu können. Ist dies aber nicht der Fall, so wird man zweckmäßig, sobald man mit dem Stollen die wasserführende Schicht erreicht hat, durch Querstollen im Streichen der wasserführenden Schicht diese aufschließen. Die Bestimmung der Höhenlage, in welcher man den Stollen ansetzt, ist deshalb von besonderer Wichtigkeit, weil man mit dem Stollen nur das über demselben vorhandene Wasser nutzbar machen kann, während das unter der Sohle des Stollens befindliche Wasser ungenutzt bleibt. Der Eintritt des Wassers erfolgt durch besondere Schlitze oder auch Rohre im Scheitel oder in den Seitenwänden des Stollens. Soweit der Stollen im widerstandsfähigen Gestein ausgeführt wird, ist eine Verkleidung nicht erforderlich. Bei druckhaftem oder der Verwitterung ausgesetztem Gebirge, sowie bei der Durchörterung der wasserführenden Schichten ist der Stollen jedoch auszumauern. An den Stellen, wo Wassereintritte vorhanden sind, empfiehlt es sich, den Stollen mit grobem Kies zu hinterfüllen, wobei dieser Hinterfüllung dieselbe Rolle zufällt, wie der Umfüllung der Sammelrohre mit Filtermaterial. Die Beschreibung der Stollenanlage, welche in Wiesbaden behufs Wassergewinnung ausgeführt wurde, soll als Beispiel im nächsten Abschnitt bei der Besprechung der Aufspeicherung des Grundwassers erfolgen.

6. Aufspeicherung von Grundwasser.

Die Ergiebigkeiten von Grundwasserfassungen durch Sammelrohre, Sammelgalerien und Sammelstollen sind schwankend, analog wie die Schüttungen von Quellen. Nach der Schneeschmelze oder anhaltenden Regenperioden zeigen solche Grundwasserfassungen große Ergiebigkeiten, welche die Verbrauchsmenge oft erheblich übersteigen, während nach Perioden anhaltender Trockenheit die Ergiebigkeiten so zurückgehen, daß sie den Verbrauch nicht mehr zu decken vermögen. Um diese Unterschiede auszugleichen, pflegt man an einzelnen Stellen solcher Sammelanlagen Wasserabschlüsse einzuschalten und auf diese Weise das Wasser aufzuspeichern.

Umstehende Abb. 34 stellt eine Wasserfassung dar, bei der die Quellen Au A₂. . . A₅ durch Brunnenstuben und im übrigen das Grundwasser durch punktiert angegebene Sammelstränge gefaßt werden. S ist die Hauptsammelstube der ganzen Quellfassung. An den einzelnen Brechpunkten, sowie an den Endpunkten der Sammelrohrleitungen befinden sich die Einsteigschächte a,b...l. mu m₂ und stellen wasserdichte Abschlüsse durch Lettenwände dar, die nicht nur den Rohrgraben, in welchem die Sammelrohre verlegt worden sind, abschließen, sondern bis zum Hängenden der undurchlässigen Schicht herunterreichen, um das oberhalb befindliche Grundwasser zurückzuhalten. s1; s₂ ... s₆ sind Schieber zum Absperren der betreffenden Teilstrecken. In den Zeiten der reichen Quellenschüttungen wird die Ergiebigkeit der Strecke S ab e mit der Quelle At genügen, so daß man die Strecken bccl, ei kl und efh ganz abschließen kann oder die Abschlußschieber nur wenig zu öffnen braucht. In dem Maße, wie

die Quellenergiebigkeiten der unteren Strecke zurückgehen, wird man die Schieber der höher liegenden Gebiete öffnen und dadurch die Zuflußmenge vergrößern.

Ein interessantes Beispiel einer Aufspeicherung von Grundwasser bei Stollenanlagen zeigt das von Winter bei den neuen Sammelstollen des Wasserwerkes von Wiesbaden angewendete Verfahren, dasim nachstehenden näher beschrieben werden soll.

Der Wiesbadener Sammelstollen durchsetzt den in der Nähe der Stadt gelegenen Münzberg bis zum Eichelberg und liegt mit seiner unteren Strecke im Serecit, welcher den Hauptbestandteil der Taunusabhänge bei Wiesbaden bildet; alsdann folgt Phyl-lit und darauf der im Kamm des Gebirges anstehende Quarzit (Grauwacke).

Die durchörterten Schichten fallen unter 60 bis 80° ein und sind bald wenig durchlässig, bald von zahlreichen mit Wasser gefüllten Spalten durchsetzt.

Am spaltenreichsten ist der Quarzit, den der 3000 m lange Stollen in einer Entfernung von 1980 m vom Mundloch und an einer Stelle erreicht, welche 165 m unter der Oberfläche des Berges, jedoch noch so hoch liegt, daß die Versorgung der Stadt unter natürlichem Druck möglich ist. Die Einführung des aus den angeschnittenen Wasseradern erschlossenen Wassers erfolgt durch Schlitze in der Stollenwand.

Der Stollen ist möglichst rechtwinklig gegen das Streichen der Schichten angelegt und hat ein Gefälle von etwa 1 % erhalten. Sein Querschnitt bildet eine Ellipse von 2,1 m Höhe und 1,1 m Breite; er ist in Abb. 37 (Schnitt ef) angedeutet. Die Fortschaffung des ausgebrochenen Gesteins und die Anfuhr der Baustoffe erfolgte mittels eines auf eisernen Schwellen liegenden Schienenstranges; das unter der Sohle verlegte 0,12 m weite Zementrohr führte während der Bauzeit das durch die Arbeiten verunreinigte Wasser ab. Das Vortreiben des Stollens geschah seit 1885 durch Bohrmaschinen; die Ausmauerung geschah durch hartgebrannte Ziegel in Zementmörtel. In ie 100 m Abstand sind Nischen zum Ausweichen angebracht.

Um die Wirkung der Stollenverschlüsse klar zu machen, bezeichne a\ d\ den Längenschnitt (Abb. 35), gmi den Querschnitt (Abb. 36) des ungesenkten, giSii denjenigen des gesenkten Wasserspiegels bei geöffnetem Stollen. Wird nun bei a (Abb. 35) ein Verschluß angebracht und findet keine Entnahme statt, so füllt das Wasser zunächst die hinter a gelegene Stollenstrecke und dann die benachbarten Gesteinsspalten. Da aber der Stollen mit seinen Eintrittsöfifnungen eine früher nicht vorhanden gewesene Verbindung mit den höher gelegenen wasserführenden Schichten herstellt, so wird der Abfluß aus diesen erleichtert, und ein Wasserfaden, der früher das Gefälle h\ gebrauchte, um von d\ nach a\ zu kommen, beansprucht jetzt ein geringeres Gefälle ho, welches sich durch Senkung in der oberen Strecke bis do und Hebung in der unteren bis a₂ zu bilden sucht. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, daß die andauernd stattfindende Entnahme oder auch der Abfluß nach den in Abb. 36 angedeuteten Quellen der Seitentäler die Hebung bei a abschwächt, das Absinken der oberen Schichten aber befördert. Dieses Absinken, welches eine Verminderung der aufgespeicherten Wassermenge zur Folge hat, läßt sich dadurch beschränken, daß man zwischen a und d mehrere Verschlüsse anbringt, welche den Widerstand bei der Bewegung des Wassers verstärken und demgemäß einen größeren Wert für h bedingen. Die sich bildende Wasseroberfläche liegt dann zwischen den beiden Spiegeln ci\ dy und aod-2 und zeigt über den Verschlüssen einen Absturz in der Gefällslinie. — Bei den Wies-

Abb. 34.

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Abb. 35. Längenschnitt des Sammelgebietes bei Wiesbaden.

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Menge vermehren sollten. Es ist jedoch nur eine in 1900 m Entfernung vom Stollenanfange ausgeführt, hinter welcher das Wasser bis auf 160 m Höhe angestaut werden kann. Dadurch wird eine beträchtliche Menge aufgespeichert und ein Ausgleich zwischen den Niederschlägen und dem Verbrauch für längere Zeiträume herbeigeführt.

Die Einrichtung der Dammtür ist in Abb. 37 dargestellt. Der aus Eisenblech gebildete Türkörper ist an der Wasserseite kräftig versteift; zwischen ihm und dem Anschlagrahmen liegt eine Gummidichtung, gegen welche die Tür von der Tagseite aus durch Anziehen von Schraubenbolzen gepreßt wird. Die Entnahme von Wasser erfolgt durch die beiden in der Abbildung angedeuteten Schieber, bei deren Öffnung das Wasser durch die anschließenden, auf die Stollensohle führenden Rohre ausströmt. Das oben erwähnte, unter der Stollensohle gelegene Zementrohr ist unter der Tür aus Eisen hergestellt und auf der Tagseite durch einen lösbaren Deckel abgeschlossen.

Abb. 37. Dammtür im Wiesbadener Sammelstollen. M 1: 80.

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Eine Anstauung von Grundwasser kann auch mit Erfolg in dem groben Gerolle von Wildbächen zur Ausführung gelangen, die nur nach Regenperioden Wasser führen und in dieser Zeit auch die Zwischenräume des Untergrundes mit Grundwasser aus-füllen. Die nebenstehende Abb. 38 stellt das Längenprofil eines solchen Bachlaufes “T* dar, wobei ef die Bachsohle, gh das Hangende der undurchlässigen Schicht darstellt. Nach dem Ablauf des Niederschlagswassers wird sich das Grundwasser in der Gefällslinie a b einstellen. Baut man nun quer zur Talrichtung ein Wehr W ein, welches den Untergrund abschließt, so wird die Oberfläche des Grundwasserspiegels sich nach der Horizontalen cd einstellen, und das Grundwasser, das sonst ebenfalls nach kurzer Zeit zum Abfluß gelangt wäre, kann auf diese Weise für eine längere Verbrauchsperiode aufgespeichert werden

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Abb. 38.

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Dieser Grundgedanke der Aufspeicherung von Grundwasser hat auch in den Kolonien vielfach Anwendung gefunden, und es ist dadurch erreicht worden, daß in den Geschieben von Flußläufen, die nur während und nach der Regenzeit Grundwasser geführt haben, dieses für die Trockenperioden zurückgehalten werden konnte.

§ 7. Brunnen.

Die vertikalen Anlagen, welche zur Gewinnung von Grundwasser dienen, werden Brunnen genannt. Die Brunnen scheiden sich nach ihrer Herstellungsweise in Schachtbrunnen einerseits, welche entweder durch Baggerung oder auch durch Ausgrabung-unter Wasserhaltung abgesenkt werden, und in Rohr- oder Bohrbrunnen anderseits, welche durch Bohren oder bei geringen Tiefen auch vermittelst Rammen abgeteuft werden.

¹

Lueger, Die Wasserversorgung der Städte. Drittes Heft. Darmstadt 1892, S. 384.

²

Becker, Ausgeführte Konstruktionen des Ingenieurs, 8. Heft. Leipzig 1883. S. 64.

³

Berg, Das neue Wasserwerk der Stadt Hannover. Zeitschr. d. Arch.- u. Ing.-Yer. zu Hannover

⁴

E. Winter, Die Wasserversorgung von Wiesbaden. Erster Teil der Festschrift zur 60. Versammlung deutscher Naturforscher und Ärzte in Wiesbaden. 1887.

⁵

   0. Lueger, Wasserleitung für Baden-Baden. Zeitschr. d. V. deutscher Ing. 1884, S. 539.

²)    C. Rosenfeld in der Deutschen Bauzeitung 1889, S. 169.

³)    Hagen, Wasserhaukunst, I. Bd., 3. Aufl., S. 241. Die ersten Mitteilungen über die älteren Anlagen hei Toulouse findet man: Ann. des ponts et chaussées 1838, S. 273.

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

1. Schachtbrunnen.

Die Schachtbrunnen werden in der Regel gemauert; bei größeren Anlagen findet man die Brunnenmäntel auch in gußeisernen Rohren, Tübbings genannt, ausgeführt. Bei kleineren, vorübergehenden Zwecken dienenden Anlagen tritt an Stelle der Mauerung häufig eine Auszimmerung aus Holz, die aber für Brunnen, aus welchen Wasser für den menschlichen Gebrauch entnommen werden soll, nicht zu empfehlen ist, da das Holz die Entwicklung von Kleinlebewesen begünstigt und an sich selbst dem Fäulnisprozeß unterworfen ist. Die einfachste Form der Brunnen ist der

a) Hausbrunnen,

dessen Herstellung schon den alten Kulturvölkern bekannt war. Diese Hausbrunnen haben in der Regel nur geringe Wassertiefe, da sie meist mit ganz primitiven Mitteln und ohne Wasserhaltung abgeteuft werden. Das Mantelmauerwerk wird in den meisten

Abb. 39.

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Fällen in Backsteinen ausgeführt. Häufig werden auch nach beifolgender Abb. 39 Betonringe gewählt, die ein bequemes Absenken gestatten. Die Hausbrunnen erhalten IH einen Durchmesser von 1,0 bis 1,5 m, bei Betonringen j    pflegt man selten über 1,0 m zu gehen.

Die Entnahme aus Hausbrunnen erfolgt vielfach noch in althergebrachter Weise derart, daß der Mantel bis zur Brusthöhe über das umgebende Erdreich erhöht und mit einer Vorrichtung versehen wird, welche das Schöpfen mittels eines Eimers gestattet. Entweder ist zu diesem Zwecke ein schlagbaumartiger Balken vorhanden, an dessen längerem Ende die den Eimer haltende Stange befestigt ist, oder es findet sich bei tieferen Brunnen eine hölzerne Kurbelwelle, um welche sich die den Schöpfeimer tragende Kette wickelt. Die letztgenannte Anordnung hat den Vorteil, daß sich das Wasser in einfacher Weise aus großer Tiefe herausbefördern läßt. Da eine Abdeckung nicht gut angebracht werden kann, so findet man oft einen Überbau in Form eines kleinen Häuschens, welches das Hineinwehen von Staub usw. verhindern soll.

Die besseren der gegenwärtig gebräuchlichen Hausbrunnen sind mit einer gegen Verunreinigungen schützenden dichten Abdeckung versehen, welche etwas über der undurchlässig gepflasterten Umgebung liegt; die Entnahme des Wassers erfolgt mittels einer Pumpe, deren metallenes Saugrohr bis zum tiefsten Wasserspiegel herabreicht. Liegt dieser 7 m und weniger unter der Abdeckung, so genügt eine auf dieser stehende

Ab b. 40. Einfacher Pumpbrunnen. M. 1 : 60.

Abb. 41. Pumpbrunnen für größere Tiefen.

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gewöhnliche Handpumpe; ein größerer Abstand erfordert eine entsprechend tiefere Lage des Saugkolbens, welche bis zu 12 m Hubhöhe durch einfache Verlängerung des Pumpen-rohres nach unten erzielt werden kann (Abb. 40). Eine Anordnung für größere Hubhöhen ist in Abb. 41 dargestellt.

Die Entnahme erfolgt hier unmittelbar aus dem eisernen Kohrbrunnen, über welchem die durch eine Kurbel in Betrieb gesetzte Pumpe aufgestellt ist.

Unter dem Ausguß der Pumpe ist ein Ablauf anzubringen, der das nicht aufgefangene oder ausgegossene Wasser durch eine in frostfreier Tiefe liegende gut gedichtete Leitung (am besten aus Eisen) abführt.

Die Hausbrunnen sind nach oben sorgfältigabzudecken, um das Eindringen von Oberflächenwasser zu verhindern.

Trotz dieser Abdeckung zeigt sich das Wasser dieser Brunnen, das den obersten Schichten entnommen wird, häufig verunreinigt, da die Hausbrunnen in

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der Regel in unmittelbarer Nähe menschlicher Wohnstätten liegen und oft von benachbarten Dungstätten oder Senkgruben schädlich beeinflußt werden. Hierzu kommt noch der Umstand, daß die Brunnen nur intermittierend benützt werden, so daß das Wasser längere Zeit im Brunnen steht und dadurch etwa vorhandenen Keimen Gelegenheit zur Entwicklung gibt. Das einfachste Mittel, das Wasser solcher Hausbrunnen, das sich gesundheitsschädlich zeigt, dauernd zu verbessern, bestellt darin, daß man, wie in Abb. 42 veranschaulicht, in der Sohle des Hausbrunnens einen Rohrbrunnen abteuft und nach dessen Fertigstellung die Sohle durch eine Betonschicht wasserdicht gegen das Eintreten des Wassers aus den oberen Schichten abschließt.

b) Gemauerte Brunnen von größerem Durchmesser.

Fiir die Ausführung des Brunnenmantels in Mauerwerk wird in der Kegel der kreisrunde Querschnitt gewählt; für ganz große Anlagen, die als Sammelbrunnen dienen,

kann man auch die elliptische Form wählen, wenn die Anordnung der im Brunnen unterzubringenden Leitungen und Apparate sich der Kreisform nicht gut anpassen läßt. Für das Mantelmauerwerk werden fast ausnahmslos Backsteine verwendet, und zwar können bei größeren Brunnen von 4 m Durchmesser und darüber gewöhnliche Backsteine Verwendung finden, während bei Brunnen von kleinerem Durchmesser Formsteine zu empfehlen sind. Ist beabsichtigt, das Wasser

nicht nur in der Sohle, sondern auch seitlich eintreten zu lassen, so empfiehlt es sich, Lochsteine zu verwenden. Das Mantelmauerwerk soll, soweit nicht Lochsteine in Frage kommen, mit einem äußeren Verputz versehen werden, um das Absenken des Brunnens zu erleichtern. Die innere Leibung kann ebenfalls mit Zementverputz versehen werden; in den meisten Fällen, besonders bei Verwendung von hartgebrannten Ziegeln, genügt das Ausfugen mit Zement. Das Baeksteinmauerwerk soll satt in Zementmörtel ausgeführt werden, um eine größere Widerstandsfähigkeit zu erzielen.

Die Abteufung des Brunnens geschieht meist durch Baggerung. Um dem Brunnen beim Absenken größere Widerstandsfähigkeit zu geben wird das Mauerwerk auf einen Brunnenrost gestellt, der bei kleinen Ausführungen, insbesondere bei Hausbrunnen, aus Holz sein kann. In Abb. 43 sind verschiedene Formen des hölzernen Brunnenrostes dargestellt. Um das Mauerwerk mit dem Brunnenrost zu verbinden und dasselbe beim Absenken gewissermaßen zu einem Ganzen zusammenzufugen, werden in gewissen Abständen (2,0 bis 3,0 m) in das Brunnenmauerwerk Brunnenkränze

Abb. 43a bis c.

Abb. 43 a.

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Abb. 44.

Sammelbrunnen mit dichtem Mantel, M. 1: 75.

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bündig eingelegt, die untereinander und mit dem Rost durch Zugschrauben verankert werden. Bei kleineren Ausführungen können auch diese Brunnenkränze aus Holz hergestellt sein; Abb. 44 zeigt einen solchen Brunnen, der mit einem hölzernen Rost und hölzernen Kränzen ausgestattet ist. Der Rost ist in diesem Falle mit einer eisernen Schneide versehen, um das Absenken des Brunnens zu erleichtern.

Bei größeren Anlagen, insbesondere dort, wo es sich um größere Tiefen handelt, wie bei Wasserwerksbrunnen, die 8,0 bis 10,0 m unter Grundwasserspiegel abgeteuft zu werden pflegen, werden Rost und Kränze aus Schmiedeeisen hergestellt. Die Abb. 45 zeigt die Konstruktion eines solchen Brunnenrostes, Abb. 46 die eines Brunnenkranzes.

Abb. 45. Brunnenrost.

Abb. 46.

Brunnenkranz.

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Der Brunnenrost besteht aus einem vertikalen Blechzylinder a, der oben den aus zwei Winkeleisen b, die untereinander wieder durch Winkeleisenstücke c verbunden sind gebildeten Ring trägt. Zur Aussteifung dieser Konstruktion dienen die Bleche d, die einerseits durch die Winkeleisen c gefaßt und auf der andern Seite mittels Winkeleisen an den vertikalen Blechzylinder a befestigt sind. Die horizontalen Winkeleisen c nehmen Zuganker auf, die den Brunnenrost mit den oberen Brunnenkränzen, verbinden. Der Brunnenkranz (Abb. 46) besteht aus zwei ringförmig gebogenen Winkeleisen a, die durch quer aufgelegte Winkeleisen b miteinander verbunden sind. Diese letzteren nehmen die Zuganker auf und zwar in der Weise, daß jeweils ein Zuganker zwischen Kranz und Brunnenrost mit einem Zuganker zwischen Kranz und nächst höherem Brunnenkranz ab wechselt. Durch Verbindung solcher Brunnenroste und Kränze, die im einzelnen auch anders konstruiert werden können, wird der ganze Brunnen zu einem einheitlichen Mauerkörper zusammengehalten, so daß eine Zerstörung des Brunnenkörpers durch ruckweises Absenken oder durch Hängenbleiben, wie dies beim Absenken des Brunnens unvermeidlich ist, nicht zu befürchten ist.

Die Entfernung der Brunnenkränze voneinander und vom Rost wird meist mit 3 m bemessen, und es genügt, den unteren Teil des Mauer Werkes soweit zu verankern, als derselbe unter Grundwasser abgesenkt wird. Die Absenkung des Brunnens erfolgt in der Weise, daß man die Baugrube zunächst bis Grundwasser aushebt, deren Wände haltbar abböscht und dann den Brunnenrost derart montiert, daß seine Oberfläche, die die Mauer aufnimmt, genau horizontal liegt. Hierauf wird das Mauerwerk so hoch gemauert, als es unter Grundwasser abzusenken ist, und auf dem oberen Brunnenkranz, der den Abschluß des Mauerwerkes bildet, ein Podium für die Aufstellung der zur Abteufung dienenden Apparate aufgebaut. Die Absenkung erfolgt, sobald das Mauerwerk vollständig abgebunden, der äußere und innere Verputz fertig gestellt und ebenfalls abgebunden ist.

Die Abteufung eines Brunnens erfolgt entweder unter Wasserhaltung in der üblichen Weise, oder man verwendet Kasten- oder Sackbohrer oder auch Baggerschaufeln zum Aushub des Materials unter Grundwasser. Bei einigermaßen größeren Dimensionen, insbesondere wenn es sich darum handelt, mehrere Brunnen nacheinander abzusenken,

empfiehlt sich die Verwendung von Vertikalbaggern, die entweder von Hand oder auch durch Lokomobilen betrieben werden. Derartige gemauerte Brunnen werden in der Regel, wie oben erwähnt, zwischen - 8 und 10 m unter Grundwasserspiegel abgeteuft, so daß auch bei der größtmöglichen Saugwirkung der Pumpen noch immer ein Wasserstand von 1 bis 2 m im Brunnen verbleibt. Die Absenkung von gemauerten Brunnen auf größere Tiefen kann vorteilhaft mittels Preßluft erfolgen; in diesem Falle wird der untere Teil des Brunnens als Kammer ausgebildet und der obere Teil nach erfolgter Abteufung abgehoben, während der untere Teil gewissermaßen als Brunnenrost verbleibt und das darauf gesetzte Brunnenmauerwerk trägt.

Da das Eigengewicht der Brunnen in den meisten Fällen nicht ausreicht, um beim Absenken derselben die Reibung an den Brunnenwänden zu überwinden, ist man genötigt, durch Beschwerungsmaterial das Gewicht entsprechend zu erhöhen. Dazu verwendet man in der Regel alte Schienen oder Masseleisen, die auf dem Arbeitspodium untergebracht werden, so daß sie während der Absenkung auf ihrem Platze verbleiben.

Die Wandstärke der gemauerten Brunnen wechselt je nach dem Durchmesser des Brunnens und der Tiefe, auf welche derselbe abgeteuft werden soll. Im allgemeinen soll man den Mantel nicht weniger als 1 Stein stark ausführen, und zwar einerseits in Rücksicht auf die erforderliche Belastung, anderseits aber auch in Rücksicht darauf, daß bei geringeren Wandstärken die Backsteine abgeschlagen oder besondere Formsteine verwendet werden müßten. Die Stärke von einem Stein genügt aber, insbesondere wenn das Brunnenmauerwerk durch einen kräftigen Rost und kräftige Brunnenkränze gut verankert ist, für Brunnen von 3,5 und selbst 4,0 m Durchmesser. Im allgemeinen wird man jedoch bei Durchmessern von 3,5 und 4.0 m das Mauerwerk 1¹/₂ Stein, bei Brunnen von 5 m Durchmesser und darüber sogar 2 Stein stark wählen, welche Wandstärke für alle gebräuchlichen Durchmesser ausreicht. Bei Eintritt des Wassers von der Seite empfiehlt es sich, das Mauerwerk nur soweit durchlässig anzuordnen, daß selbst bei der größten Saugwirkung der Pumpen das durchlässige Brunnenmauerwerk noch vom Wasser bedeckt bleibt, so daß die obersten Schichten des Grundwassers vom Eintritt in den Brunnen abgehalten sind.

Bei Wasserwerksbrunnen kommt der Eintritt von der Sohle weniger in Betracht, weil es sich fast immer empfiehlt, die Mantelfläche durchlässig herzustellen. Muß aber mit ihr gerechnet werden, so ist es bei dem Vorhandensein feinkörniger Beimengungen

im Grundwasserträger zweckmäßig, durch stärkeres, jedoch vorsichtig gehandhabtes Abpumpen den feineren Sand aus den oberen Schichten der Sohle zu entfernen, damit sich allmählich ein natürliches Filter bildet. Dabei ist zu beachten, daß die Eintrittsgeschwindigkeit keineswegs gleichmäßig ist, sondern in der Nähe des Brunnenkranzes und an einzelnen zum Wassereintritt neigenden Stellen über den Durchschnitt hinausgeht. Nachfolgende Zusammenstellung (aus Thiem, Wasserwerk der Stadt Nürnberg, Leipzig 1879) ergibt den Zusammenhang zwischen Korngröße und derjenigen nach aufwärts gerichteten Geschwindigkeit, bei welcher das Korn eben schwebt, sich also weder hebt noch senkt.

Korngröße:

Geschwindigkeit: 0—0,029 0,035-0,069 0,075-0,096 0,110-0,170 0,179—0,282 m i. d. Sek.

Damit stimmt die Ermittelung von Gill überein, welcher durch Rechnung für 1,6 mm große Körner 0,12 m i. d. Sek. findet.

Hat man es mit einer durchweg aus feinem Sande bestehenden Sohle zu tun, auf deren Mitwirkung bei der Ergiebigkeit des Brunnens nicht verzichtet werden soll, so kann man den Auftrieb des Sandes einigermaßen dadurch beseitigen, daß mehrere Kiesschichten von allmählich zunehmender Korngröße eingebracbt werden. Doch empfiehlt es sich, die unteren Schichten nicht zu schwach zu wählen, weil es schwer ist, dünne Lagen unter Wasser genau einzuebnen. Auch ist das Mundstück des Saugrohrs nicht zu nahe über der Sohle anzubringen, weil sonst leicht ein Aufwühlen derselben eintritt; der Abstand, welcher unter gewöhnlichen Verhältnissen nicht unter 1 m betragen sollte, wird am besten durch Versuche während des Probebetriebes bestimmt.

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c) Eiserne Schachtbrunnen.

Größere Brunnen mit Eisenmantel oder eiserne Schachtbrunnen haben vor den gemauerten den Vorzug, daß das Verhältnis der Durchgangsöffnungen zur Gesamtfläche ein größeres sein kann, weil sich die Schlitze dicht nebeneinander anbringen lassen. Der Durchmesser kann deshalb bei der nämlichen Leistung kleiner sein, wodurch zugleich das Absenken erleichtert wird; ferner können die Schlitze eher rein gehalten werden, als die Fugen und Öffnungen des Mauerwerks. Derartige Brunnen werden aus gußeisernen Ringen bis zu 4 m Weite und darüber hergestellt und sind in den letzten 20 Jahren in größerer Ausdehnung zur Verwendung gekommen. Hierzu mag neben den genannten Vorzügen auch die bequemere Art der Herstellung, das Fortfallen der Verankerung und der raschere Fortschritt der Arbeiten, sowie der Umstand beigetragen haben, daß die Preise für eiserne Brunnen allmählich niedriger geworden sind und sich in manchen Fällen nicht höher stellen, als diejenigen eines gemauerten Brunnens von gleicher Leistungsfähigkeit. Ein Nachteil eiserner Schachtbrunnen besteht in der Bildung von Rost, welche jedoch bei der Entnahme größerer Wassermengen nicht ins Gewicht fällt. — Das Absenken erfolgt in gleicher Weise wie bei den gemauerten Brunnen durch Ausbaggerung.

Als Beispiel einer solchen Anlage ist in Abb. 47 ein in Mülhausen i. E. ausgeführter Brunnen¹) von 4 m Lichtweite dargestellt, welcher bis zu der 18 m tief liegenden wasserführenden Schicht abgesenkt ist. Er besteht in seinem unteren Teile aus zehn aufeinandergeschraubten, 1 m hohen und 35 mm starken gußeisernen Ringen, welche jedoch keine Schlitze oder Durchlaßöffnungen erhalten haben, so daß das Wasser aus der mehr als 30 m starken Kiesschicht nur durch die Sohle in den

Brunnen tritt. Außerdem wird der Brunnen durch ein 8,70 m tief liegendes Sammelrohr von 100 m Länge gespeist, welches das Wasser von einer anderen, höher liegenden Schicht zuführt. Der Brunnen ist durch eine Heberleitung mit einem zweiten verbunden, welcher gleichfalls durch ein Sammelrohr gespeist wird, das Wasser aus der Tiefe aber durch ein mit Schlitzen versehenes Kohr bezieht. Beide Brunnen, welche in ihrem oberen Teile aus Mauerwerk hergestellt sind, vermögen bis zu 215 sl

Abb. 47.

Abb. 48.

Brunnen in Mülhausen i. E. M. 1:160.

Brunnen für das Erefelder Wasserwerk. M. 1:180.

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zu liefern; die Absenkung in dem großen Brunnen beträgt dann rund 3 m. Die Kosten des großen Brunnens haben 114000, die des kleinen 54000 M. einschließlich der Sammelanlage betragen.

Abb. 48 zeigt einen von Gad für das Wasserwerk in Krefeld ausgeführten eisernen Schachtbrunnen von 1,2 m Lichtweite, welcher aus Kohren von 4 m Baulänge zusammengesetzt ist; hierbei haben die beiden untersten, welche das Wasser aus einer Schicht von grobem Kies entnehmen, 10 cm lange und 8 mm breite Schlitze erhalten. Die Rohre wurden in den Boden gepreßt, und zwar diente der bis auf das Grundwasser reichende, zu Beginn der Arbeiten ausgeführte Schacht aus Mauerwerk zum Unterbringen der Preßvorrichtung. Diese bestand aus zwei Wagenwinden, welche auf ein Rohrbündel am Kopfe des Rohrschachtes aufgesetzt wurden und denen als Stützpunkt ein fest in das Manerwerk eingespannter Balken diente. Zur Erleichterung des Einpressens war ein gußeiserner Schuh angebracht, dessen geschärfter Rand sich bis auf 1,6 m erweiterte. Die Erweiterung hatte den Zweck, eine Umhüllungsschicht von geschüttetem Kies aufzunehmen, welche mit dem Tieferrücken der Rohre nachgefüllt wurde ; diese Schicht sollte -weniger als Filter dienen, vielmehr die Außenwand des Brunnenmantels vor der Berührung mit tonhaltigen Schichten schützen, da diese infolge ihrer Zähigkeit fest hafteten und dadurch das Einpressen erschwerten.

Die Aushebung des Bodens im Innern des Schachtes geschah durch Sackbohrer; nach erfolgter Beseitigung des Bodens wurde der Schuh mit reinem Kies ausgefüllt. Das Wasserwerk, welches ebenso wie das alte nach dem Plane von Salb ach ausgeführt wurde, enthält 9 derartige Brunnen von 17 bis 21m Tiefe mit einem durchschnittlichen Abstande von 90 m, welche das Wasser an eine 60 cm starke Heberleitung abgeben. Die Verbindung zwischen dieser und den Brunnen erfolgte durch Kupferrohre, um bei etwaigem Setzen des Brunnens keinen Bruch herbeizuführen²).

d) Sammelbrunnen.

Das Wasser der einzelnen Brunnen wird bei größeren Anlagen in einen Sammelbrunnen zusammengeleitet, aus welchem die Pumpen dasselbe entnehmen und dem Versorgungsgebiet zudrücken. Häufig dient der Sammelbrunnen auch mit zur Wassergewinnung, indem man ihm entweder eine durchlässige Sohle gibt oder sein Mantelmauerwerk zum Teil durchlässig herstellt. Mitunter werden in der Sohle des Sammelbrunnens Rohrbrunnen ausgeführt, um dem Wasser aus tieferen Schichten den Eintritt zu ermöglichen. Werden die verschiedenen Brunnen der Fassungsanlage durch Heberleitungen mit dem Sammelbrunnen verbunden, so wirkt eine durchlässige Sohle des Sammelbrunnens störend, weil das durch die Heberleitungen einströmende Wasser die feinen Sande der Sohle in Bewegung setzen kann. Aus diesem Grunde empfiehlt es sich, den Sammelbrunnen durch Einbringen einer Betonsohle nach unten abzuschließen. In den Fällen, wo es sich nur um die Gewinnung von Grundwasser aus den tieferen Schichten handelt, der Eintritt von Grundwasser aus den oberen Schichten also ausgeschlossen werden muß, ist der Sammelbrunnen vollständig wasserdicht herzustellen. Bei größerem Durchmesser und bei Vorhandensein von feinen Sanden im Untergrund verursacht die Einbringung einer wasserdichten Sohle jedoch Schwierigkeiten. Daneben besteht noch die Gefahr, daß für den Fall des Leerpumpens des Sammelbrunnens zum Zwecke der Reinigung ein Durchbruch der Sohle infolge des Wasserdrucks stattfinden kann. In solchen Fällen empfiehlt es sich daher, nach Absenkung des Sammelbrunnens einen Caisson einzubringen, dessen Boden gegen Wasserdruck durch I-Träger besonders ausgesteift ist. Nach Einbringen des Caissons auf die vorgeschriebene Tiefe wird die Betonsohle hergestellt und der Zwischenraum zwischen der Brunnenwandung und dem Caisson mit Beton ausgefüllt.

Abb. 49 veranschaulicht einen Sammelbrunnen, der in seinem unteren Teile mit Anzug nach oben ausgeführt ist. a stellt den schmiedeeisernen Caisson, b die Betonsohle dar. Ein auf diese Weise hergestellter Sammelbrunnen schließt jeden Eintritt von Wasser aus den oberen Grundwasserschichten aus und kann jeden Augenblick ohne Gefährdung der Sohle leergepumpt werden. In den Sammelbrunnen münden, wie Abb. 50 zeigt, die Heber- und Saugleitungen ein. Es bezeichnen in nachstehender Abb. 50,

welche den Grundriß eines Sammelbrunnens darstellt, a und ax die Heberleitungen, b und b{ die Saugleitungen. Die Heberleitungen münden mittels besonderer Heberventile h und hu die Saugleitungen mittels besonderer Fußventile f und /i in den Sammelbrunnen. Die Scheitel der Heberleitungen können durch die Leitungen c und ej entlüftet werden, und zwar geschieht dies am einfachsten in der Weise, daß man, falls der Antrieb der Pumpen mit Dampfmaschinen erfolgt, die Heberscheitel mit dem Kondensator verbindet, wodurch die Entlüftung beim Gang der Maschinen von selbst erfolgt. Im übrigen ist auch in diesem Falle, wie beim Antrieb der Pumpen durch andere Motoren, eine besondere Entlüftung notwendig, die nur intermittierend im Betrieb ist.

Abb. 49. Sammelbrunnen.

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Bei größeren Wasserfassungsanlagen sollte man vorsichtshalber zwei Sammelbrunnen anordnen, um für dieses wichtige Glied der Wassergewinnung eine Reserve zu schaffen, da unter Umständen die Notwendigkeit vorliegt, auch den Sammelbrunnen zeitweilig aus dem Betriebe auszuschalten. Ist ein zweiter Sammelbrunnen nicht vorhanden, so soll man es aber nicht unterlassen, sogenannte Umgangsleitungen d und d₁ anzuordnen, welche die Heberleitungen a und mit den Saugleitungen b und l\ verbinden, so daß man bei entsprechender Umstellung der Schieber, mittels der Saugleitungen direkt aus den Heberleitungen Saugen kann. Auf diese Weise ist es ermöglicht, beispielsweise Auswechslungen von Heberventilen

oder Reparaturen im Sammelbrunnen vorzunehmen, ohne den Betrieb einstellen zu müssen.

Abb. 51 veranschaulicht ein Heberventil. Dasselbe wird am Podium mittels der Zugschrauben a aufgehängt und durch das Handrad b geöffnet oder geschlossen. Wird der Pumpbetrieb eingestellt, so pflegt man auch die Heberventile zu schließen und bei Inbetriebsetzung nach geschehener Entlüftung wieder zu öffnen. Man kann übrigens den Betrieb auch ohne Heber“ ventile durchführen, muß aber dann zur Inbetriebsetzung eine größere Entlüftungsarbeit verrichten, da die Heberschenkel, wenn man auch die Fußventile in den angeschlossenen Brunnen wegläßt, bei längerer Außerbetriebsetzung leerlaufen. Die Eintrittswiderstände der Fußventile in den Anschlußleitungen sind aber nicht so erheblich, um deren Nichtverwendung bei Betrieben, die nicht ununterbrochen durchgehen, empfehlenswert erscheinen zu lassen.

Es kommt häufig vor, daß Brunnen, insbesondere aber die Sammelbrunnen von großem Durchmesser, sich im Laufe des Betriebes senken, was besonders bei Brunnen ohne feste Sohle zu beobachten ist. Deshalb empfiehlt es sich, die Heber- und Saugleitungen, die durch die Brunnenwände geführt werden, nicht fest einzumauern, sondern denselben gegenüber dem Mauerwerk einen gewissen Spielraum zu lassen. Dies ist auch deshalb erforderlich, weil die Höhenlage dieser Leitungen genau vorgeschrieben ist, während man beim Absenken des Brunnens die Einhaltung der vorgeschriebenen Tiefe nicht völlig in der Hand hat.

In Rücksicht darauf, daß das Heberventil beweglich aufgehängt ist, empfiehlt es sich, zwischen dem Heberventil bzw. dem Teil der Heberleitung innerhalb des Sammelbrunnens und dem fest eingebetteten Teil der Heberleituug Dila-tationsstücke d (Abb. 49) aus Kupfer einzuschalten, die kleine Bewegungen des Heberventils ermöglichen, ohne die Dichtheit der Verbindung zu gefährden. Da die Heberleitungen mit negativem Druck arbeiten, ist der Dichtung der Verbindungen besondere Sorgfalt zuzuwenden. Die Dichtigkeitsprobe von Heberleitungen erfolgt nicht wie bei Druckleitungen durch Wasserdruck, sondern man erzeugt in der Heberleitung ein Vakuum, das sich längere Zeit konstant halten muß, wenn die Heberleitung dicht ist. Es empfiehlt sich, diese Dichtigkeitsprobe vorzunehmen, nachdem die Heberleitung vorher gefüllt worden ist, um der Leitung durch das Gewicht des Wassers Gelegenheit zu geben, sich richtig zu lagern.

Bei der Verlegung von Heber- und Saugleitungen ist darauf zu achten, daß die Rohroberkante möglichst geradlinig und mit absolut gleichmäßigem Gefälle verlegt wird, um die Bildung und das Festsetzen von Luftblasen zu verhindern, die den Betrieb der Heberleitung in der empfindlichsten Weise stören können.

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2. Rohrbrunnen.

Handelt es sich um die Gewinnung von Wasser aus größeren Tiefen, dann tritt an die Stelle des gemauerten Brunnens der gebohrte Brunnen, Bohrbrunnen oder auch Rohrbrunnen genannt, welch letztere Bezeichnung am meisten angewendet wird. Für die Gewinnung von geringeren Wassermengen, wie beispielsweise für die Versorgung einzelner Häuser, und bei nicht zu großen Tiefen genügen Rohre von geringem Durchmesser, die aber dann nicht mehr durch Bohrbetrieb abgeteuft, sondern einfach eingerammt werden. Diese so hergestellten Brunnen, Rammbrunnen genannt, bilden eine besondere Art der Rohrbrunnen und sollen deshalb auch besonders behandelt werden.

a) Kammbnmnen.

Die einfachste Form des Rohrbrunnens ist der Rammbrunnen, auch amerikanischer Brunnen und Norton- oder Abessinierbrunnen genannt, weil seine Ausführung zuerst

in Amerika erfolgte und dann von Norton weiter ausgebildet wurde, worauf man diese Brunnen bei dem abbessinischen Feldzuge (1869) in großer Zahl zur Gewinnung von Trinkwasser benutzte. Sie bestehen aus einem schmiedeeisernen, unten mit Stahlspitze versehenen Rohr von 3 bis 8 cm Weite, welches durch ein meist außerhalb, bei größeren Rohren aber auch innerhalb laufendes Rammgewicht bis in die wasserführende Schicht eingetrieben wird. Im ersten Falle wirkt der durchlochte Rammbär auf den an dem Rohre durch ein Klemmfutter befestigten Rammkopf, im zweiten wird ein langgestreckter Stempel in dem Rohre auf- und abbewegt, wobei sein Stahlkopf auf die Oberkante der massiven Rohrspitze aufschlägt. Der untere Teil des Rohres ist auf 0,5 bis 1,0 m Länge oder auch noch höher hinauf mit 3 bis 6 mm weiten Löchern oder Schlitzen versehen und zur Verhütung des Röstens verzinkt. Die Entnahme erfolgt nach Abpumpen des zunächst eindringenden Sandes oder Bodens bis auf 8 m Hubhöhe durch eine gewöhnliche Säugpumpe (Abb. 52); bei größerer Tiefenlage des Grundwasserspiegels wird die Pumpe entweder in eine Vertiefung gesetzt oder mit einem tiefliegenden Kolben (Abb. 40 rechts) versehen. — Das Eintreiben der Rammbrunnen erfolgt auch unter gleichzeitiger Anwendung des Spülverfahrens, wo-. durch solche Brunnen im Tonboden bis zu 20 m, im Sand und feinen Kies bis zu 40 m Tiefe eingetrieben wurden.

Hat man es nur mit Tiefen bis zu 6 m und weichem Boden zu tun, so kann die Rammvorrichtung fortfallen und die Herstellung des Brunnens durch Einschrauben erfolgen. Derartige einfache Rohrbrunnen eignen sich hauptsächlich für Voruntersuchungen und für den Wirtschaftsbedarf; sie haben vor den gemauerten Hausbrunnen den bereits erwähnten Vorzug, daß das gewonnene Wasser gegen verunreinigende Zuflüsse aus den oberen Schichten besser geschützt ist. Da ihre Ergiebig-

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keit jedoch schon bei 3 cm Weite dauernd 0,7 sl und bei 7,5 cm Durchmesser 2,5 sl oder noch mehr betragen kann, so werden sie auch zu weitergehenden Zwecken benutzt. Eine bemerkenswerte Wassergewinnungsanlage dieser Art ist die der Stadt Brooklyn,

Abb. 53. Gekuppelte Rohrbrunnen der Brooklyner Wasserwerke. Lageplan.

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welche seit 1885 täglich gegen84000cbm Grundwasser aus den in mäßiger Tiefe liegenden wasserführenden Schichten von Long-Island mittels 5 cm weiter Brunnen bezieht, welche in vier Gruppen nach Art der Abb. 53 ausgeführt sind. Das Wasser fließt durch zwei je 30 cm weite Saugleitungen dem Pumpwerk der Gruppe zu und wird von diesem durch die Druckleitungen DD weitergeschafft. Die Verbindung zwischen Brunnen und Saugleitung erfolgt durch 1,5 m lange und 7,5 cm weite Bohre. Jeder Brunnen liefert etwa 2,5 sl oder 230 cbm täglich, und die Beschaffung von 1 cbm Tagesbedarf erforderte mit allen Nebenanlagen etwa 32 Mark. *)

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Verbindung zwischen Brunnen und Saugrohr.

b) Kohrbrunnen.

Soll beispielsweise das Wasser aus einer hierzu besonders geeigneten Schicht a entnommen werden, vgl. Abb. 54, so wird zunächst das Futterrohr vom Durchmesser D bis unter das Liegende der Schicht a abgeteuft, dann ein sogenanntes Filter F vom Durchmesser cl eingesetzt, der Zwischenraum zwischen dem Filter F und dem Futterrohr mit Kies oder grobem Sand ausgefüllt und das Futterrohr gezogen. Das Filter besteht aus einem schmiedeeisernen oder auch kupfernen Kohr, das auf die Länge, in welcher der Wassereintritt erfolgen soll, gelocht und zum Schutz gegen Eintritt von feinem Sand mit einem Tressengewebe überzogen ist. Das Futterrohr kann entweder aus Guß- oder Schmiedeeisen hergestellt werden. Bei kleinem Durchmesser verwendet man die gewöhnlichen, patentgeschweißten Bohrrohre mit Schrauben Verbindung, bei größerem Durchmesser schmiedeeiserne oder gußeiserne Rohre mit besonderen Verbindungsstücken. Bei größeren Tiefen und bei grobem steinigen Material ist das untere Rohr mit einem Bohrschuh aus Stahl zu versehen. Die Abteufung geschieht, wie bei dem gewöhnlichen Bohrbetrieb, durch Aushub des Materials unter gleichzeitiger Belastung der Futterrohre.

Abb. 55 stellt die Verbindung von schmiedeeisernen, Abb. 56 die Verbindung gußeiserner Futterrohre von größerem Durchmesser dar.

Futterrohre werden bis zu 1,0 m eventuell sogar 1,2 m Durchmesser hergestellt, ihre Wandstärke beträgt bei schmiedeeisernen Rohren von 0,6 bis 1,0 m Durchmesser

J. Meyer, Gekuppelte Röhrenbrunnen der Brooklyner Wasserwerke. Zentralbl. d. Bauverw. 1888, S. 288. — Sind die gemachten Zahlenangaben über die entnommene Wassermenge richtig, so erreicht die Geschwindigkeit in den Saugleitungen am unteren Ende den hohen Wert von 2 m i. d. Sekunde.

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

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8 bis 10 mm, bei gußeisernen Futterrohren 20 bis 25 mm. Die gußeisernen Futterrohre haben den Vorzug der leichteren Verbindung, haben aber den Nachteil des größeren Gewichtes und sind überdies noch der Gefahr des Defektwerdens beim Transport usw. ausgesetzt. Bei größeren Tiefen sind schmiedeeiserne Futterrohre stets vorzuziehen.

Abb. 54.

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Das Filter vermittelt den Eintritt des Wassers in den Brunnen. Bestehen die wasserführenden Schichten aus Kies oder grobem Sand, so genügt die Umfüllung des Filters mit gewaschenem Sand von möglichst gleichmäßigem Korn, um den Eintritt von Sand aus dem Untergrund in den Brunnen zu verhindern. Bei feinen Sanden jedoch empfiehlt es sich, den Zwischenraum zwischen Filter und Futterrohr größer zu wählen und die Umfüllung in zwei oder drei Schichten von verschiedener Korngröße

zu teilen in der Weise, daß die Umfüllungsschichten vom Filter ab an Korngröße abnehmen, wie in Abb. 57 dargestellf.

Um den Sand vom Eintritt in den Brunnen abzuhalten, wird das Filter mit einem Tressengewebe aus Kupfer überzogen und zwar in der Weise, daß man auf der Außenfläche des Filters Kupferstäbchen auflötet und darüber das Tressengewebe spannt. Auf diese Weise werden heute noch die Filter von kleinerem Durchmesser hergestellt. Wird die Umfüllung des Filters aber nicht sorgfältig der Korngröße der Sande im Untergründe entsprechend ausgeführt, so wird das Tressengewebe sich nach einer kürzeren oder längeren Betriebsdauer mit Sand zusetzen und der Brunnen in seiner Ergiebigkeit zurückgehen. Es kann bei feinen Sanden aber auch der Fall eintreten, daß sich dieselben in der nächsten Umgebung des Rohrbrunnens durch den Betrieb so verdichten, daß ihre Durchlässigkeit nachläßt. Die Feststellung, ob eine Verstopfung des Filters oder eine solche Verdichtung im Untergrund eingetreten ist, erfolgt am besten in der Weise, daß man durch abgeteufte Beobachtungsbohrlöcher den Wasserspiegel im Untergrund vergleicht mit dem abgesenkten Wasserspiegel im Brunnen und damit den Eintrittswiderstand des Brunnens feststellt.

Um das Zusetzen der Filterfläche oder das Verdichten des Untergrundes tunlichst zu verhindern, hat der Verfasser, einer Anregung Sonnes¹) folgend, ein Filter mit beweglichem Filterkorb konstruiert, der den ganz feinen Sand in den Brunnen eintreten läßt, aber doch verhindert, daß derselbe aus dem Brunnen durch die Saugleitungen in die Heberleitungen eintreten und den Pumpen zugeführt werden kann.

Der in Abb. 58 dargestellte Filterkorb besteht aus dem äußeren Schutzkorb a und dem inneren, beweglichen Korb b, der in dem ersteren auf dem Winkelring c aufgelagert ist. Der äußere Filterkorb ist wie ein gewöhnliches Filter aus geschlitztem Kupfer- oder verzinktem Eisenblech hergestellt und erhält keinen Tressenüberzug. Der innere Filterkorb b ist aus geschlitztem Kupferblech konstruiert, konisch geformt und mit Tressengewebe überzogen. Der äußere Filterkorb wird nach Herstellung der Brunnenbohrung ebenfalls je nach der Korngröße des Untergrundes mit einfacher, doppelter oder eventuell auch dreifacher Umschüttung umgeben, so daß dadurch der Sand in der Hauptsache vom Brunnen ferngehalten wird. Feine Sandteile, die gerade für das Zusetzen des Tressengewebes oder für die Verdichtung des Untergrundes gefährlich werden, können aber durch die Umschüttung in den Brunnen gelangen, in den äußeren Filterkorb eintreten und in dem Zwischenraum zwischen dem äußeren und inneren Filter in den Sumpf d fallen. Ist derselbe angefüllt, oder zeigt sich, daß das Tressengewebe des inneren Filters sich zugesetzt hat, so kann das innere Filter mittels eines Bügels gehoben, der Sand aus dem Sumpf entfernt und das Tressengewebe über Tag wieder vollständig gereinigt werden. Diese Konstruktion ermöglicht es, den Brunnen nach der Fertigstellung und vor der endgültigen Inbetrieb-

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nähme mit einer größeren als der im Betrieb vorgesehenen Inanspruchnahme zu bewirtschaften, wodurch der in der Umgebung des Brunnens befindliche ganz feine Sand zum großen Teil aus dem Untergrund entfernt wird. Der Brunnen ist solange abzupumpen, bis das geförderte Wasser Sand nicht mehr führt.

Abb. Ö9.

Rohrbrunnen des Mannheimer Wasserwerks. M. 1: 80.

Abb. 60.

Filterbrunnen des Nürnberger Wasserwerks. M. 1 : 30.

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Der Filterkorb kann entweder mit einer Verlängerung des äußeren Teiles in ungelochten Blechen um 2 bis 3 m in die Futterrohre eingesetzt werden, in welchem Falle die Futterrohre dann nur um die Höhe des durchlässigen Teiles gezogen werden können, oder man verlängert den äußeren Teil des Filters in yollwandigen Rohren bis über Grundwasserspiegel; in diesem Falle können die Futterrohre vollständig entfernt werden.

Bei dem vorstehend beschriebenen Filterkorb wird der in den Sumpf eingetretene Sand von Zeit zu Zeit entfernt. Wenn nach längerer Betriebsdauer sich ein Sandeintritt nicht mehr zeigt, kann das innere Filter, um die Eintrittswiderstände in den Brunnen zu vermindern, dauernd entfernt werden.

Bei Rohrbrunnen und auch bei solchen mit beweglichem Filterkorb ist es geboten, die Eintrittsfläche so groß zu wählen, daß die Eintrittsgeschwindigkeit eine möglichst geringe wird, um auf diese Weise zu verhindern, daß die feinen Sande in Bewegung kommen. Man soll auch bei der Auswahl der Schichten, aus welchen das Wasser entnommen werden soll, darauf achten, daß zu feine Sande von der Wasserentnahme ausgeschlossen werden. Auch bei der Wahl der Korngröße der Umfüllung hat man der Beschaffenheit der Sande im Untergrund gebührend Rechnung zu tragen. In Abb. 59 ist ein Rohrbrunnen mit beweglichem Filterkorb dargestellt, wie solche bei der ersten Ausführung des Mannheimer Wasserwerks Verwendung gefunden haben. In den späteren Ausführungen ist das Filter über Grundwasser geführt, und die Futterrohre sind vollständig gezogen worden.

In Abb. 60 ist ein Brunnen dargestellt, wie er bei der Nürnberger Wasserleitung ausgeführt worden ist. Hier war besondere Vorsicht zur Fernhaltung des Sandes notwendig, weil die wasserführende Schicht des Ursprungtales so feinkörnig ist, daß schon geringe Geschwindigkeiten den Sand in Bewegung setzen. Die Ausführung dieser Brunnen geschah in folgender Weise:

Nachdem ein Futterrohr von 800 mm Weite bis zur genügenden Tiefe abgesenkt war, wurde eine vorher geformte staffelförmige Betonplatte A B eingebracht, behufs Aufnahme des durchlochten, 150 mm weiten gußeisernen Filterrohrs und dreier nacheinander eingesetzter Hilfszylinder aus Eisenblech. Die ringförmigen Zwischenräume wurden in der angedeuteten Weise mit Kies von verschiedener Korngröße gefüllt und darauf die Zylinder nebst dem Futterrohr wieder herausgezogen. Die über den Filterschichten liegende 70 mm weite Verbindungsleitung zwischen Brunnen und Sammelrohr

Abb. 61. Gekuppelte Eohrbrunnen des Wasserwerks der Stadt Nürnberg. M. 1: 3000.

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ist aus verzinntem Kupfer hergestellt und mit Gummiringen gedichtet; außerdem wurde der Hohlraum zwischen Gummiring und Muffenende mit Wasserkitt verstrichen. Die Verbindung zwischen Brunnen und Sammelrohr kann durch ein kegelförmiges Ventil V

Abb. 62.

beliebig verengt oder ganz abgeschlossen werden; hierdurch wird es möglich, das Wasser des Sammelgebietes anzustauen und es für trockene Zeiten aufzuspeichern. Um die heberartig wirkenden Sammelrohrleitungen in ausreichender Tiefe ohne Taucherarbeit verlegen zu können, wurde zuerst mit Herstellung der Brunnen vorgegangen und durch deren Anschluß an eine vorläufig verlegte, flachliegende Heberleitung eine Senkung des G-rundwasserstandes herbeigeführt. Die Brunnen, deren Gesamtzahl 83 beträgt, sind auf die in Abb. 61 angedeutete Weise in dem Gewinnungsgebiete verteilt¹).

Die Rohrbrunnen der von Thiem ausgeführten Naunhofer Wasserleitung für Leipzig zeigen die in Abb. 62 dargestellte Einrichtung. Jeder von ihnen hat einen durch ein gußeisernes Gerippe gebildeten Filterkorb von 3 m Länge und 186 mm Durchmesser, welcher mit verzinntem Messinggewebe bekleidet ist. Nach oben schließt sich an den Filterkorb ein gußeisernes, durch eine Kappe abgeschlossenes Rohr, in welchem das Saugrohr von 102 mm Weite Platz findet. Es bestand ursprünglich aus Schmiedeeisen, wurde aber infolge der Angriffe durch das kohlensäurehaltige Wasser später aus Kupfer hergestellt. Das auf dem Scheitel des Saugrohrs befindliche Rückschlagventil V kann durch Drehung der Schraubenspindel 8 festgestellt und dadurch in ein zum Ausschalten des Brunnens dienendes Absperrungsventil verwandelt werden. Das in der Abbildung angedeutete, in den Filterkorb hinabreichende Beobachtungsrohr von 20 mm Weite ist aus Messing und ermöglicht sowohl die Messung der Spiegellage des Brunnens, wie die Entnahme von Wasserproben und die Entfernung des eingedrungenen Sandes durch eine Pumpe.

Der in Abb. 63 dargestellte und 1884—87 ausgeführte östliche Teil der Fassungsanlage entnimmt das Wasser einem Grundwasserstrome des ehemaligen Muldebettes; er ist 1700 m lang und besteht aus den Ringbrunnen 1 bis V, sowie aus 40 Einzel-

Filterbrunnen der Leipziger Wasserleitung. M. 1 : 20.

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Abb. 63, Lageplan des östlichen Teiles der ersten Gewinnungsanlage für Leipzig im Staatswalde bei Naunhof. M. 1 : 10000.

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t) Wagner, Zur Wasserversorgung Nürnbergs. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1889, S. 525, sowie nach den uns von Herrn Wagner zugegangenen dankenswerten Mitteilungen.

brunnen, welche an möglichst eisenfreien Stellen in das Grundwasser abgesenkt sind. Jeder Ringbrunnen wird wieder aus 20 einzelnen, in einem Kreise von 20 m Durchmesser stehenden Rohrbrunnen gebildet, deren Saugrohre in einem topfartigen Mittelstück zusammengeführt sind, von dessen Deckel aus die gesamte Wassermenge dem Sammelrohr zufließt (Abb. 64 u. 65). Dieses wirkt als Heber, der unter den tiefsten natürlichen Grundwasserspiegel verlegt ist, so daß seine selbsttätige Füllung möglich wird. Der Durchmesser des Hebers wächst von 50 auf 80 cm; er besitzt 0,3 m Steigung und mündet in einen 3,5 m weiten und 10 m tiefen Sammelbrunnen.

Abb. 64.

Hälfte eines Kingbrunnens der Leipziger Wasserleitung. M. 1: 300.

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Abb. 65. Mittelstiick eines Ringbrunnens. M. 1 : 25.

Seitenansicht.

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Neben den vorstehend behandelten Filterkonstruktionen bestehen noch eine Reihe anderer, deren Beschreibung hier zu weit führen würde. Im allgemeinen ist jede Filterform darauf zu prüfen, ob sie der Versandung ausgesetzt ist und in welchem Umfang sie dagegen schützt, daß die feinen Sandteilchen des Untergrundes in der Umgebung des Brunnens in Bewegung gesetzt werden; in dieser Beziehung sind jene Konstruktionen vorzuziehen, bei denen man in der Lage ist, die Eintrittsgeschwindigkeit gewissermaßen vorzuschreiben, was nur bei genauer Kenntnis des Eintrittsquerschnittes möglich ist. Neben dem beweglichen Filterkorb, dessen Eintrittsquerschnitt sich genau bestimmen und auch im Betrieb nahezu unverändert erhalten läßt, genügen dieser Forderung nur die Filter, welche kein unzugängliches Tressengewebe besitzen.

Grundriß und obere Ansicht.

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Wird das Wasser aus größeren Tiefen entnommen, so wird es schwierig, diese Tiefen mit einer Rohrfahrt des Futterrohres zu erreichen, da der Widerstand der umgebenden Erdschichten unter Umständen mit den zu Gebote stehenden Mitteln nicht überwunden werden kann. In solchen Fällen setzt man, sobald die erste Rohrfahrt unbeweglich wird, ein zweites Futterrohr mit geringerem Durchmesser ein und teuft dieses dann, analog wie dies bei Tiefbohrungen auf große Tiefen geübt wird, ab.

Die Gewinnung von artesischem Wasser erfolgt ausschließlich durch Rohrbrunnen.

Besteht die artesisches Wasser führende Schicht aus geklüftetem Gestein oder Gerölle, so kann bei größerem Auftrieb von der Verwendung von Filtern Abstand genommen werden. Bei Erschließung von artesischem Wasser hat man besonders darauf zu achten, daß die Rohrfahrt, mit welcher die das artesische Wasser abschließende Deckschicht durchfahren wird, im Boden verbleibt und nicht gezogen wird, damit dem artesischen Wasser keine Gelegenheit gegeben wird, durch diese Öffnung in der Deckschicht hoch zu steigen. Bei Bohrungen auf artesisches Wasser ist auf die Dichtheit der Bohrrohre und ihrer Verbindungen besonderes Augenmerk zu richten.

§ 8. Erzeugung von Grundwasser.

Abgesehen von der an anderer Stelle behandelten natürlichen Infiltration, welche darauf abhebt, durch Spiegelsenkung einer am Ufer eines Flusses mit durchlässigem Bette ausgeführten Fassungsanlage Flußwasser zum Eintritt in den Untergrund zu bringen und dasselbe in Grundwasser Überzufuhren, kann Grundwasser auch noch auf die Weise erzeugt werden, daß man Oberflächenwasser in der Nähe von bestehenden Fassungsanlagen direkt zur Versickerung bringt und auf diese Weise zu Grundwasser werden läßt.

Die einfachste Art, Grundwasser zu erzeugen, ist die Einleitung von Oberflächenwasser in Gräben, die bis auf den Grundwasserspiegel ausgehoben werden.

Abb. 66.

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Bezeichnet in beistehender Abb. 66 A einen in das Grundwasser abgeteuften Brunnen, B einen unter Grundwasserspiegel ausgehobenen Graben, so wird das in letzteren eingeführte Oberflächenwasser versickern, sich dem Grundwasser beimischen und dasselbe anreichern. Ist der Graben genügend weit von der Fassungsanlage entfernt, so wird das eingetretene Oberflächenwasser durch seine Bewegung im Untergrund filtriert und mechanisch und bakteriologisch gereinigt, so daß der Fassungsanlage A tatsächlich einwandfreies Wasser entnommen werden kann. Diese Art der Grundwasseranreicherung ist an der Ruhr vielfach üblich gewesen, und bei richtiger Anordnung können damit zufriedenstellende Erfolge erzielt werden. Selbstverständlich muß der Anreicherungsgraben B von Zeit zu Zeit gereinigt werden, um dessen Sohle und Wände durchlässig zu erhalten. An Stelle der Anreicherungsgräben kann man, wenn das zur Versickerung gelangende Wasser genügend rein ist, auch Brunnen anordnen, die in das Grundwasser abgeteuft sind und das ihnen zugeführte Wasser direkt in das Grundwasser abgeben.

In den letzten Jahren ist man in Frankfurt a. Main¹) dazu übergegangen, Ver-

t) Scheelhaase, Beitrag zur Frage der Erzeugung künstlichen Grundwassers aus Flußwasser. Journ. für Gasbel. und Wasservers. 1911.

suche zur Anreicherung des Grundwassers im großen anzustellen, und hat dazu die Grundwasserfassung im Stadtwald gewählt, der zur Anreicherung Mainwasser zugeführt wurde. Aus folgender Tabelle ist die Zusammensetzung des Mainwassers im Vergleich mit der des Rhein- und Grundwassers zu ersehen.

Bestandteile mg im Liter

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Nach den vorstehenden Analysen ist das Grundwasser ein durchaus einwandfreies, überaus weiches Wasser, während das Mainwasser, wie die betreffende Gegenüberstellung zeigt, ein hauptsächlich durch organische Substanzen stark verschmutztes Flußwasser darstellt, bei dem es also nicht nur darauf ankam, dasselbe durch mechanische Filtration von seinen Beimengungen zu befreien, sondern es mußte auch Sorge dafür getragen werden, daß die organischen Stoffe und der dadurch bedingte schlechte Geschmack sowie die gelbliche Färbung beseitigt wurden. Die Keimzahl des rohen Mainwassers schwankt zwischen 400 und 100000 in 1 ccm Wasser. Um die Entfernung der durch Filtrierung nicht zu beseitigenden organischen Stoffe zu ermöglichen, wurde das zunächst filtrierte Mainwasser nicht direkt dem Grundwasser beigemischt, sondern an der Oberfläche zur Versickerung gebracht, so daß es gezwungen war, in senkrechter Richtung die 13 bis 14 m starke, aus feinen Sanden und Kiesen bestehende Deckschicht des Grund wassers zu durchsickern, bis es in das letztere gelangt. Durch diesen Vorgang sollte das Mainwasser auf längerem Wege durchlüftet und ihm dadurch Gelegenheit gegeben werden, die organischen Substanzen zu oxydieren.

Abb. 67 stellt den Lageplan der Versuchsanlage, Abb. 68 ein Längenprofil des Grundwasserstromes dar. Durch eine Reihe von Beobachtungsrohren konnten die Veränderungen der Eigenschaften des filtrierten Mainwassers in verschiedenen Entfernungen von der Versickerungsstelle festgestellt werden. Die Bezeichnung der Entnahmebrunnen mit 20, 75, 100 usw. gibt gleichzeitig die Entfernung derselben von der Versickerungsstelle an.

Das Mainwasser wird der vorhandenen städtischen Nutzwasserleitung entnommen. Zunächst einem rückspülbaren Grobsandfilter zugeführt, tritt es alsdann auf ein Sandfeinfilter, um hier mit einer Geschwindigkeit von höchstens 3 m in 24 Stunden filtriert zu werden. Darauf fließt es der 3 m tief angelegten, 50 m langen, aus Kies und Drains gebildeten, zweiarmigen Sickerung zu. Von dieser ist jeweils nur die eine Hälfte im Betrieb, während der anderen Hälfte Gelegenheit gegeben ist, sich zu erholen. Dieses Erholen ist so zu denken, daß etwa bis hierher gelangte, feinste organische Schwebestoffe und Kolloide durch längere Einwirkung des Sauerstoffes der Grundluft zersetzt werden, wodurch die Sickerung regeneriert und ihr eine lange Lebensdauer gewährleistet wird.

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Die Infiltrationsanlage wurde am 5. April 1908 zunächst mit einer Wassermenge von 400 bis 500 cbm täglich in Betrieb genommen und hat mit dieser Leistung l³/₄ Jahre gearbeitet. Von da ab wurden täglich 600 bis 700 cbm nach der Sickeranlage geleitet. Abb. 68 zeigt den Einfluß der Versickerung auf den Grundwasserspiegel. Durch fortlaufende Beobachtungen ist der Eintritt des eingesickerten Mainwassers in die verschiedenen Beobachtungsbohrlöcher wie folgt festgestellt worden.

Nach Inbetriebsetzung hat das infiltrierte Wasser

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erreicht.

500 (Fassungsanlage)

Das Wasser hat also im Durchschnitt pro Tag einen Weg von 0,5 m zurückgelegt, und die vorstehende Zusammenstellung zeigt, daß diese Geschwindigkeit ziemlich gleichmäßig auf der ganzen Strecke geblieben ist, was auf eine gleichmäßige Zusammensetzung des Untergrundes schließen läßt.

In bakteriologischer Beziehung konnte festgestellt werden, daß bereits bei dem nur 20 m von der Versickerungsstelle entfernten Beobachtungsbohrloch 20 das versickerte Wasser vollständig keimfrei war, während der Keimgehalt des Filtrats zwischen 20 und 500 Keimen pro ccm als Grenzzahlen schwankte. Man kann daraus den wichtigen Schluß ziehen, daß es für den vorliegenden Fall gar nicht darauf ankommt, besonderes Gewicht auf keimdichte Filter zu legen, da die filtrierende Wirkung des Untergrundes in bezug auf Keimgehalt eine so nachhaltige ist, wie sie durch unsere gebräuchlichen Filter nicht erzielt werden kann.

Der Gehalt an organischer Substanz war ebenfalls bei Bohrloch 20 schon wesentlich zurückgegangen und war bei den Bohrlöchern 75 und 100 bereits auf das Maß des dem Grundwasser eigenen vermindert.

Ferner boten Geruchs-, Geschmacks- und Färbungsuntersuchungen Anhalte, die Veränderung des Wassers im Untergrund zu verfolgen. Bis Brunnen 100 konnte zeitweise noch der dem Mainwasser eigene Geruch und Geschmack wahrgenommen werden. In den entfernteren Brunnen war weder eine Geruchs- noch Geschmacksbeeinträchtigung mehr zu spüren. Die Mainwasserfärbung wurde bis Brunnen 20 ebenfalls erheblich verbessert, von da ab ging dieselbe langsamer zurück. Bei Brunnen 100 war die Färbung jedoch schon so gering, daß sie nur durch Vergleich mit dem natürlichen Grundwasser in hoher Wasserschicht bemerkt werden konnte.

Auch der Temperaturausgleich erfolgte verhältnismäßig sehr rasch, und bei Brunnen 100 konnte ein merklicher Unterschied zwischen der Temperatur des Mischwassers und des Grundwassers nicht mehr festgestellt werden. Die Ergebnisse des Versuches lassen sich wie folgt zusammenfassen:

1.    Durch die Infiltration wird das Wasser bakteriologisch bereits auf 20 m Entfernung (nach 45 Tagen) dem Grundwasser gleich.

2.    Die Temperatur des Infiltrats wurde in einer Entfernung von 75 m (nach 140 Tagen) als der des übrigen Grundwassers praktisch gleich befunden.

3.    Der Geruch und Geschmack des Infiltrats war bis 100 m (nach 190 Tagen) so gut wie verschwunden.

4.    Die Färbung konnte wohl hei 130 m (nach 250 Tagen) noch wahrgenommen werden, ist jedoch selbst bei 100 m (nach 190 Tagen) nur noch ganz unbedeutend und gibt zu Beanstandungen keinen Anlaß mehr.

5.    Die Verluste, die durch die Infiltration entstehen, konnten nach dreijähriger Betriebszeit noch nicht genügend sicher ermittelt werden. Doch sind Anhaltspunkte dahin vorhanden, daß diese nicht sehr erheblich sind.

Schon auf 100 m von der Versickerungsstelle, eine Strecke, die das Infiltrat in 190 Tagen durchfließt, ist demnach das Mainwasser, das wohl den am meisten verschmutzten Flußwässern zuzuzählen ist, zu einem dem Grundwasser gleichwertigen Wasser umgestaltet worden.

Die Ergebnisse des Versuches bilden nicht nur einen wertvollen Beitrag für die Frage der Entstehung des Grundwassers durch Versickerung, sondern eröffnen auch einen Ausblick auf die Zukunft, da es immer schwerer wird, die für große Städte erforderliche Menge an einwandfreiem Grundwasser durch vorhandene Grundwasserströme zu decken.

Abb. 69 a. Längenprofil.

Abb. 69b. Lageplan.

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Nouv. ann. de la construction 1887, S. 19.

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E. Gad, Tiefbohrungen für die Wasserversorgung in Krefeld. Gesundheits-Ing. 1889, S. 457 und Grahn a. a. O., S. 411.

§ 9. Fassungsanlagen für vorübergehende Grundwasserhaltung.

Um Bauwerke unter dem Grundwasserspiegel ausführen zu können, ist es erforderlich, denselben an der Baustelle für die Dauer des Baues so tief zu senken, daß die betreffenden Arbeiten im Trockenen ausgeführt werden können. Ist ausreichende Vorflut und genügendes Gefälle vorhanden, um das Grundwasser selbst bei entsprechend abgesenktem Spiegel nach diesem Vorfluter ableiten zu können, so wird man dies zweckmäßig durch Anlage von Gräben ausführen, während man mangels einer Vorflut die Grundwassersenkung durch Ausführung einer vorübergehenden Wasserfassung und Entnahme von Grundwasser aus derselben durch Pumpen durchführen wird. Abb. 69 a und b zeigen die Lage einer Baugrube A gegenüber dem Vorfluter F im Längenprofil und im Lageplan. Ist ab der natürliche Grundwasserspiegel, der nach dem Fluß F gerichtet ist, so ist derselbe durch die Anlage der Gräben ad bis zur Lage ac abzusenken, um die Baugrube trocken zu halten. Es empfiehlt sich die Anlage von je einem Graben an jeder Seite der Baugrube und zwar unabhängig von derselben, damit die Baugrube nach Herstellung

Abb. 70a und b.

Abb. 70a. Querschnitt.

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Abb. 70 b. Grundriß.

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des Bauwerks wieder eingefüllt werden kann, ohne daß die Wasserhaltung eingestellt werden muß. Ist das Bauwerk dauernd trocken zu legen, so tritt an die Stelle dieser Gräben eine vollständige Drainage, die unter die Sohle des Bauwerks auszudehnen ist.

In dem in Abb. 70 dargestellten Fall sind Brunnen um die Baugrube abgeteuft, und die Grundwassersenkung wird durch Wasserentnahme aus diesen Brunnen durchgeführt. In den meisten Fällen genügt es, die Brunnen stromaufwärts und an den beiden parallel zur Stromrichtung gelegenen Seiten auszuführen, da durch dieselben das durch das Profil der Baugrube fließende Grundwasser abgepumpt werden kann. Bei größeren Durchflußmengen von Grundwasser oder sehr ausgedehnten Baugruben wird man auch die stromabwärts gelegene Seite der Baugrube mit Brunnen versehen müssen.

Besteht die wasserführende Schicht aus Kies oder grobem Sand, so genügt es, die Filter der Rohrbrunnen nur mit Schlitzen zu versehen. Sind aber feine Sandschichten vorhanden, so muß man durch Vermehrung der Brunnenanzahl und Anbringen von Tressengeweben um die Filter dafür Sorge tragen, daß die feinen Sande nicht aus dem Untergrund entfernt werden, da dadurch unter Umständen die Stabilität des Bauwerks gefährdet werden kann.

Handelt es sich um größere Anlagen, so wird man gut tun, sich zunächst durch einen Pumpversuch über die Beziehungen zwischen Fördermenge und Absenkung genau zu unterrichten, um die Anzahl der Brunnen und die Fördermenge richtig bestimmen zu können.

B. Anlagen zur Reinigung des Wassers.

§ 10. Allgemeines.

Bekanntlich führen die natürlichen Wasserläufe schon in ihrem Naturzustände grobe und feine Sinkstoffe oft in großen Mengen mit sich, außerdem aber viele lebende und abgestorbene organische Wesen. Diese Verunreinigungen werden in Kulturländern dadurch wesentlich gesteigert, daß die Wasserläufe zur Aufnahme des Schmutzwassers bewohnter Orte, von Fabriken usw. dienen. Auf der anderen Seite wachsen aber auch die Ansprüche an die Reinheit des zur Versorgung dienenden Wassers, so daß die Aufgabe, Verunreinigungen vor dem Gebrauche zu entfernen, sehr oft und in verschiedener Gestalt zu lösen ist. Am vollkommensten muß die Lösung sein, wenn es sich um Wasser für Genußzwecke handelt; aber auch in Fabrikbetrieben und bei vielen anderen Verwendungszwecken ist ein gewisser, oft sogar erheblicher Grad der Reinheit erforderlich. Damit die Verunreinigung der natürlichen Wasserläufe nicht überhandnehme, verlangt man deshalb gegenwärtig mit Recht, daß ihnen das Schmutzwasser der Städte und Fabriken nicht ohne weiteres, sondern möglichst geklärt, zugeführt werde.

Bei den Wasserleitungsanlagen, welche ungenügend gereinigtes Wasser zur Verteilung bringen, ist es für den Abnehmer wünschenswert, unter Umständen sogar erforderlich, das Leitungswasser durch besondere Hausfilter genügend zu reinigen. Ebenso kommen Hausfilter zur Verwendung für Einzelanlagen, deren Wasser die wünschenswerte Reinheit vermissen läßt.

Die Herstellung der Hausfilter, welche in zahlreichen Anordnungen Vorkommen, hat zwar in den letzten Jahren Fortschritte gemacht, doch besteht für die Mehrzahl noch der Übelstand, daß sich der Zeitpunkt nicht genau erkennen läßt, zu dem ihre Reinigung erforderlich wird ; auch ist die Beseitigung der zurückgehaltenen Schmutzstoffe ziemlich umständlich. Eine Auswechslung des Filters wird deshalb häufig zu lange hinausgeschoben, wodurch die Beschaffenheit des gefilterten Wassers leidet. Die Mehrzahl der Hausfilter ist so eingerichtet, daß sie an den üblichen Zapfstellen einer Wasserleitung angebracht werden können. Bei der vielfach vorgenommenen Prüfung auf Keimdichtigkeit wiesen früher gebrannter Ton und Asbest gegenüber den Filtern aus Sand- und Tuffstein, Eisenschwamm, Papier und Zellulose die günstigste Wirkung auf. Aber auch sie liefern nur eine Zeitlang keimfreies Wasser, alsdann tritt ein »Durchwachsen« ein, und die Filter lassen bei weiterem Andauern dieses Zustandes immer mehr an Ergiebigkeit und Reinigungsfähigkeit nach. Günstiger erhalten sich — namentlich nach den Untersuchungen von Plagge — die Kieselgurfilter. Im allgemeinen sind die Hausfilter als Notbehelfe anzusehen, und von städtischen Leitungen soll verlangt werden, daß das Wasser in genügender Reinheit geliefert wird.

Durch die Reinigung des Wassers für Yersorgungszwecke sollen alle Bestandteile desselben entfernt werden, die in physikalischer, chemischer und bakteriologischer Beziehung die Eignung des Wassers beeinträchtigen. Bei Oberflächenwasser handelt es sich neben der Verminderung des Keimgehalts um die Entfernung der Sink- und Schwebestoffe, unter Umständen auch um die Entfernung von Humusstotfen, die dem Wasser eine unangenehme Färbung geben. Die Entfernung der Sink- und Schwebestoffe kann durch Ablagerung und Filtrierung bewirkt werden, die Verminderung des Keimgehalts wird durch Filtration oder durch Ozonisierung erreicht. Die Filtrierung kann entweder durch Sand- oder Schnellfilter erfolgen. Die Ablagerung kann durch Zusatz von Fällmitteln unterstützt werden.

Das Grundwasser, das bei seiner Entnahme aus dem Untergrund allen Anforderungen an Reinheit in der Regel genügt, enthält nicht selten Fremdstofife, wie Eisen, Mangan und freie Kohlensäure, von denen es vor seiner Verwendung befreit werden muß.

Diese vielseitigen Fälle der Wasserreinigung sollen nun im nachstehenden einzeln behandelt werden.

§ 11. Ablagerung.

Dem Wasser der natürlichen Wasserläufe kann ein Teil seiner Sinkstoffe dadurch entzogen werden, daß man die Geschwindigkeit des Wassers mäßigt oder sie zeitweilig fast ganz aufhebt. Manchmal geschieht dies durch Anlage einer Bucht an der Entnahmestelle, manchmal auch durch Aufstau, meistens aber durch besondere Ablagerungsoder Klärbehälter, deren Verbindung mit dem Wasserlauf zum Zweck der Reinigung-aufgehoben werden kann. Bei Flüssen, welche infolge sehr geringen Gefälles oder großer Querschnittserweiterung wenig Sinkstoffe führen, kann von einer vorherigen Ablagerung abgesehen werden (Spree bei Berlin, Havel bei Tegel, Oder bei Stettin, Newa bei Petersburg); im Flutgebiete 'dagegen dürfen Klärbecken wegen des Schlickgehalts nicht fehlen (Elbe bei Hamburg und Altona).

Je größer der Inhalt des Beckens, desto vollkommener wird die Klärung. Natürliche Seen und große Sammelteiche liefern deshalb oft nahezu klares Wasser, welches

z. B. in Genf, sowie in mehreren nordamerikanischen und einigen englischen Städten unmittelbar zur Versorgung dient. Wollte man das sinkstoffhaltige Wasser eines Flusses auch nur annähernd so klären, so würde man große Anlagekosten ohne entsprechenden Nutzen aufwenden, zumal Filter zur vollständigen Reinigung doch unentbehrlich sind. Auch leidet das Wasser durch längeren Aufenthalt in offenen Becken von mäßiger Tiefe durch Erwärmung und Algenbildung. Die Klärung kann entweder dadurch geschehen, daß man das Becken mit Wasser füllt und dieses lange genug ruhig stehen läßt, oder daß ein beständiger Zu- und Abfluß stattfindet. Da im ersten Falle die Zeit des Füllens und Leerens für die Klärung, sowie der Vorteil verloren geht, das Wasser stets aus der

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Winterstellung der Eintauchplatte.

Abb. 73.

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Erneuerung teilnimmt. Es empfiehlt sich deshalb, mehrere Zu- und Abflußstellen mit Eintauchplatten nach Abb. 72 a und b einzurichten oder den Zu- und Abfluß in ganzer Breite des Beckens stattfinden zu lassen (Abb. 73) und zugleich die yon Lindley²) auf Grund der an den Frankfurter Klärbecken gemachten Erfahrungen empfohlene stellbare Eintauchplatte anzubringen, durch welche

vers. 1890, S. 81.

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obersten, zuerst klar werdenden Schicht entnehmen zu können, und auch die Hubhöhe eine größere ist, so wird der zweiten Art in der Regel der Vorzug gegeben. Man begnügt sich dann mit einer Durchflußgeschwindigkeit von 1 bis 2 mm in der Sekunde, welche einen Querschnitt von 1 bis 0,5 qm f. d. Sekundenliter fordert; die Beseitigung

der dann noch nicht abgelagerten feinen Beimengungen (namentlich toniger Art) muß den Filtern überlassen bleiben.¹) Ein gewisser Gehalt an Sinkstoffen im Wasser ist sogar bei Beginn der Filterung günstig, weil er zur Bildung der Filterhaut beiträgt.

Legt man ein Klärbecken so an, daß es zwar den erforderlichen Inhalt und ausreichenden Durchflußquerschnitt besitzt, der Zufluß A aber dem Abfluß B (Abb. 71) gegenüber liegt, so bildet sich leicht eine vorherrschende Strömung in der Richtung AB aus, während das Wasser rechts und links weniger an der

Abb. 71.

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Abb. 72a U. b. Klärbecken.

Abb. 72 a. Grundriß.

Abb. 72 b. Querschnitte.

Sommerstellung der Eintauchplatte.

B Eine wissenschaftliche Begründung des Klärvorganges liefert Seddon, Journ. f. Gashel. und Wasser-Nach dem Journ. of the Assoc. of Engn. Soc. 1889, No. 10, bearbeitet von Möller.

²) Lindley, Die Nutzbarmachung des Flußwassers für Wasserversorgungen. Deutsche Yierteljahrsschr. f. öffentl. Gesundheitspflege 1890, S. 191; Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1890, S. 535.

Sohle und Wandungen der Klärbecken sind zur Vermeidung von Wasserverlusten möglichst dicht herzustellen; ein Boden, welcher nicht an sich schon tonhaltig ist, wird deshalb häufig mit Tonschlag oder Beton bekleidet, und die Seiten werden außerdem zum Schutz gegen Wellenschlag durch Pflasterung geschützt (Abb. 74); es fehlt aber

im Sommer das untere, im Winter das obere Wasser zum Ablauf gezwungen wird (Abb. 72 b).

Abb. 74. Befestigung der Seitenwandungen des Fischerhügel-Behälters zu Boston.

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auch nicht an Anlagen, deren Seitenwände durch Mauern eingefaßt sind. Soll deren Länge bei gegebener Grundfläche möglichst klein sein, so erhält das Becken die Form eines Quadrats ; die Tiefe, welche gewöhnlich 3 bis 4 m beträgt, richtet sich nach den örtlichen Verhältnissen bzw. nach der Befestigungsart der Seitenwände. Besonders groß (17 m) ist die Tiefe des Klärbehälters zu Iglau¹), welcher neben der Klärung zugleich eine Abkühlung des warmen Teichwassers im Sommer bewirken soll. Werden die Behälter überwölbt, so treten bezüglich der Anordnung und Ausführung die nämlichen Verhältnisse ein wie bei den Rein Wasserbehältern. — Um stets geklärtes Wasser auf die Filter leiten zu können, sollte man von vornherein zwei Behälter anlegen und die Anordnung so treffen, daß sich eine Vergrößerung ohne Schwierigkeit ausführen läßt. Die Entnahme selbst erfolgt — wenn nicht eine Längsrinne nach Abb. 73 angeordnet wird — zweckmäßig durch ein mit Schwimmer versehenes, verschiebbares oder in einem Gelenk bewegliches Rohr, dessen Einlauf stets nahe unter dem Wasserspiegel gehalten wird (Abb. 72 b).

Zur Unterstützung der Ablagerung, sowie zur Vorbehandlung bei anderen Reinigungsvorgängen, beispielsweise bei der Enteisenung, können Zusatzmittel verwendet werden. Das heute gebräuchlichste ist schwefelsaure Tonerde, welche an Stelle des früher in Verwendung gestandenen Alauns getreten ist. Alaun, ein Doppelsalz von schwefelsaurer Tonerde und schwefelsaurem Kali, hat bei seiner Anwendung den Nachteil, daß das schwefelsaure Kali im Wasser gelöst bleibt, während bei Anwendung von schwefelsaurer Tonerde die Tonerde zur Ausfällung der Schwebestoffe dient, die Schwefelsäure aber durch die Kalk- und Magnesiaverbindungen des Rohwassers gebunden wird. Die Vorbehandlung mit schwefelsaurer Tonerde oder Alaun wird bei den meisten Schnellfiltern angewendet, um dadurch möglichst rasch die sogenannte Filterhaut

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bis

50000

zu bilden. Der Zusatz von Alaun und schwefelsaurer Tonerde hat sich auch zur Beseitigung der braunen oder gelblichen Farbe des aus Moorgegenden stammenden Wassers bewährt, ebenso bei der Vorbehandlung von eisenhaltigem Wasser, das schwer fällbare Eisenverbindungen enthält. Der Zusatz von schwefelsaurer Tonerde oder Alaun ist in bezug auf Menge verschieden. In Groningen beispielsweise beträgt derselbe

8ÖÖÖ’ m Leeuwarden 100000

Bremen wechseln die Zusatzmengen je nach der Trübung des Wassers zwischen

in Schiedam

25000

vom Gewicht des Rohwassers.

In

20000

Neben der schwefelsauren Tonerde und dem Alaun wird auch Permanganat als Fällungsmittel benutzt. Bei Vorhandensein organischer Stoffe scheidet sich aus dem Permanganat unlösliches Manganoxyd aus, das beim Ausfallen unter Flockenbildung die im Wasser enthaltenen mechanischen Verunreinigungen mit niederschlägt.

Die als Fällungsmittel benutzte schwefelsaure Tonerde soll möglichst frei von Arsen sein. Die im Handel vorkommende schwefelsaure Tonerde enthält in der Regel Arsen, wenn auch nur in geringen Mengen, dieselbe wird jedoch, allerdings etwas teurer, auch arsenfrei geliefert. Wenn auch bei Zusatz arsenhaltiger, schwefelsaurer Tonerde der größere Teil des Arsens als unlösliche arseniksaure Tonerde ausfällt, so empfiehlt es sich doch, als Zusatzmittel nur arsenfreie schwefelsaure Tonerde zu verwenden.

Die günstigen Erfahrungen, die Götze in Bremen¹) mit dem Zusatz von schwefelsaurer Tonerde als Vorklärungsmittel in bezug auf Reinigungswirkung und Herabsetzung der Keimzahl des Rohwassers gemacht hat, sind durch die Betriebsergebnisse in Hamburg²), wo man in den letzten Jahren ebenfalls mit Zusatz von schwefelsaurer Tonerde gearbeitet hat, nicht in vollem Umfang bestätigt worden. Daselbst wurde dem Rohwasser in Ablagerungsbehältern arsenfreie schwefelsaure Tonerde in einer Menge von 40 g für 1 chm, also im Verhältnis von 1: 25000, zugesetzt. Durch diesen Zusatz nahm die Durchsichtigkeit des Rohwassers erheblich zu, der Keimgehalt, die Oxydierbarkeit sowie insbesondere der Gehalt an suspendierten Stoffen zeigten eine erhebliche Abnahme, so daß in dieser Beziehung das Fällmittel seine Schuldigkeit getan hat. Besonders wertvoll war auch die Wirkung der schwefelsauren Tonerde in der Richtung, daß der dem Elbewasser anhaftende gelbe Stich verschwand und das Filtrat klar und farblos wurde, was durch Ablagerung nicht erreicht werden konnte. Die Herabsetzung der Keimzahl im Rohwasser kam aber bei den geringen Filtergeschwindigkeiten in Hamburg von 33 bis 64 1 für qm und Stunde weniger in Betracht, da die Filter in bezug auf bakteriologische Reinigung den Mangel der Ablagerung ohne Fällmittel wieder ausglichen, so daß das Filtrat des durch Zusatz von schwefelsaurer Tonerde vorbehandelten und des nur durch Ablagerung vorgeklärten Rohwassers nahezu die gleiche Keimzahl aufwies.

Eine nachteilige Wirkung zeigte der Zusatz von schwefelsaurer Tonerde aber auf die Laufzeit der Filter, beziehungsweise ihre Leistung in bezug auf Menge. In der kalten Jahreszeit scheint die Ausfällung durch das Zusatzmittel zu langsam vor sich zu

ł) E. Götze, Wasserversorgung von Bremen. Journ. f. Gasbel. und Wasservers. 1907, S. 128.

²) R. Schröder, Erfahrungen mit der Verwendung von schwefelsaurer Tonerde für die Vorklärungszwecke im Betriebe des Hamburger Elbewasserwerks. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1913.

gehen, und infolgedessen gelangen größere Mengen desselben unverändert auf die Filter, was zur Folge hat, daß diese sich viel rascher verstopfen, als dies bei nur durch Ablagerung gereinigtem Rohwasser der Fall ist. Im Sommer dagegen wird durch die bei höherer Temperatur rascher einsetzende Wirkung des Klärmittels das Rohwasser reiner auf die Filter gelangen, als dies bei der Ablagerung ohne Zusatzmittel der Fall ist, wodurch sich die Laufzeit der Filter im Sommer tatsächlich etwas erhöht. Dadurch wird jedoch der Ubelstand der erheblichen Verminderung der Laufzeit im Winter nicht ausgeglichen, abgesehen davon, daß die Reinigung und Wiederinstandsetzung der Filter im Winter weit umständlicher ist als im Sommer.

§ 12. Sandfilter.

Der Vorgang bei der Sandfiltration besteht im wesentlichen darin, daß man das Rohwasser eine Sandschicht von einer gewissen Mächtigkeit passieren läßt. Hierbei werden nicht nur die dem Wasser mechanisch anhaftenden Verunreinigungen, sondern auch die im Rohwasser enthaltenen Keime zum größten Teile zurückgehalten. Welche Reinigungswirkung hierbei erreicht wird, hängt lediglich von der Art der Filtrierung ab; jedenfalls ist es theoretisch möglich, durch Filtrierung absolut reines und keimfreies Wasser herzustellen, wie dies die Natur in den Eigenschaften des Grundwassers vorbildlich zeigt. Die Art und Weise, wie durch den Vorgang der Filtration die Ausscheidung der mechanischen Beimengungen sowie der Keime erfolgt, ist heute noch nicht völlig aufgeklärt. Es ist aber sicher, daß sich hier verschiedene Vorgänge teils mechanischer, teils biologischer Natur abspielen. Zunächst wird ein Teil der mechanischen Verunreinigungen schon deshalb zurückgehalten, weil deren Abmessungen größer sind, als die Poren der aus feinem Sande bestehenden obersten Filterschicht, so daß dieser Teil der Beimengungen in der letzteren zurückgehalten wird. Kleinere Beimengungen werden beim Durchgang durch die Poren infolge kapillarer Wirkung an deren Wänden festgehalten und verringern den Durchgangsquerschnitt, wodurch die reinigende Wirkung des Filters erhöht wird. Auf diese Weise bildet sich in den obersten Schichten und auf dem Filter eine sogenannte Filterhaut, auf welche die eigentliche reinigende Wirkung zurückzuführen ist. In der Filterhaut wird auch der Sitz für die biologischen Vorgänge zu suchen sein, welche die bakteriologische Reinigung des Rohwassers bewirken. Piefke²) und Frankel³) weisen insbesondere gewissen schleimbildenden Bakterien eine entscheidende Rolle zu, indem diese die Sandkörner der Oberfläche mit einer Art Gallerte umhüllen, an welcher die feinsten Teilchen des Schlammes, sowie die übrigen im Wasser befindlichen Kleinwesen und ihre Keime gewissermaßen kleben bleiben. Tatsache ist, daß bei vorsichtigem Filterbetrieb der größte Teil der im Wasser enthaltenen Kleinwesen zurückgehalten wird, während auf die Erlangung vollständig keimfreien Wassers nicht oder nur ganz ausnahmsweise gerechnet werden darf. Auf diese Weise erklärt es sich, daß ein frisch beschicktes Filter erst eine gewisse Zeit arbeiten muß, um eine genügende Reinigungswirkung erzielen zu können, das heißt: das Filter muß sich erst einarbeiten, bevor das Filtrat brauchbar wird.

Die Zeit dieses Einarbeitens hängt in erster Linie von den Eigenschaften des Rohwassers ab. Stark verschmutztes Rohwasser wird in verhältnismäßig kurzer Zeit

eine ausreichende Filterhaut bilden, während bei wenig verschmutztem Rohwasser, wie beispielsweise bei Seewasser, die Bildung einer Filterhaut oft Wochen braucht. Um das Filter bei der erstmaligen Beschickung nicht auf größere Tiefen zu verunreinigen, füllt man es vor der Inbetriebnahme mit reinem Wasser auf und hat es dadurch in der Hand, dem aufgebrachten Rohwasser die Geschwindigkeit vorzuschreiben, mit welcher dasselbe das Filter zu passieren hat.

Die Geschwindigkeit, mit welcher das Wasser das Filter durchläuft, nennt man Filtergeschwindigkeit oder Arbeitsgeschwindigkeit, und gibt sie meist in Millimetern für die Stunde oder in Metern für den Tag an, welch letztere Zahl gleichzeitig die tägliche Menge des Filtrats in Kubikmetern für einen Quadratmeter Filterfläche angibt.

Den Unterschied zwischen dem Rohwasserspiegel und dem Spiegel des Filtrats, nachdem dasselbe das Filter passiert hat, nennt man den Filter- oder Arbeitsdruck des Filters. Dieser Arbeitsdruck dient zur Überwindung der Bewegungswiderstände, welche dem Rohwasser beim Durchlaufen des Filters entgegenstehen. Die Filtergeschwindigkeit wird in der Regel zwischen 100 und 125 mm in der Stunde, oder 2,4 und 3,0 m im Tag angenommen. Der Arbeitsdruck soll nicht über 0,75 m oder höchstens bis 1,0 m ansteigen, weil sonst die reinigende Wirkung des Filters beeinträchtigt wird.

Die mittlere Arbeitsgeschwindigkeit der Filter von 16 deutschen Wasserwerken schwankt nach der in Fußnote 1 erwähnten Zusammenstellung zwischen 42 und 160 mm i. d. Stunde und betrug durchschnitttlich 83 mm. Die Fläche der 1892/93 ausgeführten Hamburger Filter ist unter Zugrundelegung einer Geschwindigkeit von 62,5 mm (1,5 cbm täglich für jedes qm) berechnet, weil bei dieser die feinen Beimengungen des Elbewassers am vollständigsten ausgeschieden werden, während z. B. das Wasser der Themse und ihrer Nebenflüsse bei London eine schnellere Filterung gestattet. — Die Geschwindigkeit, mit der sich das Wasser durch die Poren des Filtersandes bewegt, ist — je nach dem Gesamtquerschnitt der Poren — etwa das 3 bis 4 fache der Arbeitsgeschwindigkeit.

Läßt die Leistung des Filters trotz Einstellung der größten zulässigen Druckhöhe nach, so wird es außer Tätigkeit gesetzt, die Haut nebst der darunter liegenden 1,5 bis 3 cm starken Sandschicht mit scharfen, breiten Schaufeln abgeschält und sodann das Filter wieder angelassen. Um dieses Verfahren, welches je nach Beschaffenheit des Rohwassers, der Jahreszeit und der Bauart der Filter in Zwischenräumen von etwa 6 bis 80 Tagen erforderlich wird, ohne sofortige Erneuerung des Sandes mehrmals wiederholen zu können, muß die vorhandene Sandschicht eine bestimmte Stärke haben. Schwächer als 30 cm darf sie aber selbst unter günstigen Verhältnissen nicht werden, wenn nicht die Beschaffenheit des gefilterten Wassers leiden soll. Die Ablagerung der feinsten Schmutzstoffe und der Kleinwesen setzt sich nämlich bis zu einer gewissen Tiefe fort, und die dort angesiedelten Bakterien bewirken eine Umwandlung der fäulnisfähigen Stoffe in unschädliche, so daß das gefilterte Wasser auch in seiner chemischen Beschaffenheit wesentlich besser geworden ist. Je unreiner das Rohwasser, desto mehr werden jene Ablagerungen in die Tiefe befördert und desto stärker sollte die Sandschicht des Filters genommen werden.⁴)

Die bereits erwähnten Versuche von Frankel und Piefke haben zu der Er-

kenntnis geführt, daß Sandfilter nicht völlig »keimdicht« arbeiten, und daß der Grad ihrer Wirksamkeit sowohl von ihrer Anordnung, als auch von der Betriebsweise und der Filtriergeschwindigkeit abhängt. Da sich zugleich die Überzeugung immer mehr befestigte, daß das Oberflächenwasser als ein Hauptträger und Verbreiter von Krankheitskeimen anzusehen sei, so ergab sich das Bedürfnis einer behördlichen Überwachung des Betriebs der im Deutschen Reiche vorhandenen städtischen Filteranlagen. 1893 wurden deshalb »Grundsätze für die Reinigung von Oberflächenwasser durch Sandfiltration« aufgestellt und 1898 unter Mitwirkung hervorragender Hygieniker und Filtrationstechniker im Kaiserlichen Gesundheitsamt einer erneuten Prüfung unterzogen, die zu der folgenden Fassung führte:

Grundsätze für die Reinigung von Oberfläclienwasser durch Sandültration.

§ 1. Bei der Beurteilung eines filtrierten Oberflächenwassers sind folgende Punkte zu berück

sichtigen :

a)    Die Wirkung der Filter ist als eine befriedigende anzusehen, wenn der Keimgehalt des Filtrats jene Grenze nicht übersteigt, welche erfahrungsgemäß durch eine gute Sandfiltration für das betreffende Wasserwerk erreichbar ist. Ein befriedigendes Filtrat soll beim Verlassen des Filters in der Regel nicht mehr als ungefähr 100 Keime in 1 ccm enthalten ;

b)    das Filtrat soll möglichst klar sein und darf in bezug auf Farbe, Geschmack, Temperatur und chemisches Verhalten nicht schlechter sein als vor der Filtration.

§ 2. Um ein Wasserwerk in bakteriologischer Beziehung fortlaufend zu kontrollieren, empfiehlt es sich, wo die zur Verfügung stehenden Kräfte es irgend gestatten, das Filtrat jedes einzelnen Filters täglich zu untersuchen. Von besonderer Wichtigkeit ist eine solche tägliche Untersuchung:

a)    Nach dem Bau eines neuen Filters, bis die ordnungsmäßige Arbeit desselben feststeht;

b)    bei jedesmaligem Anlassen des Filters nach Reinigung desselben und zwar wenigstens zwei Tage oder länger bis zu dem Zeitpunkte, an welchem das Filtrat eine befriedigende Beschaffenheit hat;

c)    nachdem der Filterdruck über zwei Drittel der für das betreffende Werk geltenden Maximalhöhe gestiegen ist;

d)    wenn der Filterdruck plötzlich abnimmt;

e)    unter allen ungewöhnlichen Verhältnissen, namentlich bei Hochwasser.

§ 3. Um bakteriologische Untersuchungen im Sinne von § la veranstalten zu können, muß das Filtrat eines jeden Filters so zugänglich sein, daß zu beliebiger Zeit Proben entnommen werden können.    .....

§ 4. Um eine einheitliche Ausführung der bakteriologischen Untersuchungen zu sichern, wird das io der Anlage angegebene Verfahren zur allgemeinen Anwendung empfohlen.

§ 5. Die mit der Ausführung der bakteriologischen Untersuchung betrauten Personen müssen den Nachweis erbracht haben, daß sie die hierfür erforderliche Befähigung besitzen. Dieselben sollen, wenn irgend tunlich, der Betriebsleitung selbst angehören.

§ 6. Entspricht das von einem Filter gelieferte Wasser den hygienischen Anforderungen nicht, so ist dasselbe vom Gebrauch auszuschließen, sofern die Ursache des angelhaften Verhaltens nicht schon bei Beendigung der bakteriologischen Untersuchung behoben ist. Liefert ein Filter nicht nur vorübergehend ein ungenügendes Filtrat, so ist es außer Betrieb zu setzen und der Schaden aufzusuchen und zu beseitigen.

§ 7. Um ein minderwertiges, den Anforderungen nicht entsprechendes Wasser beseitigen zu können (§ 6), muß jedes einzelne Filter eine Einrichtung besitzen, die es erlaubt, dasselbe für sich von der Reinwasserleitung abzusperren und das Filtrat abzulassen. Dieses Ablassen hat, soweit die Durchführung des Betriebes es irgend gestattet, in der Regel zu geschehen: 1. unmittelbar nach vollzogener Reinigung des Filters und 2. nach Ergänzung der Sandschicht. Ob im einzelnen Falle nach Vornahme dieser Reinigung bzw. Ergänzung ein Ablassen des Filtrats nötig ist und binnen welcher Zeit das Filtrat die erforderliche Reinheit wahrscheinlich erlangt hat, muß der leitende Techniker nach seinen aus den fortlaufenden bakteriologischen Untersuchungen gewonnenen Erfahrungen ermessen.

§ 8. Eine zweckmäßige Sandfiltration bedingt, daß die Filterfläche reichlich bemessen und mit genügender Reserve ausgestattet ist, um eine den örtlichen Verhältnissen und dem zu filtrierenden Wasser angepaßte mäßige Filtrationsgeschwindigkeit zu sichern.

§ 9. Jedes einzelne Filter soll für sich regulierbar und in bezug auf Durchfluß, Überdruck und Beschaffenheit des Filtrats kontrollierbar sein; auch soll es für sich vollständig entleert, sowie nach jeder Reinigung von unten mit filtriertem Wasser bis zur Sandoberfläche angefüllt werden können.

§10. Die Filtrationsgeschwindigkeit soll in jedem einzelnen Filter unter den für die Filtration jeweils günstigsten Bedingungen eingestellt werden können und eine möglichst gleichmäßige und vor plötzlichen Schwankungen oder Unterbrechungen gesicherte sein. Zu diesem Behufe sollen namentlich die normalen Schwankungen, welche der nach den verschiedenen Tageszeiten wechselnde Verbrauch verursacht, durch Reservoire möglichst ausgeglichen werden.

§ 11. Die Filter sollen so angelegt sein, daß ihre Wirkung durch den veränderlichen Wasserstand im Reinwasserbehälter oder Schacht nicht beeinflußt wird.

§ 12. Der Filtrationsüberdruck darf nie so groß werden, daß Durchbrüche der obersten Filtrierschicht eintreten können. Die Grenze, bis zu welcher der Überdruck ohne Beeinträchtigung des Filtrats gesteigert werden darf, ist für iedes Werk durch bakteriologische Untersuchungen zu ermitteln.

§ 13. Die Filter sollen derart konstruiert sein, daß jeder Teil der Fläche eines jeden Filters möglichst gleichmäßig wirkt.

§ 14. Wände und Böden der Filter sollen wasserdicht hergestellt sein, und namentlich soll die Gefahr einer unmittelbaren Verbindung oder Undichtigkeit, durch welche das unfiltrierte Wasser auf dem Filter in die Reinwasserkanäle gelangen könnte, ausgeschlossen sein. Zu diesem Zwecke ist insbesondere auf eine wasserdichte Herstellung und Erhaltung der Luftschächte der Reinwasserkanäle zu achten.

§ 15. Die Stärke der Sandschicht soll mindestens so beträchtlich sein, daß dieselbe durch die Reinigungen niemals auf weniger als 30 cm verringert wird, jedoch empfiehlt es sich, diese niedrigste Grenzzahl, wo der Betrieb es irgend gestattet, auf 40 cm zu erhöhen.

§ 16. Es ist erwünscht, daß von sämtlichen Sandfilterwerken im Deutschen Reiche über die Betriebsergebnisse, namentlich über die bakteriologische Beschaffenheit des Wassers vor und nach der Filtration dem Kaiserlichen Gesundheitsamt, welches sich über diese Frage in dauernder Verbindung mit der seitens der Filtertechniker gewählten Kommission halten wird, alljährlich Mitteilung gemacht wird. Die Mitteilung kann mittels Übersendung der betreffenden Formulare in nur je einmaliger Ausfertigung erfolgen.

Diesen Grundsätzen ist eine Anlage beigegeben, welche eine Anleitung zur Ausführung der bakteriologischen Untersuchung enthält und zwar:

1.    zur Herstellung der Nährgelatine,

2.    zur Entnahme der Wasserproben,

3.    zum Anlegen der Kulturen,

4.    zur Züchtung der Keime.

Es ist nicht zu verkennen, daß die Überwachung des Filterbetriebes nach den vorstehenden Grundsätzen die Kenntnis des Filtervorganges erweitert und vertieft und dadurch betriebstechnische Fortschritte angebahnt und gefördert hat.

So hat beispielsweise Reinsch durch lb^jährige tägliche bakteriologische Untersuchung der Altonaer Filteranlage festgestellt, daß die Zahl der Keime im Ablagerungsbecken mit der Tiefe zunimmt, weil die Keime mit den Unreinigkeiten zu Boden sinken, daß daher mit dem Sinken des Wasserspiegels in solchen Becken eine Zunahme der Keime in dem auf das Filter gelangenden Wasser verbunden ist. Hieraus ergibt sich die Regel, in dem Ablagerungsbehälter einen möglichst hohen Wasserstand zu erhalten.

Piefke hat durch bakteriologische Beobachtungen ermittelt, daß offene Filter bereits nach 12 bis 18 Betriebsstunden, überwölbte dagegen erst nach D/2 bis 2 Tagen vorschriftsmäßiges Wasser liefern und daß die bakteriologische Untersuchung sicheren Aufschluß über den Eintritt der vollen Leistungsfähigkeit eines Filters gibt. Die Reinigungskraft der Filterhaut wechselt je nach ihrer Zusammensetzung erheblich, und zwar vermindert sich die Zahl der Bakterien in folgendem Verhältnis:

Bei einer Decke aus lehmhaltigem Schlamm ... 1:3324 »    » Algendecke

1:1403

»    » Decke aus eisenhaltigem Schlamm ... 1: 2526

Bei der Anordnung von Filteranlagen hat man darauf Rücksicht zu nehmen, daß die Filter von Zeit zu Zeit gereinigt werden müssen; es muß also stets mindestens ein Filterbett in der Reserve sein. Die Filter sind so anzulegen, daß der Zufluß des Rohwassers auf die Filter und der Abfluß des Filtrats in den Reinwasserbehälter mit natürlichem Gefälle erfolgt. Der Reinwasserhehälter ist bezüglich seiner Höhenlage so anzuordnen, daß der Wasserstand in demselben den zur Verfügung stehenden Arbeitsdruck selbst bei gefülltem Behälter nicht beeinträchtigt. Die Spiegelhöhen müssen also so angeordnet werden, daß das Filter auch bei gefülltem Reinwasserbehälter ungestört arbeiten kann. Ferner ist noch vorzusehen, daß die Filter sowie der Reinwasserhehälter behufs Reinigung entleert und die Filter vor der Inbetriebnahme mit Reinwasser aufgefüllt werden können.

Die Filter werden entweder als offene oder überdeckte Becken ausgeführt, und zwar kann die Überdeckung durch Überwölbung oder durch Überdachung erfolgen. Die offenen Filterbecken haben den großen Vorzug der bequemen Zugänglichkeit und Handhabung, sie haben dagegen den Nachteil, daß sie in der heißen Jahreszeit durch Algenentwicklung, in der kalten Jahreszeit durch Eisbildung leiden. Die überwölbten Filter sind gegen diese Temperatureinflüsse einigermaßen geschützt, doch kann auch hier bei strengen Wintern Eisbildung eintreten. Die überdachten Filter schützen gegen die Entwicklung von Algen und haben ebenfalls den Vorteil der bequemen Handhabung, sie bieten aber gegen Eisbildung wenig Schutz. Bezüglich der Herstellungskosten wird das offene Filter erheblich billiger sein als das überwölbte und das überdachte. Es mag sich daher unter Umständen empfehlen, bei ein und derselben Anlage offene und überwölbte Filter anzuordnen, und zwar in der Weise, daß die überwölbten den geringeren Winterbedarf, die offenen dagegen den Mehrbedarf im Sommer zu decken bestimmt sind.

Auf Tafel VI sind einige Filteranlagen in ihrer Anordnung und teilweise auch in Einzelheiten dargestellt. Abb. la bis c zeigt die Reinigungsanlagen der Altonaer Wasserleitung mit durchweg offenen Filtern. Abb. 2 a bis c veranschaulicht die Filteranlage des Stralsunder Wasserwerks. Hier sind die Filter zum Teil überwölbt, zum Teil offen ausgeführt. Abb. 3 a bis e zeigt eine kleine Filteranlage für die Wasserstation Patsch der Brennerbahn mit überwölbtem Filter, Abb. 4a bis d die Filteranlage des Königsberger Wasserwerks mit überdachten Filtern und Abb. 5 die Abflußkammer eines Filters für die Reinigungsanlage in St. Louis.

Im einzelnen sind bei der Ausführung von Filteranlagen noch zu erörtern: die Größe und Anordnung der Filterbecken, der Aufbau des Filterbettes mit seinen Stützschichten und Sammelkanälen, die Vorrichtungen zum Einlassen des Wassers und die Höhe des Wasserspiegels im Filter, sowie die Vorrichtungen zur Regelung des Arbeitsdruckes und der Arbeitsgeschwindigkeit.

a) Größe und Anordnung der Filterbecken. Aus der Arbeitsgeschwindigkeit der Filter und der zu reinigenden Wassermenge ergibt sich die erforderliche größte Betriebsfläche, welcher noch ein bestimmter Zuschlag für die in Reinigung und Wiederauffüllung begriffenen Filter hinzuzufügen ist. Der Umfang dieses Anteils hängt von der kleinsten Betriebsdauer der Filter, von ihrer Größe und von dem Zeitaufwande der Reinigungsarheiten ab. Die Betriebsdauer kann in heißen Sommermonaten und bei trübem

Wasser bis auf 6 Tage hinuntergehen; was die Größe der einzelnen Filter anbetrifft, so nehmen ihre Kosten mit der Ausdehnung ab, weil dann auf die Flächeneinheit eine geringere Länge der Umfassungswände kommt. Große Filter haben aber einen starken Ausfall an der in Tätigkeit befindlichen Gesamtfläche zur Folge, wenn eines von ihnen ausgeschaltet werden muß. Filter von 700 bis 1200 qm für kleinere, von 1200 bis 2000 qm für mittlere und von 2000 bis 3500 qm Fläche für große Anlagen haben sich am zweckmäßigsten erwiesen *) ; im Durchschnitt kann man annehmen, daß von 10 Filtern nur 7 gleichzeitig tätig sind, während eines in Entleerung, eines in Reinigung und eines in Wiederauffüllung begriffen ist.

Abb. 75.

Abb. 76.

r-*—;1

F_

An Kosten der Umfassungswände wird nicht unwesentlich gespart, wenn die Filter gemeinschaftliche Mittelmauern besitzen. Soll die Gesamtlänge U der Mauern im Verhältnis zu der Gesamtfläche F am kleinsten werden, so hat man bei 2 Filtern (Abb. 75)

F — 2xy und U = 4x -f- 3y = éx -f-

dü

2x²

= 0; x¹ =

co loo

4xv

y

n -f- 1 ~2nTy'

und für 3 Filter (Abb. 76) x — ~ y, für n Filter x =

o

Abb. 77.

Abb. 78.

Begrenzung der Filter zu Leeuwarden. M. 1: 75.

Begrenzung der Filter zu Liverpool.

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Bei Anordnung der seitlichen Begrenzungen offener Filter ist zu berücksichtigen, daß senkrechte oder nahezu senkrechte Mauern zwar eine leichtere Loslösung der Eisdecke gestatten, aber ihre Entfernung schwieriger machen als geböschtes Pflaster, welches je-

3850 bis 4900 qm und ein mit

0 Eine Ausnahme bilden die Filter für Breslau (vier offene von Monier-Kappen überwölbtes von 4000 qm, welches jedoch durch Scheidewände in 4 ausschaltbare Teile geteilt ist); ferner diejenigen für Hamburg, wo 22 Becken von je 7650 qm ausgeführt sind. — Bei den Anlagen für

Berlin am Müggelsee halten die einzelnen Filter 2330 qm.

doch weniger wasserdicht ist. In Deutschland sind Mauern viel mehr üblich als in England und Holland, wo man ein auf kräftigem Tonschlag liegendes und in Mörtel verlegtes Pflaster aus natürlichem Stein oder aus hartgebrannten Ziegeln sehr häufig findet. Abb. 77 zeigt den Durchschnitt durch die Wandung eines der Filter zu Leeuwarden (Holland); in ähnlicher Weise sind die Hamburger Filter hergestellt, nur daß die Böschung noch flacher (1: 2) und daß eine 60 cm starke, an der Unterseite drainierte Klaibodenschicht mit einer 10 cm dicken Lage von gestampftem Ton vorhanden ist, auf welcher ein hochkantig gestelltes Pflaster aus hartgebrannten Ziegeln aufliegt⁵). — In England wird aus Ersparnisrücksichten die untere Böschung manchmal steiler hergestellt als die obere (Abb. 78), was wegen der teilweisen Aufhebung des Erddrucks durch den Filtersand und die Stützschichten auch zulässig erscheint. — Die Anordnung der Gewölbe überdeckter Filter mit den in die Gewölbescheitel eingefügten Lichtöffnungen zeigt Abb. 2 a bis c, Tafel VI ; Abb. 79 stellt den Schnitt durch den Karrgang eines solchen Filters dar.

Abb. 79.

Schnitt durch den Karrgang eines überwölbten Filters. M. 1: 500.

Werden mehrere Filterbecken

in einer Keihe angeordnet, so empfiehlt es sich, dieselben nicht in gleicher Höhe, sondern absatzförmig, entsprechend dem Gefälle der Abflußleitung anzulegen.

bj Das Filterbett mit den Stützschichten und Sammelkanälen. Das Filterbett besteht aus reinem Sande, welcher von möglichst gleichmäßiger Beschaffenheit sein und eine Korngröße von ł/₃ bis 1 mm haben sollte⁶). In der Regel ist man jedoch auf bestimmte Bezugsquellen angewiesen und muß dann etwaige Abweichungen in Gleichmäßigkeit und Größe durch vorsichtigen Betrieb zu ersetzen suchen. Im allgemeinen wird ein mit feinem Sande beschicktes Filter rascher betriebsfähig, verstopft sich aber auch schneller und die Reinigung * des schmutzigen Sandes ist schwieriger. Fast alle in der Natur vorkommenden Sandarten sind unrein und müssen vor dem Einbringen in das Filter gut durchgewaschen werden; insbesondere gilt dies von den stets mehr oder weniger lehmhaltigen Grubensanden. — Die Stärke der Filtersandschicht sollte aus den oben dargelegten Gründen auch bei sehr reinem Rohwasser nicht unter 0,5 m, wenn möglich aber lm betragen, um eine gewisse Sicherheit für den Betrieb und eine Gewähr für eine befriedigende Wirksamkeit des Filters zu erlangen.

Bezüglich der Körnung des Sandes gibt Götze⁷) für zwei in Bremen verwendete und bewährte Sandsorten den Anteil der verschiedenen Korngrößen bei grobem und feinem Sand wie folgt an:

103 %

105 %

Die Summe der Körperinhalte des ausgesiebten, also des in seine einzelnen Korngrößen zerlegten Sandes ist natürlich größer als der Körperinhalt des Gemisches. Es ergeben also 100 Einheiten des Gemisches in einem Falle 105, im anderen 103 Einheiten des gesiebten Sandes.

Man sieht aus den obigen Zusammenstellungen, daß die Körnchen von y₃ bis ²/₃ mm den Hauptanteil des Gemenges bilden.

Eine beträchtliche

über 1,00 mm von 1,00 »

» 0,65 »

0,50

» 0,35 unter 0.25

.......    15    %

» 0.25 >

Grober Sand:

Feiner Sand:

Die Stützschichten haben, soweit bis jetzt bekannt, keinen Einfluß auf den eigentlichen Vorgang des Filterns, sondern nur den Zweck, in ihrem unteren möglichst durchlässigen Teile die Kanäle zum Sammeln des gereinigten Wassers aufzunehmen und ihnen dieses zuzuführen, während der obere Teil allmählich in feinere Schichten übergeht und dadurch das Eindringen des Filtersandes verhindert. Diese feineren Schichten sind um so sorgfältiger herzustellen, je geringer ihre Stärke ist. In Königsberg, wo die Beschaffung von Kies mit besonderen Schwierigkeiten verknüpft war, folgen auf den Sand zunächst fünf Schichten in der geringen Dicke von 3, 3, 4, 5 und 8 cm und von der Größe eines Hirsekorns bis zu der einer Walnuß. Die letzte noch etwas gröbere Schicht richtet sich in ihrer Stärke nach der Höhenlage des Filterbodens, welcher in einzelne Rücken von je 4,4 m Breite mit einem Quergefälle 1:10 eingeteilt ist (Abb. 4 c, Taf. VI); auf dem Rückenscheitel ist sie nur wenige Zentimeter stark und wächst in der Nähe der in der Abflußrinne liegefiden Sammelrohre bis auf 25 cm. Hierdurch wurde die Kiesmenge herabgemindert und zugleich erreicht, daß die Wassermenge, welche sich nach den Sammelrohren bewegt, entsprechend ihrer Zunahme einen allmählich wachsenden Querschnitt vorfindet, den sie mit nahezu gleicher Geschwindigkeit durchfließt. Demgemäß wächst auch die Weite der aus einfachen Drainrohren hergestellten Sammelleitungen von 10 auf 15 cm; genau genommen müßte der Durchmesser am oberen Ende gleich Null sein und allmählich zunehmen, doch wurde mit Rücksicht auf etwa mögliche Sandablagerungen und die Abführung der Luft eine geringste Weite von 10 cm gewählt. Eine Versandung hat jedoch, wie durch Aufgraben nach achtjähriger Tätigkeit der Filter festgestellt wurde, nicht stattgefunden, auch fanden sich die Kieslagen noch völlig rein vor⁸). — Bei den Altonaer Filtern sind folgende fünf Schichten vorhanden: 3 von je 7 cm Stärke in Erbsen-, Bohnen- und Haselnußgröße; eine 14 cm hohe Schicht von Walnuß- und eine 21 cm hohe von Faustgroße. Die kleinen Sammelkanäle sind 19 cm, der Hauptkanal ist 57 cm hoch und ebenso breit; er ist nur 36 cm in die Sohle des Filters versenkt.

Höhe der Stützschicht erfordert neben den größeren Kosten für Kies usw. zugleich Mehrausgaben für Erdarbeiten und für die Umfassungswände, sowie eine größere Hub-

höhe des Wassers, ohne einen entsprechenden Nutzen zu gewähren. Vielmehr liegt die Gefahr vor, daß das Wasser sich zu lange Zeit in einzelnen Hohlräumen aufhält und dadurch die Vermehrung der aus der Sandschicht mitgerissenen Kleinlebewesen befördert. Götze empfiehlt folgenden Aufbau für das Filterbett:

1.    Steine, 100 bis 200 mm Größe am Kunde des Filters an der höchsten Stelle der Sohle 150 mm hoch, zunehmend bis zur tiefsten Stelle des Sammelkanals am Auslauf auf 450 mm ;

2.    faustgroße Steine zum Ausgleich der obersten Fläche;

3.    150 mm Kies von 30 bis 15 mm Korngröße;

» 15 »

4.    120 »

sogenannter Grand.

5.    30 »

Hierauf kommt die zwischen 60 und 120 cm Stärke schwankende, filtrierende

Sandschicht.

Schon Hagen hat darauf aufmerksam gemacht, daß die Unterstützung des Filtersandes sich auch durch übereinandergelegte Flachziegelschichten (jedoch mindestens drei) erreichen läßt. Ziegel gewöhnlicher Sorte sind aber im Verhältnis zu ihrer Länge und Breite zu hoch, um dem nassen Sande die Ausbreitung unter dem sehr flachen natürlichen Böschungswinkel zu gestatten. Dagegen würden Dachpfannen oder Schieferplatten geeigneter sein, wenn man von der Verengung der Durchgangsquerschnitte des Wassers absieht. Hierher gehört auch die Anordnung von Muir (Abb. 80), bei welcher Ziegel in Abständen von einer Steinbreite verlegt und durch eine Flachschicht mit offenen Fugen überdeckt sind. Dadurch entstehen Kanäle von rechteckigem Querschnitt, welche das gefilterte Wasser aufnehmen und es dem Sammelkanal zuführen. Eine solche

Abb. 80.

Abb. 81.

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Ziegelunterlage wurde zuerst bei dem New river-Wasserwerk zu London angewandt und hat später mehrfach Nachahmung gefunden, z. B. in Braunschweig (Abb. 81), Zürich und Warschau. Eine allmählich feiner werdende Lage von Kies zwischen der Oberfläche der Ziegel und dem Filtersande kann hier aber nicht entbehrt werden; diese ist bei dem erwähnten Londoner Filter 15 cm, in Braunschweig, wo sie aus vier verschiedenen Schichten besteht, 20 cm stark. Derartige Kanäle haben vor unregelmäßigen Schüttungen den Vorteil, daß das Wasser gezwungen wird, in vorgeschriebenen Richtungen zu fließen; es bleibt aber der Nachteil eines zu großen Querschnitts am oberen Ende und einer zu geringen Abflußgeschwindigkeit daselbst bestehen. — In Holland wendet man vielfach die am Meeresstrande in großer Menge vorkommenden Reste von Muschelschalen (sogenannten Muschelkies) zur Unterbettung des Sandes an (beispielsweise haben die Filter in Groningen 50 cm Sand, 30 cm Muschelschalen und 20 cm

groben Kies).

Eine sehr zweckmäßige Anordnung für die Sammlung und Ableitung des Wassers kann in der Weise getroffen werden, daß man als unterste Stützschicht mit Kies umhüllte Drainrohre verwendet und darauf das Filter aufbaut.

c) Höhe des Wassers im Filter und die Vorrichtungen zum Einlassen. Eine bestimmte Wasserhöhe im Filter ist schon zum Ausgleich zwischen dem Zufluß und der Lieferungsmenge des Filters, sowie zur beschleunigten Bildung der Filterhaut erforderlich. Bei nicht überwölbten Filtern ist es ferner wichtig, daß im Winter noch genügend Wasser unter der Eisdecke verbleibt und diese nicht die Filterhaut durch Aufsitzen beschädigt. Aus diesen Gründen muß die Wasserhöhe mindestens 0,9 bis 1,0 m betragen; bei den offenen Filtern pflegt sie in Deutschland eher noch etwas größer (etwa 1,20 m) zu sein, während sie in England und Holland vielfach niedriger ist. Die Erwärmung des Wassers in offenen Filtern wird gleichfalls durch die größere Wassertiefe herabgemindert; doch ist dieser Punkt weniger wichtig, weil die Temperaturzunahme infolge der kurzen Aufenthaltszeit des Wassers im Filter nicht erheblich ist (V₂ bis 2° im Sommer).

Die Vorrichtungen, welche das Wasser den Filtern zuführen, dürfen merkliche Strömungen, welche die wagerechte Oberfläche des Filtersandes beeinträchtigen würden,

in der Wasserschicht nicht auf kommen lassen. Viel-

Abb. 82.

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fach wird eine durch die Mitte des Filters gehende Rinne angeordnet, über deren Ränder das Wasser abfließt. In Abb. 82 ist diese, ebenso wie der Reinwasserkanal, aus Beton hergestellt und hat eine etwas Uber den oberen Rand vorstehende Fußplatte, auf welche das Wasser fällt, wenn bis zu dieser Höhe der Sand abgeschält ist. Der Sammelkanal ist durch einen der Zuflußstelle gegenüberliegenden Einsteigschacht zugänglich gemacht. Bei den Filtern für Stralsund (Abb. 2 a bis c, Taf. VI) verteilt sich das Wasser von dem Einlaufschacht aus Uber die Oberfläche des Sandes; bei anderen Anlagen (z. B. in Tegel) fällt das Wasser über den trompetenförmig gestalteten Rand des Einlaufrohrs, und der Sand ist an dieser Stelle durch eine Lage von Pfannen gegen Wegspülung gesichert.

Die Regelung des Wassereinlaufs geschieht in den meisten Fällen durch den Wärter, welcher den betreffenden Schieber entsprechend stellt; außerdem ist ein Überlaufrohr vorhanden, welches einen etwaigen Überschuß abführen kann. Besser ist die Regelung der zufließenden Wassermenge durch ein Schwimmerventil, welches den Zufluß bei Überschreitung eines bestimmten Wasserstandes selbsttätig abschließt, weil dadurch einem etwaigen Wasserverlust vorgebeugt und das Filter stets gefüllt gehalten wird i). Bei der in Abb. 4a bis d, Taf. VI dargestellten Anlage ist von jedem einzelnen Becken aus ein Rohr von etwa 2 cm Weite in gleichmäßigem Gefälle nach dem nahegelegenen Maschinenraum geleitet, wo es in ein senkrechtes Glasrohr endet, welches eine Marke für den gewöhnlich inne zu haltenden höchsten Wasserstand trägt. Hierdurch kann der Maschinenwärter jederzeit die Wasserhöhe beobachten und den Pumpenbetrieb danach regeln.

d) Vorrichtungen zur Regulierung des Arbeitsdruckes und der Filtergeschwindigkeit. Arbeitsdruck und Filtergeschwindigkeit hängen in der Weise zusammen, daß eine größere Filtergeschwindigkeit einen größeren Arbeitsdruck be-

!) Ein solches Schwimmerventil ist u. a. abgebildet im Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1892, S. 686 (Halbertsma, Über Filterregulierapparate und die Wasserleitung von Leeuwarden).

dingt, eine Erhöhung der Filtergeschwindigkeit also auch eine Vermehrung des Filterdruckes nach sich zieht. Da man in Rücksicht auf zuverlässigen Betrieb und Erreichung einer möglichst hohen Reinigungswirkung den Filterdruck nicht über ein gewisses Maß steigern darf, so wird man die Regulierung des Filterdruckes durch entsprechende Vermehrung oder Verminderung der Filtergeschwindigkeit bewirken.

Die einfachste Regulierung des Filterdruckes erfolgt durch Auf- oder Zudrehen eines in die Abflußleitung vom Filter eingebauten Schiebers.

Abb. 83.

Abb. 84.

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In den Abb. 83 und 84 sind solche Regulierungen mittels Schieber, die von Hand aus bewegt werden, dargestellt, und zwar zeigt Abb. 83 die einfachste Art, welche jedoch den Nachteil hat, daß man den Filterdruck nicht direkt erkennen kann, da in dem Spiegelunterschied h auch die Widerstände durch die Drosselung des Schiebers mit inbegriffen sind. In Abb. 84 ist ein Schacht zwischengeschaltet, und dieser ermöglicht es, den Filterdruck hx direkt erkennen zu lassen. Die Regulierung von Hand hat den Nachteil, daß sie gewissermaßen ruckweise erfolgt, und überdies kann man bei diesen Vorkehrungen die Filtergeschwindigkeit, als deren Maß die Abflußmenge anzusehen ist, nicht direkt bestimmen. Um dies zu ermöglichen, müßte noch ein Überfall oder eine sonstige Meßvorrichtung angebracht werden.

Man war deshalb in der Filtertechnik bemüht, selbsttätige Regulierungen auszubilden, welche bewirken sollen, daß mit steigendem Filterdruck die Filtergeschwindigkeit selbsttätig vermindert wird. Im nachstehenden sollen einige bei ausgeführten Filteranlagen angewendete Druckregulierungen näher beschrieben werden.

Für die Filter in St. Louis wurde die Regelung des Druckes in der an die Filterwand stoßenden Abflußkammer durch einen in senkrechter Richtung beweglichen Schieber vorgesehen, dessen Oberkante vom Wasser überströmt wird (Abb. 5, Taf. VI). Auch bei den Filtern für Leeuwarden ist ein Überfall vorhanden; zur besseren Regelung wird hier jedoch der Wasser stand der Kammer durch einen Schwimmer auf einen an der Zahnstange der Schützwinde befestigten Pegel übertragen. Da sich Schwimmer und Schütz um das nämliche Maß abwärts bewegen müssen, wenn die Überfallhöhe und damit die Arbeitsgeschwindigkeit des Filters gleich bleiben soll, so braucht jene Höhe nur festgestellt und dem Wärter mitgeteilt zu werden, der dann das Schütz von Zeit zu Zeit entsprechend zu stellen hat.

Eine andere Vorrichtung ist in Abb. 85 dargestellt. Der obere Teil des Abflußrohres ist auf dem unteren verschiebbar und wird durch eine mit Handrad bewegte Schraube eingestellt. Ist das Rohwasser von gleichmäßiger Beschaffenheit, so muß die

Überströmung des Randes stets in einer bestimmten Höhe stattfinden. Diese Höhe wird größer und dadurch leichter meßbar, daß man den Rand an einer Stelle ausklinkt und durch diese das Wasser eintreten läßt. — Bei der für die Filteranlagen zu Tegel und am Müggelsee getroffenen Einrichtung von Gill⁹) überfließt das gereinigte Wasser die

Abb. 86.

Abb. 85.

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Kante eines Überfalls in der vorher bestimmten Höhe h (Abb. 86); damit diese sich nicht ändere, überträgt ein Schwimmer den Wasserstand durch Kette und Kolie auf einen Zeiger t, und der Wärter hat durch Bewegung des Schiebers s (dessen Stellung durch tx angezeigt wird) dafür zu sorgen, daß der Zeiger stets auf einer Stelle bleibt; H ist dann die größte zulässige Druckhöhe. Hierbei ist vorausgesetzt, daß die Zusammensetzung des Rohwassers während des Betriebes sich nicht wesentlich ändert, was bei den Berliner Wasserwerken in bezug auf den Sinkstoffgehalt auch zutreffen dürfte. Bei Entnahme aus Gewässern mit stärkerem Gefälle sind die Schwankungen in der Beschaffenheit des Rohwassers jedoch oft recht erheblich; beispielsweise bewegte sich der Klarheitsgrad des Oderwassers, mit welchem die Breslauer Filter gespeist wurden, in den Jahren 1883 — 86 zwischen 15,2 und 62,8 (Monatsmittel). In solchen Fällen muß dann eine entsprechende Änderung der Arbeitsgeschwindigkeit des Filters und der Lage des Zeigers eintreten.

Eine selbsttätige, von Lindley für die Warschauer Filter angegebene (später von Götze in Bremen vervollständigte) Vorrichtung zeigt Abb. 87. Hier bewirkt ein Schwimmer SS, daß durch die Einlauföffnungen 0 0 stets die gleiche Wassermenge zum Abfluß gelangt; die tiefste Stellung des Schwimmers entspricht der größten Druckhöhe. Ein an der angedeuteten Kette hängendes Gegengewicht ermöglicht durch Änderung des Auftriebs eine anderweitige Einstellung der Abflußmenge.

Bei der für die Filteranlage in Worms angewendeten Vorrichtung (Abb. 88) wird die Druckhöhe durch Schraube und Handrad eingestellt, und der auf dem Spiegel des ungefilterten Wassers befindliche Schwimmer hat nur die Aufgabe, die Druckhöhe gleich groß zu erhalten.

i Beim Betrieb von Filteranlagen ist dafür Sorge zu tragen, daß man zu jeder Zeit für jedes einzelne Filter Betriebsdruck und Filtergeschwindigkeit übersehen kann. Beim Anlassen von neuen oder frisch gefüllten Filtern erfolgt deren Auffüllung mit

Abb. 87.

Abb. 88.

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reinem Wasser von unten, und zwar möglichst vorsichtig, um zu verhindern, daß sich Luftblasen in den oberen Sandschichten bilden. Diese Luftblasen haben den Nachteil, beim späteren Aufsteigen an die Oberfläche die Filterhaut zu zerreißen und dadurch die Wirkung des Filters zu beeinträchtigen.

Das Filtrat ist in regelmäßigen Zwischenräumen auf seine Reinheit und seinen Keimgehalt zu prüfen und das Wasser erst dann dem Versorgungsgebiet zuzuführen, wenn die Ergebnisse der Prüfung den Vorschriften genügen. Außer Tätigkeit gesetzte Filter sind vollständig vom Wasser zu entleeren, weil die Keime, welche im zurückgebliebenen Wasser enthalten sind, sich vermehren; auch wird durch diese Entleerung

Abb. 89 a U. b. Sackbagger mit Schwimmer zur Abschälung der Eilterhaut unter der Eisdecke. Abb. 89 a. Längenschnitt.

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Abb. 89 b. Seitenansicht.

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eine Durchlüftung der unteren Filterschichten herbeigeführt. Es kann Vorkommen, daß sich in den unteren Filter- und Stutzschichten durch Verschmutzung ein hoher Keimgehalt entwickelt; in diesem Falle ist das Filter auszubauen und gründlich zu reinigen.

Der Eintritt von anhaltendem Frostwetter im Winter erschwert die Reinigung der offenen Filter sehr, da auch nach Entfernung der Eisdecke und nach Absenkung des Wassers die Entfernung der oberen einfrierenden Sandschicht viele Arbeit verursacht. Man nimmt deshalb in Hamburg die Filterreinigung unter der Eisdecke mittels eines Schwimmbaggers (Abb. 89 a u. b) vor, indem ein Schwimmer von 700 kg Wasserverdrängung, der sich gegen die untere Fläche der Eisdecke legt und an welchem ein rechteckiger Baggerbügel mit eingespanntem Baggersack in zwei Hängeeisen hängt, an Seilen unter der Eisdecke auf dem Filter hin- und hergezogen wird. Die Schneide des Baggers räumt hierbei die Schlammschicht des Filters ab, welche der Baggersack aufnimmt. Am Ende seines Querweges durch das Filter wird der Sack entleert und um seine Arbeitsbreite weiter gerückt. Die erzielten Ergebnisse sollen befriedigend sein.

Der bei der Reinigung abgehobene schlammhaltige Sand wird in Haufen aufgesetzt und durch Karren aus dem Filter nach der Sandwäsche geschafft. Das Waschen des Sandes geschieht häufig mittels einer konischen, im Innern mit vorstehenden Eisen versehenen Trommel, welche langsam um die wagerecht liegende Achse gedreht wird (Bedarf IV2 bis 2 PS). Die weite Öffnung der Trommel nimmt den Sand auf, während von der andern Seite aus unter mäßigem Druck eine Anzahl von Wasserstrahlen eingeführt wird, so daß der Sand beim Vorwärtsrücken mit immer reinerem Wasser in Berührung kommt¹). Die Unterbringung des sehr schmutzig²) ablaufenden Wassers ohne vorherige Klärung stößt manchmal auf Schwierigkeiten; unter Umständen wird es möglich sein, es zur Düngung oder Berieselung anstoßender Grundstücke zu benutzen. — Der abgehobene Sand läßt sich besser waschen, wenn er eine Zeitlang in flachen Schichten an der Luft gelegen hat; auch ist die Reinigung eines Sandes von nicht zu feinem und rundem Korn leichter, als diejenige eines solchen von entgegengesetzten Eigenschaften, bei dem nicht selten eine Wiederholung der Wäsche erforderlich wird. — Die Kosten des Waschens betragen etwa 1,0 bis 1,50 M. f. d. cbm.

Gute Ergebnisse bei mäßigen Betriebskosten liefert das in Hamburg und neuerdings auch in Königsberg und Posen, sowie in Kiel nach dem Vorbilde der East London Water works in Hamburg eingeführte Sand wasch verfahren, bei welchem Wasserstrahlpumpen verwendet werden. Diese sind in einer Reihe von hintereinander aufgestellten gußeisernen Kästen angebracht. Durch die auf die Pumpen gesteckten Förderrohre wird das Gemisch von Sand und Wasser in hölzerne Rinnen übergeleitet, welche mit vielen eckigen Stiften versehen sind, um den abfließenden Strom möglichst zu zerteilen und die in den Strahlpumpen erzeugte wirbelnde und reibende Bewegung fortzusetzen. Durch den Wasserstrahl und die Rinnen wird der Sand zugleich aus einem Kasten in den nächstfolgenden und schließlich gereinigt in einen Sammelkasten befördert, wo der schon fast reine Sand durch entgegengerichtete Brausen nochmals durcheinander gewirbelt wird. Für die Reinigung des Abraumsandes der vorhandenen 18 Filter mit zusammen 137000 qm Fläche sind im ganzen 4 Waschplätze mit je 4 Wasserstrahlwäschen für je 4 cbm stünd-

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*) Filter und Dampf-Sandwäsche des Wasserwerks Liegnitz. Deutsche Bauz. 1880, S. 399. wasche des Wasserwerks zu Tegel. Glaser’s Ann. f. Gewerbe u. Bauw. 1886, II. S. 63.

2) Nach Piefke enthielt 1 kg der abgenommenen Deckschicht der Stralauer Filter vor der Wäsche 6420, nachher etwa 61 Mill. Bakterien. Die Sandwäsche erzeugte daselbst täglich 250 cbm Schmutzwasser, welches durch Zusatz von schwefelsaurer Tonerde geklärt wurde.

Abb. 90 a bis d. Wasserstrahl-Sandwäsche. Abb. 90 a. Längenschnitt.

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liche Leistung eingerichtet. Der Spülwasserverbrauch hei diesem Wasch verfahren, welcher etwa 20 chm auf 1 chm Sand beträgt, ist zwar höher als hei der Anwendung Waschtrommeln, es stellt sich aber der Aufwand an Kraft, sowie an Betriebs- und Unterhaltungskosten geringer als bei der Trommelwäsche. Abb. 90 a bis d zeigt Grundriß, Längsschnitt und Querschnitte einer solchen Wasserstrahl-Sand wasche.

Handbuch der Ing.-Wissensch. HL Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

Den Verlust an Rohwasser durch die Filtration einschließlich des Betriebes der Sandwäsche, jedoch ausschließlich des Wasserverlustes, der durch das Einarbeiten des Filters entsteht, kann man zu 3 bis 5 % des Rohwassers veranschlagen. Dementsprechend sind die Rohwasserpumpen in ihrer Leistungsfähigkeit größer anzuordnen als die Reinwasserpumpen.

Der Umstand, daß ein frisch gereinigtes Filter zunächst Wasser von zu hoher Keimzahl gibt nnd dieses daher laut § 6 der »Grundsätze« von der Verwendung auszuschließen ist, wodurch zeitweise erhebliche Wasserverluste entstehen, hat in Verbindung mit den Schwierigkeiten, welche die Beschaffenheit des Wassers der Weser bei häutig eintretendem Hochwasser der Erzielung eines Filtrates von genügender Reinheit bereitet, Götze in Bremen veranlaßt, eine doppelte Filterung einzuführen. Über diese Betriebsweise, die gewonnenen Ergebnisse und die erforderlichen Einrichtungen hat Götze im Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1896 berichtet. Aus dem Bericht, den beigegebenen Tabellen und zeichnerischen Darstellungen kann man entnehmen, daß der Gehalt des Weserwassers an Unreinigkeiten und Keimen in weiten Grenzen und außerordentlich schnell wechselt, daß die einfache Filterung bei ungünstigen Rohwasserverhältnissen nicht nur tage-, sondern wochenlang ein ungenügendes Ergebnis liefert, welches jedoch nach wiederholter Filterung in der Regel ein befriedigendes wird. Dagegen lassen die Mitteilungen auch erkennen, daß die zweite Filterung von geringer Wirkung bleibt, sobald die erste bereits eine annähernd ausreichende Reinigung des Wassers bewirkt hat. Es kommt sogar vor, daß die Keimzahl des zweimal gefilterten Wassers größer wird, was auf Keimbildung im Filter selbst und auf die Abgabe von Eigenkeimen des Filters an das Wasser zurückzuführen ist.

Hiervon abgesehen kann man nach Götze für die Nachfilterung unbesorgt sehr hohe Filtriergeschwindigkeiten in Anwendung bringen, wodurch es möglich wird, mit einem gegebenen Werk ohne Vergrößerung der Filterfläche 80 % der bei einfacher Filtration erreichbaren Menge doppelt gefiltert abzugeben. Die hierzu erforderliche Einrichtung bedingt, daß das Erzeugnis jedes einzelnen Filters durch Heber oder andere Leitungen auf ein beliebiges anderes Filter geleitet werden kaun. Die Triebkraft bildet das Gefälle des Wassers, welches dadurch gewonnen wird, daß man den Spiegel des Nachfilters um die erforderliche Druckhöhe absenkt.

Abb. 91 a U. b. Doppelfilter in Bremen.

Abb. 91a. Längenschnitt.

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Abb. 91a u. b zeigt unter Zugrundelegung der Bremer Anlage die Verbindung und Trennung zweier solcher Filter durch Rohrleitungen und Schieber.

Die Kosten der Filtration im engeren Sinne sind sehr verschieden. Sie wechseln nach der Beschaffenheit des Rohwassers und nach der Fördermenge. Die durchschnittlichen Jahreskosten der Filtration, auf 1 cbm Wasser bezogen, betrugen in Bremen:

Im Jahre 1894

1895

1896

1897

1898

1899

1900

Pfg./cbm

0,370

0,360

0,120

0,270

0,164

0,189

0,260

Im Jahre

1901

1902

1903

1904

1905

1906

Pfg./cbm

0,198

0,247

0,185

0,486

0,486

0,482

In Hamburg wurden beispielsweise folgende Werte erreicht: Im Jahre

Pfg./cbm 0,372 0,350 0,351 0,430 0,476

Man sieht, daß in Bremen durch die Einführung der Doppelfiltration im Jahre 1896 ein erheblicher Rückgang der Filtrationskosten erfolgt ist. In Hamburg ist die im Jahre 1906 einsetzende Steigerung der bis dahin ziemlich gleichmäßigen Filtrationskosten darauf zurückzuführen, daß von diesem Zeitpunkte ab Grundwasser (etwa iji der gesamten Wassermenge) zugesetzt wurde, wodurch die Fördermenge der Filter herabgesetzt wurde, ohne daß sich die Kosten der Filtration in demselben Maße vermindert haben. Die Kosten für das Berliner Filterwerk am Müggelsee, das sehr reines Seewasser zu filtrieren hat, werden mit 0,09 Pfg. angegeben.

Das Verfahren der Doppelfiltration, wobei das eine Filter als Vorfilter, das andere als eigentliches Fein- oder Nachfilter wirkt, ist in den letzten Jahren durch Puëch-Chabal¹) in der Weise weiter ausgebildet worden, daß an Stelle eines Vorfilters mehrere Grobfilter stufenförmig angeordnet sind. Die in Abb. 92 schematisch dargestellte Anordnung einer Filteranlage nach Puëch-Chabal zeigt vier stufenförmig angeordnete Vorfilter

1903

1904

1905

1906

1907

Abb 92.

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I, II, III, IV, die das zu reinigende Wasser der Reihe nach zu passieren hat. Der Übergang von Filter I nach Filter II erfolgt durch einen Überfall, ebenso der von Filter III nach IV, während der Übergang von II nach III durch einfache Überleitung erfolgt. Auf diese Weise wird das Wasser beim Passieren der Vorfilter durch die Überfälle durchlüftet und belichtet.

0 Köhler, Journal für Gasbel. und Wasservers. 1907. S. 282.

Das Filtermaterial ist in Filter I am gröbsten und nimmt bei den folgenden Filtern an Korngröße ab. Entsprechend der abnehmenden Korngröße sind die Filtergeschwindigkeiten auch verschieden zu wählen, und zwar für Filter I am größten, für Filter IV am kleinsten. Diese Änderung in den Filtergeschwindigkeiten wird durch entsprechende Vergrößerung der Filterfläche erreicht. Nach dieser Vorfiltration wird das Wasser noch über ein Feinfilter geführt, dem vornehmlich die Aufgabe der Reinigung des Wassers in bakteriologischer Beziehung zufällt. Die Filtergeschwindigkeit bei diesem Feinfilter kann unter Umständen größer gewählt werden, als sie sonst bei der einfachen Sandfiltration üblich ist, doch wird man sich diesbezüglich nach dem Keimgehalt des Rohwassers zu richten haben.

Die Anordnung der stufenweisen Vorfiltration scheint zweifelsohne geeignet, eine günstige reinigende Wirkung zu erzielen. Durch die Durchlüftung und Belichtung soll das Rohwasser hauptsächlich in bezug auf organische Bestandteile eine Besserung erfahren. In Frankreich sind Anlagen nach dem System Puëch-Chabal in größerem Maßstabe in einigen Pariser Vororten mit einer Tagesleistung bis zu 35000 cbm ausgeführt. Ebenso ist dieses System in Arles, Le Mans, Nantes und versuchsweise auch in London, Antwerpen usw. zur Ausführung gelangt. In Deutschland ist eine größere Anlage in Magdeburg¹) ausgeführt worden. Die bisher bekanntgewordenen Erfahrungen mit diesem System sind günstige, doch scheint es noch verfrüht, Uber die Wirkung und hauptsächlich über die Kosten dieses Verfahrens ein abschließendes Urteil zu fällen.

In Frankreich sind neuerdings von Miquel und Mouchet Versuche mit nicht überstauten Filtern vorgenommen worden; in Châteaudun wurde eine Versuchsanlage in größerem Umfange mit solchen nicht Uberstauten Filtern ausgeführt²). Die Ergebnisse dieser Versuchsanlagen sollen besonders in bezug auf bakteriologische Wirkung günstige sein, und auch die Anlage sowie der Betrieb dieser Filter soll sich billiger stellen als bei der gewöhnlichen Sandfiltration. In Deutschland sind derartige Anlagen noch nicht erstellt worden, so daß auch hier ein endgültiges Urteil noch nicht gefällt werden kann.

¹

Oelwein, Kühlschacht der Wasserleitung zu Iglau in Mähren. Zentralbl. d. Bauverw. 1890, S. 316. Der in Felshoden stehende Schacht hat 10500 cbm Inhalt, gleich dem 17fachen Tagesbedarf. Die Temperatur des aus der Nähe der Sohle entnommenen Wassers blieb im Sommer 6,8—9° G. hinter der des Oberflächenwassers zurück.    .

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

²

   C. Piefke, Aphorismen über Wasserversorgung. Zeitschr. f. Hygiene 1889, S. 128.

³

²)    Deutsche Vierteljahrsschr. f. öffentl. Gesundheitspflege 1891, S. 88.

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⁴

Eine Zusammenstellung der Stärke der Filterbetten und ihrer Stützschichten bei 23 deutschen Wasserwerken gibt Kümmel in der Deutschen Vierteljahrsschr. f. Gesundheitspflege 1891, S. 88. Von demselben Verfasser findet sich eine Darstellung der Querschnitte von 14 deutschen und 16 englischen Filtern im Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1891, S. 531. Danach wechselt die Stärke der Sandschicht zwischen 0,30 und 1,25 m, die der Stützschicht zwischen 0,30 und 1,23 m; das Mittel beträgt 0,80 und 0,79 m. — Die Schichtenstärke der holländischen Filter ist durchschUittlich geringer, siehe Halbertsma, Filteranlagen in den Niederlanden. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1892,^S. 43.

⁵

   F. Andreas Meyer, Die Filtrations-Anlagen der Stadtwasserkunst zu Hamburg. Deutsche Bauz. 1892, S. 519. — Die seitdem neu hinzugekommenen 4 Filter haben in der oberen Hälfte Betonplatten statt der Ziegelschicht erhalten; ihr Boden besteht aus 3 Lagen: unten Betonplatten, dann Tonpackung und darüber eine Ziegelrollschicht.

⁶

²)    Samuelson (Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1892, S. 660) hält Sand von 1 mm Korngröße am geeignetsten für Filterzwecke. In Königsberg ist sowohl gröberer Seesand wie feiner Grubensand zur Verwendung gelangt und in beiden Fällen ein guter Erfolg erzielt worden. Die Sandkörner bilden eben nur die Träger der eigentlichen Filterhaut, und es dürfte deshalb mehr auf Gleichmäßigkeit als auf eine bestimmte Größe der einzelnen Körner ankommen, zumal die Beschaffenheit des Rohwassers je nach den Jahreszeiten und den Wasserständen des Flusses wechselt.

⁷

   Betrieb von Oberflächen-Wasser werken. Weyl, Betriebsleitung städtischer Werke.

⁸

) Eine auf ähnlichen Grundsätzen beruhende Anordnung der Stützschichten behandelt Samuelson unter Betonung der Nachteile großer, von ruhendem Wasser angefüllter Hohlräume im Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1892, S. 660.

⁹

Glaser’s Annalen für Gewerbe u. Bauwesen 1886, S. 50. — Deutsche Vierteljahrsschrift für Gesundheitspflege 1891, S. 60.

§ 13. Schnellfilter.

Wie bei der Sandfiltration ausgeführt wurde, beruht die reinigende Wirkung des Filters auf der Filterhaut, die vorhanden sein muß, wenn das Filter ordnungsgemäß arbeiten soll. Während man den Aufbau des Filters vollständig in der Hand hat, ist man bei der Sandfiltration gezwungen, das Filter einige Zeit nutzlos arbeiten zu lassen, um die Bildung der Filterhaut zu ermöglichen. Je nach der Beschaffenheit des Rohwassers dauert die Bildung der Filterhaut kürzere oder längere Zeit, und man ist nicht in der Lage, auf diese Zeitdauer einen Einfluß zu üben.

Das Wesen der Schnellfiltration besteht neben der größeren Filtergeschwindigkeit darin, diese Filterhaut durch gewisse Vorkehrungen künstlich zu bilden und auf diese Weise das Filter in kürzester Zeit arbeitsfähig zu gestalten. Das einfachste und sicherste Mittel, die Filterhaut rasch zu bilden, ist der Zusatz von Fällmitteln, und auch hier hat sich die schwefelsaure Tonerde als vorzüglich geeignet erwiesen. In Amerika hat sich die Schnellfiltration, die in ihrer Anlage verhältnismäßig wenig Raum erfordert, sehr rasch eingebürgert, und mehr als 200 amerikanische Städte reinigen heute ihr Wasser durch Schnellfilteranlagen.

t) Dietmann, Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1909, S. 953.

²) L. Baudet, Filtres à sable non submerge'. Dunot 1908, Paris.

Das verbreitetste Schnellfilter, das auch in Deutschland und auf dem ganzen Kontinent Eingang gefunden hat, ist das Je wellfilter, das in Abb. 93 dargestellt ist. Der Vorgang bei der Anwendung des Jewellfilters ist folgender: Zunächst wird in einem besonderen Absitzgefäß dem Rohwasser schwefelsaure Tonerde zugesetzt und dasselbe nach kurzem Aufenthalt in dem Absitzbehälter auf das Filter geleitet.

Das Jewellfilter besteht aus einem Zylinder, der ein gewöhnliches Sandfilter mit verhältnismäßig hohen Filterschichten enthält.

zylindrischen Filters umgibt ein Hohlzylinder B, in welchen das Rohwasser bei A eintritt. Das eintretende Wasser steigt in dem Hohlzylinder empor und ergießt sich über den Rand N auf das Filter. Bemerkenswert ist, daß sich nicht nur die Filterhaut rasch bildet, sondern daß das sich in Flocken ausscheidende Tonerdehydrat noch auf 10 bis 20 cm in die Filterschicht eindringt und dadurch die Reinigungswirkung erheblich erhöht.

Nach Passieren des Filters tritt das gereinigte Wasser bei C aus. Ist das Filter nicht mehr arbeitsfähig, so wird es durch Rückspülung von unten unter gleichzeitigem Umrühren der Filterschicht durch das Rührwerk F gereinigt. Zum Zwecke der Rückspülung wird der Rohwassereintritt bei A und der Reinwasseraustritt bei C geschlossen, der Spülwassereintritt bei D und der Austritt bei E aber geöffnet. Das Spülwasser tritt unter Druck von unten in das Filter und gelangt über den Rand N desselben in den Zwischenraum B, aus dem es bei E abfließt. Sobald das bei E abfließende Wasser klar geworden ist, ist das Filter gereinigt und kann sofort wieder in Betrieb genommen werden.

In Deutschland sind Schnellfilter verschiedener Systeme in Betrieb, die im allgemeinen der Hauptsache nach auf demselben Grundsatz beruhen, dem Filter möglichst rasch eine Filterhaut zu geben und das totgearbeitete Filter durch Rückspülung unter gleichzeitigem Aufrühren der Filterschicht wieder arbeitsfähig zu machen. Bei den meisten dieser Filterkonstruktionen erfolgt der Durchgang des Wassers von oben nach unten, die Spülung im umgekehrten Sinne.

Eine Abweichung davon zeigt die Anordnung des Patent-Trommelfilters von Kröhnke, bei welchem der Eintritt des Rohwassers durch die Bodenflächen der horizontal gelagerten Trommeln, der Austritt des filtrierten Wassers durch die hohlen Achsen dieser Trommeln erfolgt. In Abb. 94 a bis c ist eine Filteranlage nach Kröhnke dargestellt, wie sie für die Stadt Lennep ausgeführt worden ist, und zwar in Abb. 94 a der

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Längenschnitt, in Abb. 94 b der Querschnitt und in Abb. 94 c der Grundriß der Anlage. Das Rohwasser wird aus einem Sammelbecken entnommen, ist also verhältnismäßig mit Sink- und Schwebestoffen nicht sehr belastet. Wie die Abbildungen zeigen, sind vier Filtertrommeln in einem gemauerten Behälter angeordnet. Die Bodenflächen der Trommeln sind siebartig durchlöchert, und diese Siebe bilden den äußeren Abschluß der

Abb. 94 a bis C. Mlteranlage nach Kröhnke für die Stadt Lennep. M. 1 : 80. Abb. 94a. Längenschnitt

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beiden in jeder Trommel vorhandenen zwei Filterkammern, die mit Kies oder Sand von gleichmäßigem Korn gefüllt und durch eine mittlere Reinwasserkammer getrennt sind, so daß die Filterfläche jeder Trommel aus der Summe beider Trommelbodenflächen besteht. Die Trommeln sind auf einer drehbaren Hohlachse befestigt, durch welche der Abfluß des gereinigten Wassers aus der Reinwasserkammer der Trommel nach dem Reinwasserbehälter stattfindet. Die Reinigung der Filter erfolgt in der Weise, daß man reines Wasser durch die Hohlachse unter gleichzeitiger Umdrehung der Trommel in die Filterkammer einläßt, wodurch der Filterkies oder Sand gewaschen wird. In Lennep arbeiten die Filter mit einer Filtergeschwindigkeit von 3 bis 4 m in der Stunde, so daß also die bakteriologische Leistung verhältnismäßig nur eine geringe sein kann.

Neben diesen Filtern sollen noch die Wormser Sandplattenfilter und die Kurkaschen Steinzylinderfilter erwähnt werden, doch sind dieselben nur in geringem Umfang zur Verwendung gelangt.

Auch gewöhnliche Sandfilter können durch entsprechende Wahl der Form und Größe des Filtermaterials und durch Rückspulung zur Schnellfiltration hentitzt werden.

§ 14. Ausscheidung der im Wasser gelösten Stoffe.

Das Wasser und insbesondere das wegen seiner sonstigen vorzüglichen Eigenschaften für die Zwecke der Wasserversorgung bevorzugte Grundwasser enthält häufig Stoffe gelöst, die seine Verwendbarkeit zu manchen Zwecken beeinträchtigen, oder durch aggressive Eigenschaften die mit dem Wasser in Berührung kommenden Materialien, wie Rohre, Behälterwände usw., gefährden. Zu diesen Stoffen gehören die löslichen Bikarbonate, die in der Härte des Wassers zum Ausdruck kommen, das Eisen, das zeitweise an Kohlensäure, zeitweise aber auch an Huminstoffe gebunden erscheint, das Mangan und endlich die freie Kohlensäure und Schwefelwasserstoff. Der Gehalt an Huminstoffen gibt dem Wasser unter Umständen eine gelbliche oder gelblichbraune Färbung, mit der auch meist ein unangenehmer, mooriger Geschmack verbunden ist. Da Schwefelwasserstoff und die durch Huminstoffe verursachte Färbung immer nur in Begleitung eines größeren oder geringeren Eisengehaltes auftreten, so soll die Ausscheidung dieser Stoffe gleichzeitig mit der Enteisenung behandelt werden.

Die heutige Technik ist in der Lage, die sämtlichen hier genannten Stoffe aus dem Wasser zu entfernen, oder den Gehalt an diesen Stoffen wenigstens so weit zu vermindern, daß ihre Anwesenheit nicht mehr störend in die Erscheinung tritt.

1.    Enthärtung des Wassers.

Die Härte des Wassers ist, wie bereits in Kap. I, § 4 näher dargelegt, zwar für die Verwendung zu gewerblichen und industriellen Zwecken von großer Bedeutung, spielt aber innerhalb ziemlich weiter Grenzen für die Eignung des Wassers zu Trink-und häuslichen Zwecken keine ausschlaggebende Rolle. Infolgedessen wird bei der Verwendung von mittelhartem oder auch hartem Wasser davon abgesehen, den Gehalt an Kalzium- und Magnesium Verbindungen zu vermindern, und man überläßt diese Behandlung, die Enthärtung des Wassers, jenen Verbrauchern, welche auf weiches Wasser angewiesen sind. In Rücksicht darauf, daß die heute bekannten Methoden der Enthärtung im großen durchweg umständlich und kostspielig sind, darf man annehmen, daß auch in der nächsten Zukunft von der Enthärtung des Wassers in zentralen Anlagen abgesehen und dieselbe den einzelnen Verbrauchern überlassen bleiben wird.

Die Enthärtung des Wassers erfolgt heute * hauptsächlich, ja man könnte fast sagen, ausschließlich durch Zusatz von Atzkalk und Soda, oder auch Ätznatron; für die Durchführung des Verfahrens sind eine ganze Anzahl von Apparaten und Methoden in Gebrauch, deren Aufzählung hier aber zu weit führen würde.

2.    Ausscheidung von Eisen.

Das Eisen kommt im Wasser in der Regel als Eisenoxydul vor, welches entweder an Kohlensäure oder an Huminstoffe oder auch an Schwefelsäure gebunden ist. Durch eine intensive Mischung des eisenhaltigen Wassers mit Luft wird das Eisenoxydul in Eisenoxyd übergeführt, das im Wasser unlöslich ist und als solches ausfällt. Bei Beginn der Ausscheidung wird das eisenhaltige Wasser opalisierend, später milchig und schließlich fällt das Eisenoxyd in rostbraunen Flocken zu Boden. Je nach den Verbindungen, in welchen das Eisenoxydul im Wasser enthalten ist, und je nach der Zusammensetzung des Wassers in chemischer Beziehung ist das Eisen leichter oder schwerer ausfällbar und sind dementsprechend für die Behandlung des eisenhaltigen Wassers verschiedene Methoden anzuwenden.

Bei leicht fällbaren Eisen Verbindungen genügt die Durchlüftung, deren Zeitdauer man dem Eisengehalt anzupassen hat. Bei schwer fällbaren Eisenverbindungen und insbesondere bei Vorhandensein von Huminstoffen wird man aber zur Vorbehandlung des Wassers durch Zusatzmittel greifen müssen, als welche sich auch hier schwefelsaure Tonerde oder Alaun sehr gut bewährt haben. Der eisenhaltigem Wasser häufig eigentümliche Gehalt an Schwefelwasserstoff verschwindet bei der Belüftung, so daß zu dessen Ausscheidung besondere Vorkehrungen nicht erforderlich erscheinen. Die durch die Huminstoffe verursachte gelbliche oder bräunliche Färbung verschwindet bei der Verwendung von schwefelsaurer Tonerde oder Alaun als Zusatzmittel. In mehreren Fällen hat Verfasser diese Färbung ohne Zusatzmittel durch Aufbringung einer Schicht von Knochenkohle auf die Filterschicht der Enteisenungsanlage beseitigt.

Die Belüftung des Wassers erfolgt in offenen oder geschlossenen Anlagen. Bei ersteren wird das Wasser entweder durch einen Begenfall oder durch Rieselung in Tropfen aufgelöst und dadurch durchlüftet. Bei der geschlossenen Ent-eisenuugsanlage wird Luft dem Wasser zugepreßt und das Gemisch von Wasser und Luft dann durch besondere Filter gedrückt, welche das inzwischen ausgeschiedene Eisen zurückhalten.

Die offenen Enteisenungsanlagen haben den Nachteil, daß in der Regel eine doppelte Hebung des Wassers notwendig wird, da zunächst die Hebung des eisenhaltigen Wassers auf die Enteisenungsanlage der Förderung des Reinwassers nach dem Versorgungsgebiet vorausgehen muß. Die Anordnung der Enteisenungsanlage über dem Hochbehälter macht zwar diese doppelte Hebung nicht notwendig, hat aber den Nachteil, daß das eisenhaltige Wasser bis zum Hochbehälter gepumpt werden muß, wodurch in dem Zuleitungsstrang die Abscheidung von Eisen mit seinen unangenehmen Begleiterscheinungen auftritt. Ferner hat man in diesem Falle den Zuleitungsstrang ganz für sich zu behandeln und kann ihn nicht gleichzeitig als Hauptstrang des Verteilungsnetzes ausbilden oder zur Wasserabgabe benutzen. Dagegen haben die offenen Enteisenungsanlagen den großen, vom Standpunkt des Betriebes nicht hoch genug einzuschätzenden Vorteil, daß man die Wirkungsweise der Anlage fortwährend unter Augen hat und deshalb eine mangelhafte Wirkuug der Enteisenung durch Trübung oder Opalisieren des enteisneten Wassers sofort feststellen kann.

Bei den geschlossenen Enteisenungen entfällt zwar die doppelte Hebung, aber die Anlage gestattet nicht eine fortwährende Kontrolle der Wirkung, so daß die Gefahr besteht, daß bei mangelhafter Wirkung nicht genügend enteisnetes Wasser in das Verteilungsnetz gelangt und dort Ubelstände hervorruft. Der Hinweis, daß bei der geschlossenen Enteisenung das Wasser gewissermaßen besser geschützt ist, daß also die geschlossene Enteisenung in hygienischer Beziehung zuverlässiger ist, scheint nicht von Bedeutung, denn man kann unschwer auch die offenen Enteisenungsanlagen vor schädlicher Beeinflussung schützen. Mag die geschlossene Enteisenung auch wegen der einfachen Hebung und wegen der geringeren Raumerfordernisse bei kleineren Anlagen, insbesondere für Einzelversorgungen, vielleicht empfehlenswert erscheinen, so dürfte für größere Anlagen doch der offenen Enteisenung der Vorzug zu geben sein. Enthält das Wasser Schwefelwasserstoff, so ist die offene Enteisenung unter allen Umständen vorzuziehen.

Nach diesen allgemeinen Erörterungen sollen nachstehend Anordnungen von offenen und geschlossenen Enteisenungen an einigen Beispielen näher besprochen werden.

a) Offene Enteisenungsanlagen. Bei den offenen Enteisenungsanlagen erfolgt die Belüftung durch Regenfall nach Oesten oder durch Rieselung nach Piefke.

Abb. 95 stellt die Anordnung einer Enteisenung nach Oesten typisch dar.

Abb. 95. Enteisenung durch Begenfall (nach Oesten).

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Das Wasser fällt als feiner Regen etwa 2 m hoch aus der Brause B auf den Wasserspiegel des FiltersA⁷, dessen Wasserhöhe je nach der leichteren oder schwereren Fällbarkeit des Eisens kleiner oder größer angenommen wird und zwischen den Grenzen von 0,5 bis 2,0 m liegt. Es durchsinkt, nachdem die Flockenbildung des entstehenden Eisenoxydhydrats genügend vorgeschritten ist, das 30 cm starke Kiesfilter K, steigt als gereinigtes Wasser in der Reinwasserkammer B auf und fließt aus dieser durch das Rohr S zum Gebrauch oder in einen Reinwasserbehälter ab. In dem Maße, als sich Eisenschlamm auf und in dem Kiesfilter ablagert, steigt die Filter druckhöhe, bis der Wasserspiegel im Filter die Überlauföffnung U on m erreicht. Alsdann muß das Filter ge-(Dt^jjy|dlr|—n reinigt werden. Die größte Filterdruck-höhe beträgt 40 bis 50 cm, die Filtergeschwindigkeit durchschnittlich 1 m. Es wird bei dieser Einrichtung also mit großem Porenquerschnitt und geringer Filterdruckhöhe gearbeitet. Um das Filter zu reinigen, werden nach Absperrung von 8 die Schlammentleerung E und das Spülrohr H geöffnet. Das zugeführte Wasser fließt alsdann in die Reinwasserkammer R, dringt rückläufig durch das Filter K und fließt durch die Schlammentleerung E ab, indem es hierbei den Eisenschlamm fortfuhrt, dessen Ablösung von den Kieskörnern durch Umrühren des Filterkieses mit eisernen Haken befördert wird. Das poröse Kiesfilter erweist sich als sehr aufnahmefähig für größere Schlammengen; bei mittlerem Eisengehalt ist daher eine Reinigung in der Regel erst nach mehrwöchentlichem Betriebe erforderlich.

Die Vorzüge dieses Enteisenungsverfahrens bestehen in der Einfachheit der Anlage und in der Leichtigkeit der Filterreinigung. Insbesondere sind hervorzuheben die Unveränderlichkeit des Regenfalles und damit der Lüftung, die Beständigkeit der Filtermasse und ihre geringe Höhe, sowie die Art der Filterung, die nicht an der Oberfläche allein, sondern bis zu einer gewissen Tiefe in der Filtermasse stattfindet, endlich der Einfluß der Wasserhöhe auf den Filtervorgang. Es mag hierbei gleich einer eigentümlichen Erscheinung gedacht werden, welche an dem gelüfteten Wasser bei dem Vorgänge der Niederschlagsbildung zu beobachten ist. Nachdem sich das Wasser während des Niederfallens und infolge der Zerstäubung auf dem Wasserspiegel des Filters mit Luft gesättigt hat, behält es seine Klarheit zunächst noch bei; allmählich erst beginnt es sich zu trüben, und zwar anfänglich mit einem weißlichen Schein, der bald opalisierend wird; aber erst nach einem Zeitraum von */₂ bis l¹/^ Stunden färbt es sich gelb, und es scheiden sich unlösliche Eisenoxydhydratflocken aus. In diesem

Zustande kann das Wasser mit Erfolg und so gefiltert werden, daß der Eisenschlamm auf der Oberfläche des Filters zurückbleibt, nicht aber unmittelbar nach der Oxydation, wo sich das Eisen vermutlich noch in einem kolloiden Zustande befindet, der erst nach einem gewissen und nicht bei allen Wässern gleich großen Zeitraum in einen unlöslichen übergeht.

Abb. 96 a u. b.

Abb. 96 a. Querschnitt.

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Piefke läßt das Wasser zum Zwecke der Belüftung Uber Koks rieseln. Die Anordnung solcher Riesler ist in Abb. 96 a und b und Abb. 97 a und b dargestellt, und befindet sich der Riesler in Abb. 96 direkt über dem Filter, während in Abb. 97

mieden wird. Das Wasser fällt aus dem Zuleitungsrohr a auf ein Sieb b, aus dem es, in Tropfen aufgelöst, auf den mit Koks gefüllten Riesler c fällt. Die Koksfüllung ruht auf einem zweiten Sieb d. Nachdem das Wasser die Koksfüllung in Tropfenform passiert hat, sammelt es sich unter dem gelochten Boden d und gelangt durch das Ab-

Abb. 97 a u. b.

Abb. 97 a. Querschnitt.

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Vergleicht man die beiden Arten der Belüftung miteinander, so sieht man zunächst, daß bei der Belüftung nach Oesten das Wasser durch den Regenfall mit Luft gemischt wird. Die Zeit dieses Falles durch die freie Luft ist zu kurz, um die Eisenausscheidung zu ermöglichen, so daß sich dieselbe erst auf und in dem Filter vollziehen kann und so eine Zusetzung des Filters nach verhältnismäßig kurzer Zeit zur Folge hat.

Beim Durchgang durch einen in bezug auf Höhe und Querschnitt richtig bemessenen Riesler wird das Wasser aber so viel Zeit brauchen, daß die Eisenausscheidung bereits vollständig im Riesler erfolgen kann, so daß das nachgeschaltete Filter gewissermaßen nur als Reserve dient, um mechanisch mitgerissene Eisenflocken zurückzuhalten. Für die Ausscheidung des Eisens kommt das Filter nur dann in Betracht, wenn der Riesler nicht richtig wirkt und das Wasser noch mit geringem Eisengehalt auf das Filter gelangt. Dies kann eintreten, wenn bei der Verteilung des Wassers auf den Koks Unregelmäßigkeiten Vorkommen, so daß das Wasser nicht in Tropfen, sondern zum Teil im Strahl auf den Riesler gelangt und denselben durchläuft. Es ist daher beim Betrieb eines Rieslers auf die richtige Verteilung in Tropfenform auf dessen Oberfläche große Sorgfalt zu verwenden. Eine Unregelmäßigkeit in der Wirkung des Rieslers tritt aber für das Personal sofort in die Erscheinung, da das Wasser über dem Filter zu opalisieren beginnt.

Vergleicht man die Wirkungsweise des Regenfalls mit der der Rieselung, so kommt man zu dem Schlüsse, daß der Regenfall unter Umständen für die Enteisenung ausreichen kann, daß aber die Rieselung unter allen Umständen zuverlässiger ist. Weiter kann man bei der Rieselung, entsprechend dem größeren oder geringeren Eisengehalt, dem Wasser durch die Höhe des Rieslers einen längeren oder kürzeren Weg vorschreiben, während man beim Regenfall auch durch Vergrößerung der Fallhöhe nur einen ganz geringen Zuwachs an Zeit erreicht, welche das Wasser im freien Falle braucht, um zum Filter zu gelangen. Diesen Vorzügen des Rieslers ist es wohl zuzuschreiben, daß derselbe in verschiedenen Formen der Ausführung für die Enteisenung in größerem Umfange zur Anwendung gelangt ist als der Regenfall.

Abb. 98a u. b stellt den Riesler dar, wie ihn der Verfasser auf Grund langjähiger Erfahrung zur Ausführung gebracht hat. Aus dem Zuleitungsrohr a tritt das Wasser in den Behälter 6, dessen Boden als Sieb ausgebildet ist. Von hier aus tritt es in Tropfenform auf den mit Koks gefüllten Riesler c und sammelt sich, nachdem es den letzteren und den Siebboden d passiert hat, in dem unteren Raum e, von wo es durch den mit einem Schieber verschließbaren Abgang i auf das Filter gelangt. In der Mitte des Rieslers befindet sich ein gelochtes Rohr g und seitlich Lüftungsrohre h, wodurch die Belüftung des Rieslers durch den unteren Siebboden erfolgt. Hat sich in dem Riesler Eisenschlamm in solcher Menge abgesondert, daß der Riesler nicht mehr regelmäßig arbeitet, so werden die Stutzen i und f und die Belüftungsrohre h geschlossen, der Riesler von oben mit Wasser gefüllt und das Wasser einige Zeit stehen gelassen, um

Abb. 98 a. Ansicht u. Querschnitt.

Abb. 98 a U. b. Riesler.

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Die Charlottenburger Wasserwerke haben für das Wasserwerk Beelitzhof am Wannsee Riesler nach beifolgender Abb. 99 angewendet, bei welchen statt der Koksfüllung ein Einbau mit Backsteinen zur Verwendung kam.

Die Stadt Berlin läßt bei ihren neuen Enteisenungsanlagen am Tegelersee das Wasser über Holzbretter rieseln. Der Erfolg dieser Anordnung ist in bezug auf Eisenausscheidung vollständig zufriedenstellend, doch sind Bedenken gegen die Verwendung von organischem, der Fäulnis ausgesetztem Material für solche Anlagen nicht ganz von der Hand zu weisen.

Die Enteisenungsanlage für das Versorgungswasser der Stadt Kiel¹), dessen Gehalt an Eisenoxydul anfänglich 2 bis 3 mg in 1 1, später 4 mg betrug, ist auf Taf. VII, Abb. 1 bis 5 dargestellt. Sie hat im Lüftergebäude 8 Schächte von je 25 qm Grundfläche, in welchen der Koks 3 m hoch auf eisernen Roststäben in angemessener Entfernung über dem Wasserspiegel zweier Absitzbecken ruht. Jedes Absitzbecken hat also vier Riesler. Das Wasser wird diesen durch Rinnen zugeführt und durch gelochte Wellblechdecken auf die Koksmassen verteilt. Jedes der beiden Absitzbecken nimmt den Abfluß der vier über ihm liegenden Riesler auf. Sie haben den Zweck, die Filter zu entlasten. Wenn z. B. die Pumpen die doppelte Menge, statt 300 cbm also 600 cbm liefern, so wird leicht Eisen aus der Koksschicht in solcher Menge durchgerissen, daß hinter dem Riesler sich 2 bis 3 mg in 11 befinden. Es ist anzunehmen, daß die Filter sich bei einem solchen Eisengehalt ohne Absitzbecken rasch totlaufen werden. Mit den Absitzbecken ist je ein überwölbtes Vorbecken in Sohlenhöhe verbunden. Jedes Vorbecken steht durch einen Poncelet-Überfall mit einer gemeinschaftlichen Entnahmekammer in Verbindung, aus welcher die gleichmäßige Verteilung auf die Filter mittels fünf kleiner vollständig gleicher Poncelet-Überfälle in fünf getrennte Schächte stattfindet.

Ein großer Teil des durch Lüftung ausgeschiedenen Eisenschlammes setzt sich bereits auf der rauhen Oberfläche des Kokses ab, ohne jedoch fest zu haften. Ein weiterer Teil bleibt auf dem Boden der Absitz- und Vorbecken liegen, so daß das nach den Filtern gelangende Wasser nur noch tye bis 74 des ursprünglichen Eisengehaltes besitzt.

Abb. 1, Taf. VII zeigt im Grundriß die Anordnung der Lüfter, der Vorkammern und Filter, Abb. 2 u. 3 das Lüfter- oder Rieslergebäude im Längen- und Querschnitt, Abb. 4 einen Querschnitt durch die Filter und das Schieberhäuschen. Die Betriebsdauer der Lüfter hängt wesentlich von dem Eisengehalt des Rohwassers ab. Bei 4 mg Eisenoxydul hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, die eine Hälfte der Lüfter nach Verarbeitung von rd. 100000 cbm durch kräftiges Spülen zu reinigen. In größeren Zeiträumen wird die Reinigung oder Erneuerung der Koksfüllung der Schächte erforderlich, wobei die Herausnahme der Füllung nötig ist. Ob man es vorzieht, den verschlammten Koks zu reinigen oder ihn zur Feuerung zu benutzen und durch neuen zu ersetzen, ist lediglich eine Geldfrage. Versuche, die Koksfüllung der Riesler durch Ziegelsteinpackung zu ersetzen, sollen sich in Kiel nicht bewährt haben. Zum Ein- und Auspacken der Füllung wurden nachträglich Doppeltüren in den Wänden der Riesler angebracht. Die inneren Türen bestehen aus Eisengittern, die äußeren aus Wellblech.

Die Filterung erfolgt von oben nach unten durch 70 cm Sand und 48 cm Packung aus Kies und Steinen von nach unten zunehmender Größe. Die Bedienung des Filters ist die gleiche wie bei einem Flußwasserfilter. Der Filtersand wird in einer Gruppe von Wasserstrahlpumpen gereinigt (Abb. 5a bis c, Taf. VII). Er wird zu ebener Erde nach der Einwurfsstelle gekarrt und fällt durch eine Schieberöffnung in einen Blechkasten, dessen Boden eine vierseitige Pyramide bildet. An deren unteren Spitze tritt ein kräftiger Druckstrahl in ein senkrechtes Rohr und reißt den Sand bis zur Mündung des Rohres im Boden einer Holzrinne empor.

Noch durch sechs ähnliche Blechkasten und Rinnen steigt der Sand auf und ab, ehe er mittels einer höher gelegenen Rinne auf einer Bühne anlangt, wo ihn Bretter zurückhalten, während das

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Abb. 100a U. b. Enteisenungsanlage des Wasserwerks Rathenow. Abb. 100a. Querschnitt.

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Wasser noch einmal durch eine Holzrinne in die ersten Kästen zurückgeführt wird. Das Schmutzwasser fließt durch seitliche Überfälle der Kästen in einen gemauerten Trog ab. Die Böden der Rinnen sind mit hervorstehenden Nägeln versehen, um ein Durcheinanderarbeiten des darin fließenden Sandes und Wassers zu begünstigen.

Abb. 101a U. b. Enteisenungsanlage für Freienwalde a. 0. Abb. 101a. Längenschnitt.

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In Abb. 100 a u. b ist die Enteisenungsanlage für das Wasserwerk in Rathenow dargestellt. Dieselbe besteht aus zwei Filterbecken mit je zwei Rieslern, von denen jeder für sich aus dem Betrieb ausgeschaltet werden kann. Die Reinigung der Filter erfolgt in der Weise, daß durch Rückspülung der Schlamm der obersten Schichten gehoben und durch die Schlammablaßrohre abgeleitet wird.

Abb. 101a und b stellt die Enteisenungsanlage für Freienwalde a. 0. dar, die nach Oesten (mit Regenfall) ausgeführt ist. Diese Enteisenungsanlage befindet sich in dem direkten Anschluß an die als Hochbehälter ausgebildete Reinwasserkammer, in welche das Wasser, nachdem es die Enteisenungsanlage passiert hat, eingeleitet wird, so daß in diesem Falle eine doppelte Hebung vermieden werden konnte.

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Abb. 101b. Querschnitt.

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24

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

Bei einer von Wessely ausgeführten Enteisenungsanlage für die Stadt Mährisch-Sternberg sind für den Einbau der kastenförmigen Riesler Vollglassteine nach Abb. 102a und b verwendet worden. Dieselben waren sehr gleichmäßig ausgeführt, so daß sich der Einbau ganz regelmäßig vollziehen ließ. Der Eisengehalt des Wassers schwankte hier zwischen 0,7 und 3,0 mg im 1. Die Anlage arbeitet sehr zufriedenstellend, und die Riesler sind schon nach ein bis zwei Tagen eingearbeitet, d. h. mit einer dünnen Schicht des ausgeschiedenen Eisens überzogen.

b) Geschlossene Enteisenungsanlagen. Von den verschiedenen Apparaten, welche für die geschlossene Enteisenung zur Verwendung gekommen sind, soll hier der

Apparat nach dem System Breda¹), der in Abb. 103 dargestellt ist, Erwähnung finden. Der Apparat besteht aus zwei Teilen, dem Kontaktbehälter A und dem Filter B. Der Kontaktbehälter A wird mit dem sogenannten Kontaktmaterial gefüllt, das aus einer Art Porzellankoks (Abfallmasse bei der Porzellanfabrikation) oder auch aus Lavakoks in verschiedenen, je nach den Verhältnissen wechselnden Körnungen besteht. Dieses Material zeichnet sich durch große Widerstandsfähigkeit und Scharf kantigkeit aus und enthält Poren nur an der Oberfläche, nich; aber im Innern, wie beispielsweise Koks, so daß ein dauerndes Anhaften von Schlamm und anderen Verunreinigungen ausgeschlossen ist. Das Filter B

Abb. 103.

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0 Fr. Bamberg, Über Grundwasserenteisenung mit spezieller Berücksichtigung des geschlossenen Systems. Gesundh. Ing. 1910, S. 147.

der es durch das Rohr d auf das Filter f gebracht wird. Nach Passieren des Filters tritt das Reinwasser durch den Ablauf e in das Druckrohr und von da nach dem Versorgungsgebiet. Die überschüssige Luft sammelt sich in der Haube c und wird durch das Luftventil k selbsttätig von Zeit zu Zeit abgelassen.

Die Reinigung des Kontaktapparates erfolgt in der Weise, daß man den Zulauf des Rohwassers und den Ablauf des Reinwassers schließt und Spülwasser bei i ein-treten läßt, welches das Kontaktmaterial und auch das Filtermaterial, letzteres unter Umdrehung des Rührwerkes g, wäscht. Der Schlamm aus dem Kontaktkörper wird bei hu der aus dem Filter hei h₂ abgelassen.

Der Druckverlust dieses Apparates beträgt bei frisch beschicktem oder gewaschenem Kontakt- und Filtermaterial 1 bis 2 m und steigt im Betrieb der zunehmenden Verschlammung entsprechend; sobald derselbe etwa 6 m erreicht hat, sollte die Spülung des Kontakt- und Filtermaterials vorgenommen werden.

Die Ergebnisse mit dem Apparat System Breda sind in bezug auf Eisenausscheidung, soweit die bisherigen Versuche ein Urteil zulassen, zufriedenstellend, dagegen kann Uber die reinigende Wirkung in bakteriologischer Beziehung kein abschließendes Urteil gefällt werden.

Zu den geschlossenen Anlagen gehört auch die Bastardpumpe von Jakobi mit Kiesfilter, wie sie für Einzelanlagen bei Hausbrunnen oder kleineren Rohrbrunnen ein-geführt worden ist.

Abb. 104 stellt eine solche Bastardpumpe P mit Kiesfilter F schematisch dar. Die Bastardpumpe ist eine einfach wirkende Kolbenpumpe mit zwei Kolben und K₂, von denen beim Hochheben der Wasserkolben Ky Wasser durch das Wasserventil W und der Luftkolben if2 Luft durch das Luftventil L ansaugt. Beim Niedergehen || der beiden an einer Stange befindlichen Kolben wird Wasser und Luft gemischt und mittels des Leitungsrohres a durch das Kiesfilter F gepreßt. Das gereinigte Wasser tritt unten aus dem Filter aus und gelangt durch das Leitungsrohr b entweder im Brunnenstock zum Auslauf, oder wird direkt in das damit zu versorgende Haus gedrückt. An der Kreuzungsstelle der beiden Rohrleitungen a und b ist p ein Vierweghahn H eingeschaltet, an den auch die Lei- pj tung c angeschlossen ist, die nach dem Auslauf A führt. Û Wird der Vierweghahn umgeschaltet, so läuft das mit Jp Luft gemischte Wasser aus der Pumpe im umgekehrten Sinne, also von unten nach oben durch das Filter und durch das Rohr c nach dem Auslauf A, so daß auf diese Weise von Zeit zu Zeit die Spülung des Filters erfolgen kann. Die Leitung g dient zur Ableitung der bei normalem Betrieb im Filter sich sammelnden Luft und wird bei Umstellung des Hahnes zwecks Spülung selbsttätig geschlossen.

Für kleine Anlagen mit geringem Wasserverbrauch kann unter Umständen eine Methode der Enteisenung dienlich sein, die erstmals bei der Wasserbeschafifung für die Berliner städtische Volksbadeanstalt in Moabit angewendet wurde. Hier hat man in

Abb. 104.

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den Brunnen, der zur Wasserlieferung dienen sollte, stark lufthaltiges Wasser eiugeftihrt, das sich beim Austritt aus dem Filter mit dem eisenhaltigen Grundwasser mischte. Der überschüssige Sauerstoff des eingeführten Wassers oxydiert das im Grundwasser enthaltene Eisenoxydul und bringt es als Einsenoxyd zur Ausscheidung. Voraussetzung dafür ist aber, daß man nach Einführung des lufthaltigen Wassers den Brunnen einige Stunden in Ruhe läßt, um den Enteisenungsprozeß vor sich gehen zu lassen ; hierauf kann man dem Brunnen eine größere Menge enteisnetes Wasser entnehmen. Beispielsweise würde bei einem Eisengehalt des Grundwassers von 2,5 mg im 1 1 cbm vollständig mit Sauerstoff gesättigtes Zuflußwasser genügen, um etwa 34 cbm Grundwasser zu enteisnen. Diese Methode hat jedoch den Nachteil, daß das ausgeschiedene Eisen zunächst den Untergrund in der Umgebung des Filters und mit der Zeit das Brunnenfilter selbst derart verschlammt, daß seine Wirksamkeit aufhört, also ein neuer Brunnen abgeteuft werden muß.

Ähnliche Erfahrungen hat man auch mit Mammutpumpen in eisenhaltigem Wasser gemacht, indem man durch die eingepreßte Luft ungewollt eine Enteisenung des Wassers in der Umgebung der Brunnen und damit eine Verschlammung derselben herbeigeführt hat.

Darauf dürfte es wohl zurückzuführen sein, daß sich diese Methode selbst für kleine Betriebe nicht einbürgern konnte und man in solchen Fällen vorzieht, ein Kiesfilter einzuschalten.

3. Ausscheidung von Mangan.

Das Mangan tritt als Bikarbonat oder als Sulfat im Wasser gelöst auf, aber fast nie allein, sondern stets in Gemeinschaft mit Eisen. In bezug auf Menge ist der Gehalt an Mangan im Wasser sehr wechselnd. Kleinere Mengen von Manganbikarbonaten scheiden sich durch energische Lüftung aus, und zwar ist in diesem Falle die Rieselung vorzuziehen. Das durch seine violette Farbe erkennbare Manganoxyd scheidet sich schon in den oberen Schichten des Rieslers aus, während die Ausscheidung von Eisen auch noch in den tieferen Rieslerschicbten erfolgt. Es kann und wird dies wohl damit Zusammenhängen, daß der Mangangehalt in diesem Falle ein erheblich geringerer ist als der Eisengehalt. Bei größerem Mangangehalt hat eine Rieselung über Braunstein gute Dienste geleistet. Bei dem Vorkommen von Mangan als Sulfat sind jedoch andere Methoden der Ausscheidung anzuwenden, von denen hier das Permutitverfahren genannt werden möge, welches im folgenden § 15 noch behandelt wird.

4. Ausscheidung der freien Kohlensäure.

Enthält Wasser freie Kohlensäure im Überschuß, so verleiht dieselbe dem Wasser aggressive Eigenschaften, die durch Zerstörung von Mauerwerk und Angreifen von Metallen, wie Blei und Eisen, in die Erscheinung treten. Bezüglich der zerstörenden Wirkung, welche die freie Kohlensäure auf einzelne Materialien auszuüben vermag, sei unter anderen Arbeiten auf die von Wehner¹), Klut²) und Scheelhaase²) hinge-

t) H. Wehner, Die Sauerkeit der Gebrauchswässer als Ursache der Rostlust, Bleilösung und Mörtelzerstörung, Frankfurt a. M. 1904, Verlag Jean Rohm, G. m. b. H.

²) Klut, Die Bedeutung der freien Kohlensäure im Wasserversorgungswesen, Gesundh. Ing. 1907, 30,

S. 517 u. 574.

wiesen. Wenn auch die eigentliche Ursache der aggressiven Wirkung der sogenannten »sauren« Wässer wissenschaftlich noch nicht ganz aufgeklärt sein mag, so scheint doch durch die Erfahrung festgestellt, daß solche saure Wässer durch Ausscheidung oder durch erhebliche Verminderung des Gehaltes an freier Kohlensäure ihre aggressiven Eigenschaften verlieren und nicht mehr zerstörend wirken. Für die Beurteilung des Gehaltes an freier Kohlensäure bezüglich der Menge ist zu berücksichtigen, daß nicht die gesamte Menge der freien Kohlensäure für die aggressive Wirkung in Betracht kommt, sondern daß ein gewisser Teil erforderlich ist, die im Wasser gelösten Bikarbonate im gelösten Zustand zu erhalten. Die Löslichkeit der Bikarbonate setzt einen gewissen Gehalt an freier Kohlensäure im Wasser voraus, und dieser Gehalt wird desto größer sein, je größer die Menge der gelösten Bikarbonate ist. Erst der Uberschuß der freien Kohlensäure über diese für die Erhaltung der gelösten Bikarbonate erforderliche Menge ist als »aggressive Kohlensäure« anzusprechen. Daraus erklärt sich ohne weiteres die durch Erfahrung bekannte Tatsache, daß derselbe Gehalt an freier Kohlensäure, der weichen Wässern aggressive Eigenschaften verleiht, harte Wässer vollständig harmlos erscheinen läßt. Tatsächlich sind bis jetzt aggressive Eigenschaften auch nur bei weichen, aber niemals bei harten Wässern beobachtet worden.

Für die Bestimmung der Menge der freien Kohlensäure, welche in jedem speziellen Fall als »aggressiv« in Betracht zu ziehen ist, wird auf die Arbeit von Dr. J. Tillmans und 0. Heublein¹) verwiesen.

Ist der Uberschuß an freier Kohlensäure gering, so genügt oft eine einfache Durchlüftung durch Regenfall oder Rieselung, um den Gehalt an Kohlensäure so weit herabzusetzen, daß das Wasser seine aggressiven Eigenschaften verliert. Ist der Gehalt an freier Kohlensäure aber erheblich, so muß das Wasser zwecks Ausscheidung bzw. Verminderung desselben besonders behandelt werden, und hierfür seien die nachstehenden drei Methoden erwähnt:

a)    Heyer²) in Dessau scheidet die freie Kohlensäure durch Zusatz von Chemikalien aus. Dieses Verfahren ist zuerst in Dessau und später auch in einer Reihe von anderen Städten mit Erfolg angewendet worden.

b)    Wehner (s. Fußnote 1 S. 372) verstärkt die Wirkung der in solchen Fällen nicht mehr ausreichenden gewöhnlichen Rieselung durch die sogenannte Vakuum-Rieselung und erzielt dadurch ebenfalls nahezu völlige Ausscheidung der freien Kohlensäure.

c) Die dritte Methode besteht darin, daß kohlensäurehaltiges Wasser über ein Filter von Marmorgries, also reinem, kohlensaurem Kalk, geleitet wird. Hierbei wird die freie Kohlensäure dadurch absorbiert, daß der kohlensaure Kalk (Marmor) in doppeltkohlensauren Kalk Ubergeführt wird und als solcher in Lösung tritt. Bei Anwendung dieser Methode verliert also das weiche Wasser seinen Gehalt an freier Kohlensäure, nimmt dafür aber an Härte zu.

Die beiden erstgenannten Methoden sind in den angezogenen Veröffentlichungen beschrieben. Für die Rieselung über Marmor soll auf die von Scheelhaase³) gegebene Beschreibung der Entsäuerungsanlage von Frankfurt a. M. und der vorausgegangenen Versuche verwiesen werden.

Gesundh. Ing.,

i) Über die kohlensauren Kalk angreifende Kohlensäure der natürlichen Wässer.

1912 Nr. 34.

2)    Ursache und Beseitigung des Bleiangriffs durch Leitungswasser, Dessau 1888, Verlag Paul Baumann.

³)    Die Entsäuerung des Frankfurter Stadtwaldwassers. Journ. für Gasbel. und Wasservers. 1909, S. 822.

In Frankfurt a. M. enthält das Grundwasser des Stadtwaldes 30 mg Kohlensäure im Liter bei einer Härte von ungefähr 1,5 deutschen Härtegraden. Die Entsäuerungsanlage wurde in einen bestehenden Hochbehälter eingebaut und besteht aus einem Vorfilter und einem Marmorriesler. Das Rohwasser passiert hier den Marmorriesler von unten nach oben, so daß man es mit einem vollständig überstauten Filter zu tun hat. Der Gehalt an freier Kohlensäure wird von 30 mg auf 2 bis 4 mg vermindert, die Härte um etwa 2 deutsche Härtegrade erhöht.

Verfasser dieses hat in Moresnet, wo das Wasserleitungswasser bei einem Gehalt von 26 mg freier Kohlensäure überaus aggressive Eigenschaften zeigte, diesen Ubelstand durch eine einfache Rieselung Uber ein Marmorfilter behoben, und zwar ohne vorhergegangene Lüftung oder Vorfiltration. Durch diese einfache Behandlung ist der Kohlensäuregehalt auch auf 2 bis 4 mg im Liter herabgesetzt, die Härte um etwa l¹^0 erhöht worden. Die dabei durchgeführten Versuche haben die besten Ergebnisse mit der Rieselung über nicht völlig Uberstaute Filter ergeben.

§ 15. Wasserreinigung durch Ozon und andere Verfahren.

Von den so überaus zahlreichen Verfahren und Apparaten, welche heute für die Wasserreinigung, insbesondere für die Enteisenung und Schnellfiltration, man möchte fast sagen in den Handel gebracht worden sind, soll hier nur noch das Ozon-und das Permutitverfahren Besprechung finden, da die übrigen Verfahren und Apparate auf Grund der im vorstehenden für die Enteisenung und Schnellfiltration gegebenen Richtlinien ohne weiteres kritisch gewertet werden können.

¹

Deutsche Bauz. 1896, S. 445. — Pippig, Journ. f. Gashel. u. Wasservers. 1896, S. 650.

²

Scheelhaase, Über Maßnahmen gegen die aggressiven Eigenschaften des Grundwassers, Deutsche Bauzeitung 1908. N. 24.

1. Das Ozonverfahren.

Die Eigenschaften des Ozons, Keime und insbesondere auch die pathogenen zu vernichten, ist seit langer Zeit bekannt, und Tyndall hatte bereits auf der Pariser hygienischen Ausstellung im Jahre 1895 eine solche Ozonisierungsanlage zum Zwecke der bakteriologischen Reinigung des Seine-Wassers aufgestellt. Später haben unter anderen in Frankreich de Frise, Abraham und Marmier, in Deutschland hauptsächlich Siemens u. Halske das Ozonisierungsverfahren weiter auszubilden und demselben praktisch verwendbare Gestaltung zu geben versucht. Dieses Zibl wurde erst erreicht, nachdem es möglich geworden ist, das Ozon auf einfachem Wege und verhältnismäßig billig herzustellen.

Heute wird das zur Verwendung gelangende Ozon aus der atmosphärischen Luft hergestellt, indem man diese in besonderen Apparaten der sogenannten stillen elektrischen Entladung aussetzt, wobei sich ein Teil des in der Luft enthaltenen inaktiven Sauerstoffs (0₂) in aktiven Sauerstoff (0₃), Ozon genannt, umsetzt. Bringt man das zu reinigende Wasser in feiner Verteilung mit einem Ozon-Luftstrom in Berührung, so oxydiert das Ozon einen Teil der vorhandenen organischen Bestandteile und tötet gleichzeitig die im Wasser enthaltenen Keime. Unter Umständen kann sich Ozon wieder in inaktiven Sauerstoff zurückbilden. Die Eigenschaft des Ozons, nicht nur die Keime zu töten, sondern auch organische Substanzen in kurzer Zeit zu oxydieren, läßt dasselbe auch für die Zwecke der Enteisenung Verwendung finden, und zwar besonders bei Vorhandensein von schwer fällbaren Eisenverbindungen, bei denen die Oxydation durch Lüftung zur Ausscheidung nicht mehr ausreicht. Der Verbrauch an Ozon für die Zwecke der Enteisenung ist meist ein sehr großer, da nicht nur die an Huminstoffe gebundenen Eisenverbindungen durch Oxydation ausgeschieden, sondern auch die vorhandenen organischen Substanzen oxydiert werden.

Ein anschauliches Bild der Anordnung einer Ozonisierungsanlage gibt die in Abb. 105 dargestellte, von Siemens u. Halske im Jahre 1898 in Martinikenfelde bei Berlin ausgeführte Versuchsanlage für Ozonbehandlung des Wassers.

Abb. 105. Versuchsanlage für Ozonbehandlung des Wassers in Martinikenfelde b. Berlin.

Rohwasser A

Beim Filtern : 1 » Reinigen :

» Einarbeiten : B » D

Hahnstellungen :

A u. D offen, B u. C geschlossen. A » Ci'» B »fD A » C

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Sterilisatioflsturm

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Das Rohwasser wurde der Spree entnommen und durch eine Schnellfilteranlage gereinigt, weil das Ozonverfahren für Abscheidung der Sink- und Schwebestoffe nicht in Betracht kommt. Aus dem Reinwasserbehälter wird das filtrierte Wasser in den Sterilisationsturm (nach de Frise) geführt, wo es, durch eine Brause in Tropfenform aufgelöst, über eine Steinpackung von Walnuß- bis Faustgroße rieselt. Unter dem Sterilisationsturm befindet sich der Reinwasserbehälter für das ozonisierte Wasser.

Das in dem Ozonapparat aus der vorher getrockneten Luft hergestellte Ozon tritt durch eine Leitung von unten in den Sterilisationsturm und durchstreicht, mit atmosphärischer Luft gemischt, die Steinpackung, wobei es mit dem durch letztere rieselnden Wasser in innige Berührung kommt. Die Ozonbildung erfolgt in dem dazu bestimmten Apparat durch Plattenpaare, zwischen denen die Luft der sogenannten stillen Entladung eines Wechselstroms von 10000 bis 15000 Volt Spannung ausgesetzt wird. Zwei solcher Plattenpaare erfordern zu ihrem Betriebe 1 PS und geben für die Pferdekraft-Stunde durchschnittlich eine Ozonmenge von 25 bis 30 g. Bei der Versuchsanlage wurden für die Sterilisation von 1 cbm Wasser 3,3 cbm ozonisierte Luft verbraucht, wobei der Ozongehalt 3,4 bis 4,0 g für 1 cbm Luft betragen hat. Die keimtötende Wirkung der Ozonbehandlung war bei der Versuchsanlage eine vollständig befriedigende.

Auf Taf. VII Abb. 6 bis 8 ist die in Schierstein a. Rhein für die Stadt Wiesbaden hergestellte Ozonisierungsanlage wiedergegeben, welche dazu dienen sollte, das dort in der Menge von ungefähr 125 bis 250 cbm in der Stunde gewonnene Grundwasser bakteriologisch zu reinigen. Die längs eines alten Rheinarmes ausgeführte Grundwasserfassungsanlage hat anfangs stark keimhaltiges Wasser ergeben, so daß eine Reduktion dieses Keimgehaltes durch Ozonbehandlung notwendig wurde. Nach verhältnismäßig kurzer Betriebsdauer hat sich die Beschaffenheit des Grundwassers jedoch dahin geändert, daß der Eisengehalt beträchtlich zunahm, der Keimgehalt aber so gering wurde, daß eine weitere Ozonbehandlung zur Verminderung desselben nicht mehr erforderlich schien, infolgedessen der Betrieb der Ozonisierungsanlage eingestellt wurde.

Der für die Ozonerzeugung' und den Betrieb der Wasser- und Luftpumpen erforderliche elektrische Strom wird von zwei Lokomobilen A erzeugt. B sind Gleichstrom-, G Wechselstrommaschinen, R Transformatoren. D sind mit Elektromotoren betriebene Wasserpumpen, S die ebenfalls mit Elektromotoren betriebenen Luftpumpen. Q stellen die Ozonapparate, T die Trockenapparate für Luft und U die Sterilisationstürme dar. Das Wasser wird aus der Brunnenanlage durch die Pumpen D auf die Sterilisationstürme U gehoben, passiert dieselben durch Rieselung und sammelt sich dann als Reinwasser in dem Hauptsammelrohr V. Die ganze Anlage, mit Ausnahme der Ozonapparate, besteht aus zwei gleichen, symmetrisch angeordneten Systemen, und es ist Vorkehrung getroffen, daß der elektrische Strom sowie auch der Luftstrom nach Bedarf von der einen auf die andere Hälfte umgeschaltet werden kann.

Abb. 106. Anlage zur Wasserreinigung durch Ozon in Paderborn.

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Abb. 106 stellt in typischer Form die Ozonisierungsanlage in Paderborn dar, die noch heute im Betriebe ist uud zufriedenstellend arbeitet.

2. Das Permutitverfahren.

Nachdem von Gans¹) eingeführten Permutitverfahren wird Wasser, welchem gewisse Fremdkörper entzogen werden sollen, über Zeolithe geleitet. Das Permutitverfahren beschränkt sich nur auf die Ausscheidung dieser gewissen Fremdkörper, während für die Reinigung des Wassers von Schwebestoffen usw. durch besondere Filteranlagen vorher gesorgt werden muß, so daß dem Permutitfilter bereits gereinigtes Wasser zugeführt wird.

Zeolithe sind Tonerdesilikate, welche neben Alkalien oder Erdalkalien einen

mehr oder minder großen Gehalt an gebundenem Wasser enthalten. Die Bezeichnung Zeolith, zu deutsch Kochstein, ist darauf zurückzuführen, daß die Zeolithe beim Erhitzen das gebundene Wasser verlieren und sich dabei aufblähen. Alle Zeolithe haben in geringerem oder höherem Grade die Fähigkeit, ihre Alkalien gegen andere Basen umzutauschen, wenn sie mit einer Salzlösung der letzteren in Berührung treten. Die sonstige chemische und physikalische Beschaffenheit wird in keiner Weise geändert. Zeolithe finden sich in der Natur vor und werden auch künstlich dargestellt; diese künstlich hergestellten, je nach dem Zweck, dem sie dienen sollen, verschiedenen Zeolithe werden

!) R. Gans, Mitteil. a. d. K. Prüfungsanst. f. Wasservers. 1907, 8, 103. Deutsche Vierteljahrsschr. f. öffentliche Ges.-Pflege 1910, 42, 545.

Permutite genannt. Das Permutitverfahren wird heute, wenn auch noch in beschränktem Umfang, zur Enthärtung des Wassers und zur Ausscheidung von Eisen und Mangan angewendet.

Zur Enthärtung, das ist Ausscheidung von Kalzium und Magnesium, dienen die Natrium-Perm utite, welche ihren Gehalt an Natrium gegen das Kalzium und Magnesium des Wassers austauschen, wodurch das Wasser bis auf 0° enthärtet werden kann. Wenn der Natriumgehalt des Permutits nicht mehr wirksam ist, so wird das Permutit regeneriert, indem man über dasselbe eine Kochsalzlösung leitet, wobei das Natrium des Kochsalzes vom Permutit in Austausch gegen das früher aufgenommene Kalzium und Magnesium aufgenommen wird; hierdurch erhält das Permutit wieder seine frühere Zusammensetzung und kann von neuem zur Enthärtung verwendet werden. Zur Regenerierung des Permutits wendet man in Rücksicht auf den Preis in der Regel mit Petroleum denaturiertes Kochsalz an.

Zur Ausscheidung von 1 kg Kalk aus dem Permutit sind ungefähr 8 bis 10 kg Kochsalz erforderlich. Demnach betragen, bei einem Preis von 1,40 Mk. für 100 kg denaturiertes Kochsalz, die Kosten für Herabsetzung der Härte um einen deutschen Härtegrad an Kochsalz 0,14 Pfennige¹) für 1 cbm Wasser. Würde man demnach ein Wasser von 30 deutschen Härtegraden auf 15 deutsche Härtegrade enthärten, so würden die Kosten der für die Regenerierung der Permutitfilter erforderlichen Menge an Kochsalz 2,1 Pfennige für 1 cbm Wasser betragen.

Inwieweit die nach der Enthärtung im Wasser verbleibenden Natronsalze nachteilige Wirkungen erzeugen können, liegen Erfahrungen nicht vor.

Für die Enteisenung und Entmanganung werden Mangan-Permutite verwendet, die das Eisen oder Mangan als Eisenoxyd, beziehungsweise unlösliches Manganoxyd ausscheiden. Für die Ausscheidung von Mangan hat es sieb aber als zweckmäßig erwiesen, anstelle des Austauschverfahrens die Zeolithe in anderer Weise wirken zu lassen. Man stellt zunächst aus einem Natriumzeolith durch Überleiten von Man-ganchlorürlösung einen Manganzeolith her, behandelt diesen mit Permanganatlösung, wobei sich die Übermangansaure mit den Mangan-oxyden des Zeoliths zu teilweise noch höheren, in Wasser unlöslichen Manganoxyden umsetzt, die eine größere oxydierende Wirkung ausüben.

Die Regeneration des Mangan-Permutites erfolgt durch eine 2 bis 3prozentige Permanganatlösung; die Regenerationskosten beim Ent-manganungs- und Enteisenungsverfahren werden bei mittlerem Eisen- und Mangangehalt zu 0,2 Pfennige für 1 cbm Wasser angegeben.

Abb. 107.

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1912, Nr. 15.

i) Kriegsheim, Permutit und seine Verwendung zur Wasserreinigung. Hygienische Rundschau

Die Permutitfilter werden als offene oder geschlossene Apparate hergestellt. Abb. 107 zeigt ein geschlossenes Permutitfilter, wie es entweder für die Enthärtung oder für die Enteisenung und Entmanganung des Wassers Verwendung findet. In derselben Weise werden auch die offenen Permutitfilter ausgeführt.

C. Anlagen zur Aufspeicherung des Wassers.

§ 16. Allgemeines.

Im nachstehenden sollen die Anlagen behandelt werden, welche zur Aufspeicherung von Wasser für die Zwecke eines geordneten Betriebes von Wasserversorgungsanlagen dienen. Die eigentlichen Sammelbecken kommen hier nicht in Betracht. Die örtliche Lage, Höhenlage, sowie der Inhalt des Behälters sind in Kap. II erörtert worden; hier soll nur bemerkt werden, daß mit dem Inhalt des Behälters der wirklich nutzbare Inhalt gemeint ist, das heißt die Wassermenge, welche der Behälter nicht nur aufzunehmen, sondern auch wirklich abzugeben in der Lage ist.

Bezüglich der baulichen Ausführung unterscheidet man die Behälter in eingebaute oder Erdbehälter einerseits und in Behälter auf Unterbau oder Wassertürme anderseits. Die eingebauten oder Erdbehälter werden in Mauerwerk oder in Beton und in letzter Zeit auch vielfach in Eisenbeton ausgeführt. Bei Hochbehältern auf Unterbau wird der letztere in der Regel aus Mauerwerk, der eigentliche Behälter und die Dachkonstruktion jedoch aus Eisen ausgeführt. Die Anwendung von Beton für die Herstellung des Unterbaues ist nur in wenigen Fällen erfolgt, dagegen hat Eisenbeton in der letzten Zeit, hauptsächlich in Amerika, bei Behältern auf Unterbau vielfach Anwendung gefunden. In einzelnen Fällen, besonders für die Zwecke der gewerblichen Versorgung, ist an Stelle des massiven Unterbaues eine Eisenkonstruktion getreten, doch hat diese Art der Ausführung den Nachteil, daß die Maßnahmen zum Schutz des Behälters gegen Temperatureinflüsse sehr erschwert sind.

§ 17. Eingebaute Behälter.

Die zweckmäßigste Form für den Grundriß eines Behälters ist das Quadrat, weil bei diesem das Verhältnis der Fläche zum Umfang ein Maximum ist. Die quadratische Form bezieht sich nur auf die einzelne Kammer; sind zwei Kammern vorhanden, so erhält jede einzelne Kammer die quadratische, der Behälter im ganzen die rechteckige Form, wobei die eine Seite ungefähr doppelt so lang ist als die andere.

Im allgemeinen wird man für einen Behälter eine einzelne Kammer nur bei ganz kleinen Anlagen wählen, bei mittleren und größeren Anlagen jedoch den Behälter immer aus zwei Kammern bestehen lassen, um ohne Betriebsunterbrechung die beiden Kammern abwechselnd reinigen und untersuchen zu können. Den Behälterinhalt auf mehr als zwei Kammern zu verteilen, ist wirtschaftlich durchaus nicht zu empfehlen, weil zwei Kammern sehr viel weniger kosten als drei oder vier Kammern bei demselben Gesamtnutzinhalt. Auch in technischer Beziehung ist die Aneinanderschaltung von mehr als zwei Kammern umständlich und unvorteilhaft.

Bezüglich der Wassertiefe im Behälter ist zu erwägen, daß eine größere Tiefe eine geringere Grundrißfläche, aber infolge des erhöhten Wasserdruckes verstärkte Umfassungswände verlangt. Je nach der Form der Umfassungswände ist die Wirtschaft-

lieh günstigste Wassertiefe verschieden. Allgemeine Formeln für die Berechnung der günstigsten Wassertiefe können nicht gegeben werden; dieselbe richtet sich in der Hauptsache nach der Form der Umfassungswände und ist in jedem speziellen Fall, am besten durch Vergleichsrechnungen, zu bestimmen. Im allgemeinen wird man annehmen können, daß bei den gebräuchlichen Behälterkonstruktionen die günstigste Wasserhöhe zwischen 4 und 5 m liegt.

Im Interesse der Reinhaltung des Wassers und des Schutzes gegen Temperatureinflüsse kommen für die Zwecke der kommunalen Wasserversorgung nur gedeckte Behälter in Betracht. Offene Behälter können nur rein industriellen oder gewerblichen Zwecken dienen. Die Abdeckung erfolgt bei eingebauten Behältern durch Decken aus Mauerwerk oder Beton, bei Wassertürmen schützt das Dach desselben auch gleichzeitig den Behälterinhalt. Zum Schutz gegen Temperatureinflüsse empfiehlt es sich bei Wassertürmen, die Mantelfläche des Behälters durch Auf bringen einer besonderen Isolierschicht zu schützen, doch soll diese Isolierung erst nach wiederholter Füllung des Behälters aufgebracht werden, damit demselben Gelegenheit gegeben ist, die durch die Füllung hervorgerufenen elastischen Bewegungen zu vollziehen. Bei kleinen eingebauten Behältern mit geraden Seitenwänden erfolgt die Abdeckung am zweckmäßigsten durch Backstein- oder Betongewölbe zwischen eisernen Trägern. Bei größeren Anlagen erhalten die Kammern Zwischenwände, die als Widerlager für die Deckengewölbe dienen. Diese Zwischenwände können im Interesse der Materialersparnis bei größeren Anlagen Aussparungen erhalten, die oben, um das Auflager durchlaufend zu erhalten, durch Bögen geschlossen werden. Die eingebauten Behälter bekommen in der Regel zum Schutz gegen Temperatureinflüsse eine Erddeckung von 1,0 bis 1,5 m Stärke, die mit Rasen überdeckt wird. In der Decke werden Ventilationsrohre angeordnet, die eine Lüftung des Behälters ermöglichen, jedoch nach oben so abgeschlossen sein müssen, daß das Einwerfen von Fremdkörpern unmöglich gemacht ist.

Abb. 108.

Umfassungswand und Gewölbe des gemauerten Behälters in Halle a. S.

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Die Seitenwände werden entweder gerade als Stützmauern ausgeftihrt, oder man verlängert das Gewölbe der letzten Kappe und formt das Widerlager der Stützlinie entsprechend. Durch diese Anordnung wird der Materialverbrauch auf das Geringste reduziert, weil das Mauer werk so bemessen wird, daß es unter Einhaltung der zulässigen Beanspruchung die Stützlinie im mittleren Drittel einschließt, um ein Auftreten von Zugspannungen zu vermeiden. Abb. 108 zeigt eine gerade Umfassungswand, wie sie beim gemauerten Behälter in Halle a. S. zur Ausführung gelangt ist. Abb. 109 und 110 zeigen die Anordnung von Umfassungswänden, die nach der Stützlinie geformt sind, und zwar Abb. 109 eine derartige Ausführung in Backsteinmauerwerk, Abb. 110 eine solche in Stampfbeton. Bei der Ausführung in Backsteinmauerwerk wechselt die Mauerstärke absatzweise; die dadurch entstehenden Zwickel sind mit einem mageren Beton auszufüllen, um die äußere Leibung des Widerlagers kontinuierlich zu gestalten. Die Außenflächen der Kappengewölbe und der Widerlager erhalten einen rauhen, abgestrichenen Anwurf mit Zementmörtel, um den Wasserabfluß zu erleichtern. Die Entwässerung der Kappen an den Widerlagern kann bei entsprechender Uberdeckung ohne Bedenken nach dem Innern des Behälters erfolgen, wie Abb. 109 zeigt. Im übrigen ist

die sich sammelnde Menge an Sickerwasser bei gepflasterter oder gut mit Rasen überdeckter Oberfläche der Anschüttung so gering, daß man von dessen Abführung in das Innere des Behälters auch absehen kann. Werden Behälter an Bergabhängen ausgeführt

Abb. 109.

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oder schneiden solche in das Grundwasser ein, so empfiehlt es sich, an der Bergseite und den beiden dazu senkrechten Seiten Sickergräben anzulegen und so das Sickerund Grundwasser abzuleiten.

Beim Behälter für das neue Wasserwerk der Stadt Leipzig sind, wie Abb. 111 zeigt, die den Kappen der Decke parallelen Umfassungswände als Verlängerung des Gewölbes, die Umfassungswände senkrecht dazu als Stützmauer ausgebildet.

Abb. 111. Behälter für das neue Wasserwerk zu Leipzig. M. 1: 180.

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Die Sohle des Behälters wird in den meisten Fällen, auch dann, wenn die Umfassungswände aus Backsteinen hergestellt werden, in Beton ausgeführt. Um die Sohle zuverlässig wasserdicht zu machen, empfiehlt es sich nach den Erfahrungen des Verfassers, auf die Betonschicht der Sohle von etwa 0,30 bis 0,40 m Stärke eine Backsteinrollschicht satt in Zementmörtel zu legen, wobei darauf zu achten ist, daß die vertikalen Fugen vollständig mit Mörtel ausgefüllt sind. Auf diese Kollschicht wird dann der eigentliche Zementverputz, der die Sohle wasserdicht machen soll, aufgebracht. Ebenso wird die Innenseite der Decke und Wände mit einem wasserdichten Zementverputz versehen.

Abb. 112.

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~    || ■ Austritt

Ist der Baugrund gewachsener Fels, so kann zuerst die Sohle des ganzen Behälters, von der Rollschicht abgesehen, eingebracht und können darauf die Umfassungsund Zwischenwände aufgesetzt werden, wie dies, unabhängig von der Beschaffenheit des Baugrundes, in der Regel bei Behältern, die in Eisenbeton ausgeführt werden, geschieht. Bei nicht felsigem Baugrund aber empfiehlt es sich, wie die Abb. 109 und 110 zeigen, sowohl die Umfassungswände als auch die Zwischenwände für sich zu fundieren und die Sohle nachher einzubringen, wenn die Wände, der verschiedenen Belastung entsprechend, sich gesetzt haben. Würde man, besonders bei ungleichmäßigem Baugrund, die Sohle als durchgehende Platte zuerst ausführen und die Umfassungs- und Zwischenwände dann daraufsetzen, so könnten die dadurch in der Platte hervorgerufenen Zugspannungen sehr leicht zu Rissen in derselben führen.

Um dies zu vermeiden, muß man, wenn die Ausführung einer durchgehenden Fundamentplatte aus anderen Gründen, wie in Rücksicht auf Wasserhaltung und dergl., erforderlich ist, diese Platte durch eine eingelegte Eisenkonstruktion entsprechend armieren.

^ Eintritt

Die Zuführung und die Ableitung des Wassers sollen so angeordnet werden, daß das eintretende Wasser sich nach dem Ablauf zu

bewegt, wodurch das Abstehen des Wassers verhindert wird. Um dies zu erreichen, wird die Behälterkammer durch Zwischenwände, welche gleichzeitig die Deckengewölbe tragen, in verschiedene Abteilungen geteilt und dadurch, wie Abb. 112 zeigt, dem Wasser der Weg im Behälter vorgeschrieben. In Abb. 112 ist vorausgesetzt, daß Zu- und Ableitungsrohr getrennt sind. Sehr häufig ist das Zuführungs- oder Steigrohr auch gleichzeitig Ableitungs- oder Fallrohr, so daß sich die Ein- und Austrittsleitung unmittelbar vor dem Behälter vereinigen. In einem solchen Falle sind beide Leitungen mit Rückschlagklappen zu versehen, die so angeordnet sind, daß das zuströmende Wasser nur auf der einen Seite eintreten und nur auf der anderen Seite austreten

kann. Jede Behälterkammer ist mit einem Überlauf zu versehen, um zu verhindern, daß der Wasserstand eine gewisse vorgeschriebene Höhe überschreitet. Ebenso erhält jede Behälterkammer einen Leerlauf, der zur Entleerung und zur Abführung des unreinen Wassers bei der Reinigung usw. des Behälters dient.

Zu- und Ablaufleitungen, sowie Überlauf- und Leerlaufleitungen sind mit Schiebern zu versehen, und man pflegt in der Regel sämtliche Schieber in einem besonderen Raum, der sogenannten Schieberkammer, unterzubringen, um jederzeit leicht zu denselben gelangen zu können.

Abb. 113.

Ist nur eine einzelne Kammer vorhanden, so muß Vorkehrung getroffen werden, daß der Betrieb auch aufrecht erhalten werden kann, wenn die Kammer ausgeschaltet wird, wie dies bei Prüfung oder Reinigung Vorkommen kann. In diesem Falle wird man in der Schieberkammer ein Standrohr anordnen, das auf der vorgeschriebenen Höhe einen Überlauf erhält, wodurch vermieden wird, daß der Wasserstand im Behälter und bei ausgeschaltetem Behälter der Druck im Rohrnetz die vorgeschriebene Größe überschreitet. Aus diesen Erwägungen erscheint es auch zweckmäßig, ein Standrohr dort anzuordnen, wo zwei Kammern vorhanden sind.

Abb. 113 zeigt die Anordnung einer Schieberkammer und der Rohrleitungen für einen Behälter mit einer Kammer. Es ist a das Zuleitungsrohr, das gleichzeitig auch zur Ableitung dient, b das Standrohr, c die Leitung vom Standrohr nach dem Behälter d die Entleerungsleitung, f die Ableitung vom Überlauf des Standrohres nach der Entleerungsleitung, rx und r₂ sind Rückschlagventile und SiS2⁵3s4s5 Schieber. Das durch das Steigrohr a dem Behälter zuströmende Wasser tritt durch die Leitung c bei E in den Behälter, da beim Zuströmen des Wassers nach dem Behälter das Rückschlagventil rx geöffnet, das Rückschlagventil r₂ geschlossen wird. Übersteigt jedoch der Verbrauch im Versorgungsgebiet den Zulauf, so hört der Zufluß zum Behälter auf und letzterer muß Wasser abgeben, das bei A aus dem Behälter strömt, das Standrohr passiert und durch die jetzt als Falleitung dienende Leitung a dem Versorgungsgebiet zufließt. Bei dieser Bewegungsrichtung des Wassers ist die Rückschlagklappe rx geschlossen, die Klappe r₂ geöffnet. Bei normalem Betrieb sind die Schieber sxs₂s₃s₆ geöffnet, der Schieber s₄ geschlossen. Wird der Behälter ausgeschaltet und erfolgt die Versorgung nur mittels des Standrohrs, so sind die Schieber sx und s₂ zu schließen. Der Schieber s₃, der außerhalb der Schieberkammer liegt, wird nur geschlossen, wenn die Leitung c zwischen Schieberkammer und Behälter schadhaft wird; da dies jedoch nur ein Ausnahmefall ist, so kann bei kleineren Anlagen, wo die Strecke c nicht sehr lang ist, der Schieber s₃ auch wegfallen. Wird der Behälter entleert, so werden die Schieber sx und s₂ geschlossen und s₄ geöffnet. Der Schieber s₅ dient dazu, um nötigenfalls auch das Standrohr ausschalten zu können. Man sieht, daß die beim gewöhnlichen Betrieb zu öffnenden und zu schließenden Schieber sxs₂s4: und s₅ sowie die beiden Rückschlagklappen rx und r₂ in der Schieberkammer sich befinden, während der nur ausnahmsweise zu bedienende Schieber s₃ außerhalb der Schieberkammer angeordnet ist.

Abb. 114.

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mMWm.

c/₂

Vorstehende Abb. 114 stellt die Anordnung der Schieberkammer und Rohrleitungen für einen Behälter mit zwei Kammern dar, deren jede in vier Abteilungen geteilt ist. Es bezeichnet a das Fall- und Steigrohr, EXE₂ die Eintritts-, AXA₂ die Austrittsstellen des Wassers in den beiden Behälterkammern, sx . . . s₅ Schieber, rx und r₂ Rückschlagklappen, dx und d₂ Entleerungsleitungen, welche als Fortsetzung der Austrittsleitungen aus den Kammern angeordnet sind, f die Überfalleitungen vom Standrohr nach den Ablauf leitungen.

Beim gewöhnlichen Betriebe sind die Schieber S]S₂s₃ sowie s₅ geöffnet, die Schieber s₄ geschlossen; das durch die Leitung a zufließende Wasser wird durch die Leitungen cx und c₂ den Kammern zugefiihrt, durchströmt dieselben in der Richtung der eingezeichneten Pfeile und tritt bei At und A₂ wieder aus, sobald der Zufluß aufhört und der Behälter in die Lage kommt, Wasser abzugeben. Das ausströmende Wasser fließt durch die Schieber s₂, die Rückschlagklappen r₂ und Schieber s₄ nach dem Standrohr b und von da durch die Abfalleitung zum Versorgungsgebiet. Im Falle, daß eine Kammer ausgeschaltet werden muß, ist nur der Schieber s₄ zu schließen; will man eine der Kammern entleeren, so ist ebenfalls der Schieber s₄ zu schließen und s₄ zu öffnen, wodurch der Betrieb mit der anderen Kammer ungestört aufrecht erhalten werden kann. Der Schieber s₅ ist lediglich zu schließen, wenn das Standrohr ausgeschaltet werden soll.

Die hier wiedergegebene Anordnung ist äußerst übersichtlich, erfordert nicht zuviel Raum und gestattet, allen Möglichkeiten Rechnung zu tragen. Man kann bei der Ausführung auch das Standrohr zwischen den beiden Schiebern s₄ anordnen, bekommt aber in diesem Falle eine unbequeme Ableitung des Uberfallwassers nach der Ablaufleitung. Die Schwimmer für den Wasserstandsanzeiger werden, wenn ein Standrohr vorhanden ist, in diesem untergebracht, während beim Fehlen eines Standrohrs der Wasserstandsanzeiger in jeder Kammer für sich angebracht werden müßte.

Bei Behältern mit einer oder zwei Kammern von kleinen Abmessungen kann man von der Trennung des Ein- und Auslaufs Abstand nehmen, da die Temperaturdifferenz zwischen dem einströmenden frischen Wasser und dem im Behälter befindlichen schon eine ausreichende Mischung bewirkt. Bei solchen Anlagen wird die An-

Abb. 116.

Abb. 115.

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Ordnung der Rohrleitungen erheblich vereinfacht. Abb. 115 zeigt eine solche vereinfachte Anordnung für den Fall einer Kammer, Abb. 116 für den Fall zweier Kammern, wobei wieder a das Fall- und Steigrohr, d die Entleerungsleitung, b das Standrohr, ąs₂ und s₃ die Schieber und f die Überlauf leitung bedeuten.

Bei den sogenannten Durchgangsbehältern, welche zwischen Wassergewinnung und Versorgungsgebiet liegen, bei denen also die gesamte Wassermenge den Behälter passiert, kann man von der Zuleitung z die Einläufe Ex und i£₂ direkt abzweigen lassen, dem Wasser die Zirkulation vorschreiben und dasselbe bei A₁ und A₂ wieder austreten lassen (Abb. 117). In der Schieberkammer werden dann nur das Standrohr b und die Schieber s₄ s₂ und s₃ untergebracht. Die Austrittsleitungen dx und d₂ können auch hier gleichzeitig als Entleerungsleitungen benutzt werden.

Der Einlauf wird in der Regel auf der Sohle, der Auslauf in einer in der Sohle des Behälters hergestellten Vertiefung angeordnet, um den ganzen Inhalt nutzbar machen und den Auslauf gleichzeitig als Entleerung verwenden zu können.

Abt». 117.

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d,

Auf Tafel VIII stellt Abb. la bis c den in Stampfbeton ausgeführten Behälter für das Wasserwerk Wiesbaden dar. In Abb. 2 a bis d ist der ebenfalls in Stampfbeton ausgeführte Behälter zu Minden i. W. dargestellt. Hier dient das Steigrohr gleichzeitig auch als Fallrohr; die Zirkulation des Wassers im Behälter wird dadurch erreicht, daß die Einmündung ungefähr auf Höhe Oberwasserspiegel, der Auslauf jedoch auf Sohlenhöhe des Behälters angeordnet ist. Abb. 3 a und b stellt einen aus Stampf- und Eisenbeton bestehenden Behälter von kreisförmigem Grundriß, Abb. 4a und b einen Behälter von ebenfalls kreisförmigem Grundriß aus Eisenbeton dar.

§ 18. Behälter auf Unterbau.

Bei den Behältern auf Unterbau wird der Behälter heute bei größerem Inhalte fast ausnahmslos aus Schmiedeeisen, der Unterbau aus Mauerwerk und ausnahmsweise auch aus Beton ausgeführt. Bei kleineren Behältern ist für Behälter und Unterbau Eisenbeton verwendet worden; bisweilen dient für kleinere Behälter ein schmiedeeisernes Gerüst als Unterbau, ebenso findet man kleine Behälter für gewerbliche Zwecke häufig auch an Schornsteinen befestigt.

Kleinere Behälter aus Schmiedeeisen können ‘mit rechteckiger Grundrißform und ebenem Boden, der auf Trägern aufliegt, ausgeführt werden. Diese Ausführung hat, abgesehen von dem größeren Gewicht, den Nachteil, daß der Boden an den Stellen

25

Handbuch der lng.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

der Auflager nicht zugänglich ist, der Anstrich also dort nicht erneuert werden kann, so daß die Gefahr des Röstens vorliegt. Man ist deshalb sehr bald zu zylindrischen Behältern von kreisrundem Querschnitt mit durchhängendem Kugelboden übergegangen, und diese Form darf heute als allgemein üblich bezeichnet werden. Die heute gebräuchlichen Anordnungen von eisernen Behältern haben fast durchweg den kreisrunden Zylinder gemeinsam und unterscheiden sich nur durch die Form des Bodens sowie die Art der Auflagerung, die entweder am Rande oder innerhalb des Bodens erfolgt.

Die älteste Form des eisernen Behälters mit durchhängendem Kugelboden zeigt nach Abb. 118 einen zylindrischen Mantel, dem als Boden ein Kugelabschnitt an-gefügt ist. Die Auflagerung erfolgt an dem Zusammenschluß des Zylindermantels mit dem Kugelboden. Der auf Taf. VIII, Abb. 13 dargestellte Behälter von Chaillot (Paris) zeigt eine der ältesten Ausführungen dieser Art. Der offene Behälter dient zur

Aufnahme von für öffentliche Zwecke bestimmtem unfil-triertem Seinewasser und hat einen Durchmesser von 20 m. Der in Abb. 5, Taf. VIII dargestellte Hochbehälter von 1200 cbm Inhalt für die Stadt Halle besteht ebenfalls aus Zylindermantel und Kugelboden.

Bei größeren Ausführungen dieser Art wird die auf das Auflager wirkende Kraft sehr bedeutend, so daß die Anordnung eines besonderen Auflagerringes erforderlich wird, der unter Umständen recht beträchtliche Querschnitte erhält. Abb. 119 zeigt den Querschnitt des Auflagerringes des Hochbehälters von 2000 cbm Inhalt für die Stadt Essen. Trotz des ausreichenden Querschnittes sind aber Bewegungen des Auflagerringes bei den verschiedenen Füllungen des Behälters unvermeidlich ; diese Bewegungen haben zur Folge, daß der Fuß des Auflagerringes das Mauerwerk des Unterbaues lockert. Um dies zu vermeiden, deckt man das Mauerwerk oben mit einem Ring aus widerstandsfähigem Material, wie Granit oder Gneis, ab, auf welchen dann der

Abb. 121.

Abb. 118.

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i-

Abb. 119.

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Abb. 120 a.

Abb. 120b.

350cbnh.

1.

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Auflagerring aufgesetzt wird. Um den Behälter, der, wie Abb. 119 zeigt, starr mit dem Auflagerring verbunden ist, von dem letzteren unabhängig zu machen, hat Thiem den Behälter von dem Auflagerring losgelöst, und, wie Abb. 120a und b zeigen, mittels

eines unbelasteten Kegels an den Auflagerring aufgehängt. Bei dieser Anordnung wird das Wandern des Auflagerringes auf dem Mauerwerk durch Gleiten in dem Lagerschuh und Kippen um die Unterkante verhütet, dagegen wird die Kegelfläche K die Bewegungen des Behälters mitmachen. Barkhausen¹) hat in der unten angeführten Veröffentlichung noch eine Reihe ähnlicher Anordnungen beschrieben.

Intze hat die Auflagerung am Rande verlassen, an deren Stelle die Auflagerung im Innern des Bodens angeordnet und den Boden des Behälters aus einem Kegel- und einem Kugelabschnitt nach Abb. 121 so geformt, daß die von dem Kegel- und Kugel-boden herrührenden, einander entgegengesetzten horizontalen Spannungen ihrer absoluten Größe nach gleich werden, sich also gegenseitig auf heben. Dadurch hat Intze den sogenannten spannungslosen Auflagerring erreicht, der unbeweglich bleibt. Neben dem Vorteil der Spannungslosigkeit und des dadurch bedingten geringeren Querschnitts hat die Intzesche Auflagerung noch den weiteren Vorteil, daß der Durchmesser des Auflagerringes geringer wird als bei der Auflagerung am Rande. Dieser geringere Durchmesser bedingt, besonders bei kleinen Ausführungen, eine erhebliche Ersparnis an Untermauerungsmaterial, da man die Wandstärke des Unterbaues bei größerem Radius aus baulichen Rücksichten meist stärker machen muß, als der Belastung entspricht. Auf der anderen Seite kann allerdings nicht unerwähnt bleiben, daß die seitliche Auskragung des Behälters über das Mauerwerk die architektonische Ausbildung des Äußeren sehr erschwert, doch kann man anderseits den Standort des Behälters in vielen Fällen so wählen, daß die äußere Form des Behälters nicht mehr in den Vordergrund tritt. Der Auflagerring bleibt auch unverändert spannungslos,

Abb. 123.

Abb. 122.

Abb. 124.

fr

wenn an Stelle der inneren Kugel ebenfalls ein Kegel gewählt wird nach Abb. 122. Dieser innere Kegel- sowie der tragende Kugelboden müssen versteift werden; um dies zu vermeiden und gleichzeitig einen größeren Nutzinhalt des Behälters zu erreichen, hat Intze den Boden nach Abb. 123 geformt, welche Form am häufigsten zur Ausführung gelangt ist. Abb. 124 stellt die Anordnung eines Auflagerringes nach Intze im einzelnen dar.

Abb. 10, Taf. VIII zeigt den Hochbehälter zu Remscheid von 400 cbm Inhalt als einen der ersten Intze-Behälter. Der eigentliche Unterbau des Behälters hat am Auflagerring einen äußeren Durchmesser von nur 3,0 m, und der Behälter selbst ist auf die ganze Höhe noch besonders ummauert. Abb. 6, Taf. VIII zeigt die Behälteranlage

i) G. Barkhausen, Neuere Formen für Flüssigkeitsbehälter. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. 1900

S. 1594 u. 1681.

25*

in Diedenkofen, die aus zwei Behältern von je 500 cbm mit Intze-Boden besteht. Dieselben sind architektonisch miteinander einheitlich zu dem Bilde eines Stadttores verbunden. Abb. 9, Taf. VIII stellt den Behälter für Szegedin mit einem kegelförmigen Gegenboden dar, in dessen Mitte ein Treppenzylinder eingefügt ist.

Abb. 126.

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Abb. 125.

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h 25mm

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-0/5-

Um die beim Intze-Boden unvermeidlichen starken Auskragungen des äußeren Gegenbodens zu verringern, hat Verfasser den in Abb. 125 dargestellten Behälterboden konstruiert, bei dem sämtliche Teile des Bodens nur auf Zug beansprucht sind, einer Aussteifung also nicht bedürfen. Diese Form des Bodens gestattet, bei einer geringen Auskragung den Ring vollständig spannungslos zu machen. In Abb. 8, Taf. VIII ist der nach dieser Form hergestellte Behälter von 2000 cbm Inhalt für die Stadt Mannheim dargestellt, und Abb. 126 zeigt die Einzelheiten des Auflagerringes. Der Boden ist in allen seinen Teilen sehr leicht zugänglich.

Abb. 127.

Abb. 128.

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Die Herstellung des spannungslosen Auflagerringes nach der einen oder andern Form ist immerhin in der Ausführung mit gewissen Schwierigkeiten verbunden, die zum Teil in der Ausbildung der Querschnitte, zum Teil in dem Dichten der Blechverbindungen am Auflager zu suchen sind. Aus diesem Grunde war man bestrebt,

Anordnungen zu finden, welche eine Vereinfachung der Ausführung und gleichzeitig eine erhebliche Verminderung der horizontalen Spannungen des Auflagerringes und damit der Bewegungen desselben gegenüber der Auflagerung ergeben. Abb. 127 zeigt einen Behälterboden, der aus einem hängenden Kegelboden mit sich daranschließendem Kugelboden besteht, wobei der Kegelboden auf einem Ring gelagert, aber mit diesem nicht fest verbunden ist. Diese Ausführung gestattet, die Auskragung gegenüber der beim Intze-Behälter erheblich zu vermindern. An Stelle des Kegel-Kugelbodens kann man dem Boden nach Abb. 128 auch die Halbkugelform geben und den Behälter im Innern des Bodens auflagern. Hierbei wird allerdings der äußere Teil unter Umständen auf Druck beansprucht. Eine einfachere Herstellung des Behälters läßt sich erreichen, wenn man nach Abb. 129 den Halbkugelboden direkt an die ß Zylinderwand anschließt und den Zylindermantel bei A auflagert. Unter Umständen kann die Auflagerung auch im oberen Teil B des Behälters erfolgen, in welchem Falle der ganze Behälter aufgehängt und in allen seinen Teilen auf Zug beansprucht ist. Gegebenenfalls kann die Aufhängung Ą auch zwischen A und B erfolgen. Abb. 12 a und [fl b, Taf. VIII zeigt einen solchen Behälter mit Halb-kugelboden, wobei die Auflagerung am Zylindermantel erfolgt und zwar durch einzelne Stützen, welche auf dem Mauerwerk aufgelagert sind.

Abb. 129.

xd

Eine Ausführung, die sich mehr für gewerbliche Zwecke eignet, zeigt die in Abb. 11, Taf. VIII dargestellte Behälterform. Der eigentliche Behälter bildet hier eine beiderseits an liegende I-förmige Längsträger genietete Blechmulde. In dem dargestellten Falle bildet der Behälter gleichzeitig die eigentliche Decke des Raumes, der anderen Zwecken dient; das Wasser wird durch ein Wellblechdach gegen äußere Verunreinigungen geschützt.

An Stelle des den eisernen Hochbehälter tragenden Mauerwerks kann unter Umständen ein eisernes Standgerüst treten. Dasselbe kann entweder frei bleiben oder ummauert werden, eventuell kann es auch als Fachwerksbau ausgebildet werden. Dient der Behälter Zwecken städtischer Versorgung, so ist er abzudecken, und in diesem Falle hat das Standgerüst auch die Ummantelung und das auf dieser aufsitzende Dach zu tragen.

In Abb. 7 a bis d, Taf. VIII ist ein solches Standgerüst dargestellt, welches einen für die Zeche »Minister Stein« dienenden, nicht mit Dach versehenen Hochbehälter trägt. Der Grundriß des Gerüstes ist quadratisch; zwischen den vier Stielen sind im oberen Geschosse noch 4 Stützpunkte zweiter Ordnung geschaffen. Im ganzen nehmen also 8 Stutzpunkte die Last des Behälters und seines Wasserinhaltes auf, welche durch an der Außenwand befestigte U-Eisen (Abb. 7c, Schnitt A—B) übertragen wird, während bei dem in Abb. 12 dargestellten Behälter zu diesem Zwecke Winkeleisen benutzt sind. Zwischen den Stützpunkten dient die durch Gurtungen verstärkte Zylinderwand als Träger. Die Zugänglichkeit zu dem oberen Umgang wird durch eine Leiter vermittelt; auch ist unter dem Behälter eine Bühne angebracht, von der aus eine Untersuchung usw. der Außenseite des unteren Behälterkörpers vorgenommen werden kann.

Da der Grundriß des Gerüstes größer ist als der des Behälters, so genügt selbst für größere Höhen eine senkrechte Führung der Stiele.

Um die schmiedeeisernen Behälter möglichst gegen Temperatureinflüsse zu schützen, empfiehlt es sich, dieselben mit einem schlechten Wärmeleiter (Korksteine, Korkplatten u. dgl.) zu umhüllen. Bei größeren Behältern wird man diese Umhüllung nur auf die zylindrischen Seiten wände beschränken, den Boden aber frei lassen,

Abb. 130.

um dessen, durch den Wechsel der Wasserstände bedingten, Bewegungen nicht zu hindern.

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OgB)

s2 TT

In der Regel dient das Steigrohr auch als Fallrohr; dasselbe mündet in diesem Falle im tiefsten Punkt des Kugelbodens. Hierbei muß aber Vorkehrung getroffen werden, daß der seitlich überhängende Teil des Behälterbodens ebenfalls entleert werden kann. Man kann aber auch Steig-und Fallrohr trennen und läßt dann das Steigrohr über Oberwasserspiegel ausmünden. Jeder Behälter erhält ein Uberlaufrohr, das auch zur Entleerung des Behälters dienen kann. Abb. 130 zeigt die Anordnung des Steig- und Uberlaufrohres, s bezeichnet das Steigrohr, das gleichzeitig als Fallrohr dient, v die Verbindungsleitung zur Ableitung des zwischen dem Kugelboden und der Außenwand verbleibenden Wassers, u das Uberlaufrohr; letzteres ist mit dem Fallrohr verbunden, doch ist diese Leitung bei normalem Betrieb durch den Schieber s₂ abgeschlossen. Öffnet man den Schieber s₃ in der Entleerungsleitung e, so kann die Entleerung des Behälters durch das Uberlaufrohr erfolgen. Bei flachen kegelförmigen Dächern erfolgt die Ableitung des Regenwassers zweckmäßig ebenfalls durch das Uberlaufrohr. Schließt man den Schieber ^ im Fallrohre und öffnet den Schieber s₂ nach der Uberlaufleitung, so dient das Steigrohr als Standrohr und der Betrieb kann auch bei ausgeschaltetem Behälter aufrecht erhalten werden.

Um die Bewegungen des Behälters nicht auf die Rohrleitungen zu übertragen, werden Dilatationsstücke D zwischengeschaltet, welche die Bewegungen des Bodens aufnehmen. Diese Dilatationsstucke sind in der Regel aus zwei kegelförmigen Scheiben gebildet, deren gegenseitige Entfernung veränderlich ist.

Das Steigrohr setzt sich unten meist auf einen gußeisernen Teilkasten auf, der unter Umständen auch als Windkessel ausgebildet werden kann.

Die eisernen Behälter erhalten eine Ummantelung, deren Gerippe aus einer Eisenkonstruktion besteht, die äußerlich beliebig architektonisch ausgebildet werden kann. Der Raum zwischen Ummantelung und Behälter ist so zu bemessen, daß der Behälter zwecks Vornahme von Untersuchung und Reparatur zugänglich bleibt. Zu diesem Zwecke werden in dem Zwischenraum Umgänge eingeschaltet, die durch Leitern miteinander verbunden sind. Unter dem Boden des Behälters wird in der Regel ein Podium angeordnet, so daß der Boden in allen Punkten zugänglich ist. Die Treppe, die von unten zum Podium führt, kann im Innern des Turmes oder auch in einem besonderen Anbau außen angebracht werden. Der untere Raum des Wasserturmes kann unter Umständen noch in Stockwerke geteilt und zu verschiedenen Zwecken, wie Lagerräumen, Wassermesserprüfungsstationen oder auch zu Wohnräumen für den Wärter Verwendung finden.

Kapitel IV.

Leitung, Hebung und Verteilung des Wassers.

A. Leitung des Wassers.

§ 1. Allgemeines.

In diesem Abschnitte soll nur die Leitung des Wassers von der Wassergewinnung oder der Pumpstation nach dem Versorgungsgebiete behandelt werden. Die Verteilung des Wassers im Versorgungsgebiete selbst wird im dritten Abschnitte dieses Kapitels behandelt, bei welcher Gelegenheit auch die Armaturen, wie Schieber, Hydranten, Ventilbrunnen usw. Erörterung finden sollen. Die Beschreibung der Ausführung der Zuleitungen insbesondere der Bohrleitungen soll jedoch hier ihren Platz finden.

Man unterscheidet die Zuleitungen in solche mit natürlichem Gefälle und in Druckleitungen. Erstere besitzen einen freien Wasserspiegel, die Wandungen dieser Leitungen stehen also nicht unter Druck. Bei Druckleitungen ist der Querschnitt vollständig ausgefttllt, die Wandungen stehen daher unter Druck.

Für die Zuleitungen mit natürlichem Gefälle dienen offene und geschlossene Kanäle, sowie Rohrleitungen aus Holz oder Beton; guß- oder schmiedeeiserne Rohre werden für diese Zwecke selten verwendet.

Für Druckleitungen werden in der Hauptsache nur Guß-, schmiedeeiserne oder eventuell Stahlrohre verwendet, während Holz-, Betonrohre oder Rohre aus anderem Material nur ausnahmsweise bei ganz geringem Druck Verwendung gefunden haben.

Die x4nWendung von gebohrten Holzrohren war früher weit verbreitet. Auch heute sind sie noch in manchen kleineren Städten in Gebrauch und werden in Gebirgsgegenden noch vielfach neu hergestellt. Sie haben jedoch eine vergleichsweise beschränkte Dauer und sind wegen der geringen Festigkeit des Holzes in den am meisten beanspruchten Achsenschnitten nur zur Herstellung von Leitungen geringer Weite geeignet. Bei einer Wandstärke gleich dem Durchmesser ist ein Druck von höchstens 2 bis 3 at zulässig. Am besten haben sich Fichte oder Föhre und Rottanne bewährt, welche im November oder Dezember gefällt und 5 bis 6 Jahre in stehendes Wasser gelegt wurden. Das Ausbohren geschieht igewohnlich mittels Handbohrer, doch werden auch Bohrmaschinen zu diesem Zwecke verwendet.

Zum Schutze gegen Fäulnis dient ein Anstrich mit Steinkohlenteer oder besser Tränkung mit Kreosot, Chlorzink oder ähnlichen Stoffen. Immerhin sind organische Bildungen (Algen und Bakterien), welche die Reinheit des Wassers beeinträchtigen, bei Holzrohren auf die Dauer kaum zu vermeiden.

Abb. 1 zeigt den einfachen Verschluß eines zum Reinigen der Leitung dienenden Fahrlochs mittels eines eingekeilten Holzblocks, Abb. 2 die Verbindung eines Zweigrohrs mit dem Hauptrohr, wobei zum Dichten eine dünne Umwickelung mit eingefettetem Werg dient. Diese konische Einzapfung eignet sich auch zur Verbindung der einzelnen

Abb. 2.

Abb. 1.

Abb. 3.

Hi

Rohre, besonders bei den senkrechten Leitungen von Brunnenpumpen, wobei das zur Aufnahme des konischen Endes ausgehöhlte, in der Regel nach oben gekehrte Rohrende gegen Aufspalten durch einen warm aufgezogenen schmiedeeisernen Ring geschützt und die Dichtigkeit der Verbindung durch das Gewicht der Rohre größer wird. Bei liegenden Leitungsstrecken werden die Rohre gewöhnlich unter Einschaltung eines beiderseitig zugeschärften schmiedeeisernen Ringes gegeneinander gestoßen (Abb. 3); hierdurch wird, indem die Rohrenden durch aufgezogene Ringe zusammengehalten werden, das Holz beiderseitig zusammengepreßt und eine ziemlich zuverlässige Verbindung erzielt.

Erwähnung verdienen auch die faßartig hergestellten Holzrohre aus Dauben und schmiedeeisernen Reifen (Abb. 4), obwohl sie mehr für Leitung von Aufschlagwasser für Turbinen usw. als zu Wasserversorgungszwecken verwendet werden. Die schlank konisch gearbeiteten Rohre werden am engeren Ende außen, am weiteren Ende innen auf 25 cm Länge passend abgedreht, so daß sie dicht inein-andergekeilt werden können.

Etwa vorkommende Lücken werden mit feinem Moose ausgestopft. Die Dauer solcher Leitungen soll mindestens 25 Jahre betragen, doch liegen Ausführungen von wesentlich höherem Alter vor¹).

Steinzeug- bzw. glasierte Tonrohre finden bei Wasserleitungen mit natürlichem Gefälle häufig Verwendung und eignen sich auch für diese Zwecke in ganz hervorragender Weise. Dieselben bieten vermöge ihrer glatten Oberfläche sehr geringe Bewegungswiderstände und sind auch gegenüber Wässern mit aggressiven Eigenschaften

1p P=j|=

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Abb. 4.

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i) Vergl. Zeitschr. d. Arch.- u. Ing.-Ver. zu Hannover 1878, S. 269, wo eine unter 12 m Druck stehende Holzrohrleitung von 1,8 m Lichtweite und 180 m Länge beschrieben ist. — In Nordamerika sind solche Leitungen mehrfach auch zur Wasserversorgung, und zwar bis 55 m Druckhöhe zur Verwendung gelangt. Auch kurvenförmige Strecken werden in Holz, scharfe Krümmungen mit gußeisernen Überschiebern ausgeführt. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ing. 1890, S. 621. — Glasers Annalen f. Gewerbe u. Bauw. 1890, S. 265. — Engng. news 1891, S. 557. — Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1888, S. 548; 1892, S. 11.

sehr widerstandsfähig. Die Steinzeugrohre werden in Baulängen von 1,0 m und Dis zu einem Durchmesser von 1000 mm hergestellt; die Verbindung der Rohre erfolgt mittels Muffen, die mit Strick und Asphaltkitt gedichtet werden. Rohre aus gewöhnlichem Beton oder Eisenbeton werden fabrikmäßig angefertigt, bei Verwendung des gewöhnlichen Betons können die Rohre auch in der Baugrube hergestellt werden. Diese mit Zement verputzten Rohre zeigen inwendig eine sehr glatte Oberfläche, doch wird der Zement leicht von Wässern mit aggressiven Eigenschaften angegriffen, so daß zur Leitung solcher Wässer diese Rohre nicht zur Verwendung kommen sollten.

Steinerne Rohre haben in Gegenden mit geeignetem Steinmaterial auch in einzelnen Fällen Verwendung gefunden. Die Rohre werden durch Bohrung hergestellt, die Verbindung erfolgt in der Weise, daß das kegelförmige Ende des einen Rohres in einen als Muffe dienenden Hohlkegel des anderen Rohres eingeschoben und die Verbindung mit Kitt gedichtet wird. Die Steinrohre haben jedoch den Nachteil, daß durch die kleinen Hohlräume, welche dem Steine häufig eigentümlich sind, Wurzeln benachbarter Bäume in das Innere des Rohres dringen können, sich dort im Wasser zopfartig entwickeln und dadurch häufig Unterbrechungen des Betriebes verursachen. Eine allgemeinere Anwendung für Wasserleitungszwecke haben Steinrohre nicht gefunden.

Bleirohre haben bereits im Altertum bei Wasserleitungen Verwendung gefunden, und zwar wurden sie aus Platten hergestellt, die durch Überfalzen zu einem Rohr zusammengebogen wurden. Seit der Einführung der guß- und schmiedeeisernen Rohre haben aber Bleirohre nur mehr bei der Ausführung von Hausleitungen Verwendung gefunden.

Im übrigen werden Rohre aus verschiedensten andern Materialien angefertigt, doch kann die Besprechung derselben hier übergangen werden, da sie Verwendung für Wasserleitungen nicht gefunden haben.

Die hauptsächlich in Verwendung stehenden guß- und schmiedeeisernen Rohre sollen ihrer Wichtigkeit wegen besonders 'behandelt und dieser Erörterung eine kurze Betrachtung über die Festigkeit zylindrischer Rohre vorausgeschickt werden.

§ 2. Festigkeit zylindrischer Rohre¹).

Für die unter innerem Druck stehenden Rohre bildet der Kreis in bezug auf Widerstandsfähigkeit, Materialaufwand und Reibungsverlust die günstigste Querschnittsform. Da auch ihre Herstellung mit keinen Schwierigkeiten verbunden ist, so bestehen die zur Verwendung kommenden Rohre aus kreisförmigen Hohlzylindern mit den zu hrer Verbindung erforderlichen Ansätzen. Es sei D der innere Rohrdurchmesser in cm, ô die Wanddicke in cm, kz die Materialspannung in kg/'qcm,

Ks die Zugfestigkeit (absolute Festigkeit) des Rohrmaterials in kg/qcm,

Kg der Zugtragmodul (Spannung an der Grenze der vollkommenen Elastizität) in kg/qcm,

Kg

die Bruchsicherheit,

i) Wie in den früheren Kapiteln dieses Bandes, so soll auch hier unter „Röhre“ der zur Leitung des Wassers dienende Hohlraum, unter „Rohr“ der zur Umschließung dieses Hohlraums dienende Körper verstanden werden.

Pi der innere Druck in kg/qcm o-der Atmosphären = at (meistens ist p{ = Flüssigkeitsdruck vermehrt um den Atmosphärendruck), pa der äußere Druck in kg/qcm (gewöhnlich der atmosphärische Druck, d. h.

Pa = 1),

p = pi — pa der innere Überdruck in kg/qcm.

Für den achsialen, am stärksten beanspruchten Längsschnitt des Rohres gilt bei 1 cm Rohrlänge die Festigkeitsgleichung:

Dpi — [D + 2ö)pa =2ökz ;

demnach ist das Verhältnis der Wanddicke zum Durchmesser:

und die Spannung:

1 Pi — Pa

D 2 kz -f- j)a

(la)

tO, I-¹

(lb)

Wenn pa im Vergleiche zu kz sehr klein ist, darf näherungsweise gesetzt werden:

tO I—¹

(2 a)

und man erhält

i—l ICM

-p

Kilo

(2 h)

Die in den kreisförmigen Querschnitten auftretende Längsspannung ist nur etwa halb so groß wie die Tangentialspannung und deshalb für die Bestimmung der Wandstärke nicht maßgebend. Dies gilt auch von der Druckspannung, welche durch die Ausdehnung des Rohres hervorgerufen wird.

Vorstehende Formeln tragen jedoch der Elastizität des Rohres und der Verschiedenheit der Spannungen in den in der Richtung des Halbmessers aufeinanderfolgenden Teilen des Querschnitts keine Rechnung, weshalb sie nur bei Rohren angewendet werden dürfen, deren Wanddicke im Verhältnis zum Durchmesser sehr klein ist. Für größere Weiten und stärkeren Innendruck gelten nach Bach¹) unter Berücksichtigung jener Verschiedenheit sowie der durch den Überdruck eintretenden Längenausdehnung die Formeln:

Ö___ 1

D 2

1 + 0,4#

ks

1 - 1,3#-

(3 a)

kg

1,3

kg —

(3b)

1,3

+ 0,4

(3 c)

kz bedeutet die größte, nämlich die an der inneren Kreisringschale der Rohrwandung auftretende Tangentialspannung. Nach außen hin, d. h. mit wachsendem Halbmesser, nimmt die Spannung ab und ist in der äußeren Wandungsschicht am kleinsten.

Sehr verbreitet war früher die Rechnungsweise nach Lamé¹), bei welcher jedoch auf die bereits hervorgehobene Längenausdehnung des Rohres keine Rücksicht genommen wird:

d _ ¹ {

d~Y\

kz -\~Pi

K— Pi + 2 Pa

[l + 2 JJ I (Pi — 2 pa) + pi

(¹ + 2+_) _1

Bezüglich der noch älteren Formeln von Brix und Barlow vergleiche man die 3. Aufl. dieses Kapitels.

Obwohl die der Formel von Bach zugrunde liegende Voraussetzung der ungehinderten Längenausdehnung des Rohres bei Wasserleitungen nur selten völlig zutrifft, sondern die Längenausdehnung bei festen Endpunkten der Leitung nur insoweit stattfinden kann, als seitliche Ausbiegungen des Stranges möglich sind, empfiehlt es sich zur Sicherheit doch, nach dieser Formel zu rechnen.

In der Bachschen Formel 3a ist die wichtige Beziehung enthalten, daß für

k, =

kz

(4 a)

(4 b)

P 1,3

die Wandstärke d unendlich groß sein müßte; nach Lamé hingegen für p — kz — 3. Demnach würde nach Bach z. B. ein unendlich dickes Rohr aus Gußeisen von einer Zugfestigkeit Kz —1300 kg/qcm und einem Zugtragmodul K' == 750 kg/qcm bei einem Überdrucke von 1000 at bersten und bei 577 at bleibende Ausweitung erfahren. Fordert man zehnfache Bruchsicherheit, so ergibt sich für Gußeisen

77"

k~ — yq — 130 kg/qcm und der Höchstwert des zulässigen Flüssigkeitsdruckes zu p = 100 at; bei end-icher Wandstärke ist der zulässige Druck weit geringer.

Nach Formel 3 b berechnet sich kz für gegebene Leitungen, nach Formel 3 c hingegen der Druck, durch welchen eine gestattete Spannung kz erzeugt wird, insbesondere der Probedruck, welcher bei Prüfung mittels der Druckpumpe ohne dauernde Schädigung der Rohrwandungen ausgeübt werden darf.

Wegen der Ungleichmäßigkeit des Materials und der Wandstärken sowie wegen vorkommender Wasserstöße wird bei Wasserleitungen die Bruchsicherheit o ziemlich hoch genommen. Beispielsweise berechnet sich für ein Normalrohr von D = 750 mm und d = 20 mm (vergl. die Tabelle auf S. 400) die Zugspannung bei einem Probedruck von 20 at nach Bach zu kz~ 170 kg/qcm, demnach für einen Betriebsdruck von 10 at

!) Scheffler, Die Elastizitätsverhältnisse der Röhren und die Bestimmung der Wanddicke derselben, Organ f. Eisenbahnwesen 1859. Als Separatabdruck (Wiesbaden 1859) erschienen. In dieser Arbeit wird auch der Einfluß umgelegter Bänder (Verstärkungsringe) untersucht. — Vergl. ferner: Scheffler, Die Festigkeit der Gefäßwände. Braunschweig 1862. — Launhardt, Über die Beanspruchung von Wasserleitungsröhren. Zeitschr. d. Arch.- u. Ing.-Ver. zu Hannover 1873, S. 139. — Die Eisenbahn 1877 II. S. 25. hauvers - Dery, Über die Berechnung der Wandstärke von Grashof, Festigkeitslehre. 2. Aufl. Berlin 1878.

Dwels-

Rohren. Revue univ. 1874, Bd. 35, S. 73. —

zu ks = 85 kg/qcm, was bei besonders gutem Gußeisen etwa einer 20fachen Sicherheit entspricht. Am größten pflegt (aus Herstellungsgründen) a bei kleinen Rohren zu sein.

Was die Beanspruchung der Wasserleitungsrohre durch äußeren Druck betrifft, so ist diese nur selten so groß, daß eine Verstärkung der mit Rücksicht auf den Innendruck und die Herstellungsart sich ergebenden Wandstärken notwendig würde. Kommt ein solcher Fall vor, so kann die Näherungsformel la benutzt werden, indem man für ks die Druckspannung kd des Rohrmaterials einsetzt. Bei entsprechender Wahl der Vorzeichen für pa und pt ergibt sich

¹

Zeitschr. d. Ver. deutscher Ing. 1880, S. 283, 363, 488. — C. Bach, Elastizität und Festigkeit. Berlin 1889 bis 1890, S. 341. — C. Bach, Die Maschinenelemente. 9. Aufl. Stuttgart 1903. S. 740. — Yon den gleichen Voraussetzungen ausgehend hat Winkler bereits 1860 eine derartige Formel, jedoch mit etwas anderen Beiwerten abgeleitet, siehe Zivilingenieur 1860, S. 348.

(5)

1 pa — pi

D 2 kd — pi

Genauer gilt nach Bach für reine Druckbeansprucbung:

b|

tH 'CM

tH

tH

CO

wobei zu berücksichtigen ist, daß Flanschen, Böden oder Anschlüsse an Gefäßwände die Festigkeit des Rohres erhöben (Forchheimer, Berechnung des zulässigen Außendruckes bei Ringen und Röhren. Zeitschr. d. österr. Ing.- u. Arch.-Yer. 1899, Nr. 29. — Föppl, Technische Mechanik. 3. Band, Festigkeitslehre. 2. Aufl. S. 315).

§ 3. Gußeiserne Rohre.

Rohre aus Gußeisen, welche gegenwärtig bei Wasserleitungen weitaus am meisten verwendet werden, wurden zuerst im 17. Jahrhundert in größerem Umfange hergestellt, doch scheute man sich bei dem damaligen Stande der Gießereitechnik vor größeren Weiten und Baulängen. So besaß das 1682 in Betrieb gesetzte Wasserwerk zu Marly sechs nebeneinander liegende Stränge von 8 Zoll und 6 Zoll Durchmesser und 3 Fuß Baulänge, deren Verbindung durch Flanschen oder durch hölzerne, mit Eisenringen verstärkte Muffen erfolgte, und nur sehr allmählich wurden die noch zu Beginn des vorigen Jahrhunderts allgemein gebräuchlichen Leitungen aus Holz, Ton und Blei (abgesehen von der Verwendung der Bleirohre für Hausleitungen) durch solche aus Gußeisen verdrängt.

Das Gießen der Rohre geschah früher in Lehmformen, während jetzt fast allgemein getrocknete Sandformen zur Anwendung kommen. Ebenso wurden früher die Rohre in der Hauptsache liegend gegossen, während man jetzt, besonders im Interesse einer möglichst gleichmäßigen Wandstärke, die Rohre stehend gießt, und zwar mit der Muffe nach abwärts; das obere, in der Regel etwas blasige Ende wird abgestochen. In früheren Zeiten wurde das Masseleisen für den Röhrenguß in Kupolöfen nochmals umgeschmolzen, doch ist man heute vielfach wieder zum direkten Guß aus dem Hochofen zurückgekehrt, ohne daß sich Anstände ergeben haben.

Nachdem die Rohre abgestochen sind, werden dieselben nach einem zuerst von Angus Smith angegebenen Verfahren vorgewärmt und vertikal in eine heiße Asphaltlösung getaucht. Durch das langsame Herausziehen des Rohres bildet sich auf der Innen- und Außenfläche desselben ein gleichmäßiger, glatter Überzug, der sich beim Erkalten fest dem Gußeisen anschließt und dasselbe nicht nur gegen Rost schützt, sondern den Röhren auch inwendig eine vollständig glatte Oberfläche verleiht. In neuerer Zeit wird auch vielfach Teeröl zu diesem Zwecke verwendet. Nachdem der

Überzug genügend erhärtet ist, werden die Rohre auf der Hütte einer Druckprobe auf 15 bis 20 Atmosphären unterzogen.

Für die Beurteilung der Lebensdauer gußeiserner Rohre bieten die vorhandenen alten Leitungen genügend Anhaltspunkte. Von besonderem Interesse in dieser Beziehung waren einzelne Rohre und Formstücke der Druckleitung des alten Stralauer Werkes, welche die Verwaltung der Berliner Wasserwerke auf der Gewerbeausstellung Berlin 1896 ausgestellt hatte. Diese Rohre, welche nahezu 50 Jahre im Boden gelegen hatten, zeigten sich sowohl innen wie außen noch völlig intakt, obwohl sie teilweise in recht schlechtem Untergründe gebettet waren. Berücksichtigt man die Fortschritte, welche die Gießereitechnik und das Schutzverfahren seit der Mitte des vergangenen Jahrhunderts gemacht haben, so muß man den Gußrohren, welche heute hergestellt werden, zweifelsohne eine wesentlich höhere Lebensdauer zuschreiben, und man wird gewiß nicht fehlgehen, wenn man dieselbe heute im Mittel zu hundert Jahren annimmt. Diese Erwägung ist von besonderem Interesse, wenn es sich darum handelt, den Abschreibungssatz richtig zu bemessen.

Die zur Bestimmung der Wandstärke d maßgebende Zugfestigkeit Kz des Gußeisens soll mindestens 1200 kg/qcm betragen; bei vorzüglicher Beschatfenheit kann sie bis 2000 kg ansteigen und durch Zusatz von Aluminium, welches die im Gußeisen enthaltenen verschiedenen Oxyde aufnimmt und in flüssige Schlacke verwandelt, selbst auf 2400 bis 3000 kg/qcm gebracht werden. pa wird dem Atmosphärendruck, also P — Pi — Pa dem Druck der Wassersäule gleich gesetzt.

Für die Berechnung der Rohre würde, wenn es sich um den Wasserdruck allein handelte, eine zehnfache Bruchsicherheit ausreichen, doch hat man im Betriebe vielfach mit Drucksteigerungen zu rechnen, die durch Stöße hervorgebracht, den gewöhnlichen Betriebsdruck wesentlich übersteigen. Ferner ist zu berücksichtigen, daß die errech-neten Wandstärken bei Durchmessern unter 300 mm so gering werden, daß technische Schwierigkeiten der Herstellung solcher dünnwandiger Rohre entgegenstehen, und es ist auch darauf Rücksicht zu nehmen, daß die Rohre beim Auf- und Abladen und beim Transport oft in einer Weise beansprucht werden, die man rechnerisch nicht berücksichtigen kann. Deshalb sind schon frühzeitig von Reuleaux und später auch von Schmidt empirische Formeln für die Berechnung der Wandstärken gußeiserner Rohre gegeben worden, doch sind diese Formeln heute außer Gebrauch.

Gegenwärtig werden gußeiserne Wasserleitungsrohre in Deutschland und Österreich nach den Abmessungen hergestellt, welche 1873 von dem Deutschen Verein von Gas-und Wasserfachmännern zusammen mit dem Verein deutscher Ingenieure festgesetzt und 1882 einer Nachprüfung unterzogen wurden. Bei dieser Nachprüfung wurden die früher festgestellten äußeren Rohrdurchmesser beibehalten, um den Gießereien die Anfertigung neuer Modelle zu ersparen. Indessen wurde eine Vermehrung oder Verminderung der Wandstärke je nach besonderem Bedürfnis, der Genauigkeit der Herstellung und der Festigkeit des Gußeisens zugelassen, welch letztere aber mindestens 1200 kg/qcm betragen soll; es können sich hiernach bei ein und demselben Modelle verschiedene innere Durchmesser ergeben. Als unveränderlich gilt die innere Muffenform, die Art des Anschlusses an das Rohr, sowie die Bleifugenweite.

Die vereinbarten (normalen) Wandstärken, welche annähernd durch die Formel

60

+ 7,5 mm

ausgedrückt werden, gelten für Rohre, welche einem Betriebsdrucke von höchstens 10 at und einem Probedrucke von höchstens 20 at ausgesetzt sind und hauptsächlich Wasserleitungszwecken dienen. Für einen Betriebsdruck von 4 bis 7 at ist eine Verminderung der Wandstärken um 5 bis 15^ zulässig; ferner sind aus Herstellungsgründen bei geraden Rohren Abweichungen von den Rechnungsgewichten (bei denen das spezifische Gewicht des Gußeisens zu 7,25 angenommen ist) bis ± 3 % zu gestatten.

Die Festsetzungen, welche in der Tabelle auf S. 400 zusammengestellt sind, erstrecken sich auf Muffenrohre von 40 bis 1200 mm Lichtweite mit 2 bis 4 m Baulänge, doch bei den Ausführungen werden sowohl Rohrdurchmesser wie Baulängen manchmal überschritten. Der Tabelle liegt der Muffenquerschnitt Abb. 5 zu Grunde.

Die gußeisernen Rohre scheiden sich je nach der Art, wie die einzelnen Rohre miteinander verbunden werden, in Muffen- und Flanschenrohre. Für Leitungen, die im Boden eingebettet werden, kommen fast ausschließlich Muffenrohre zur Verwendung, während Leitungen über Tag häufig in Flanschenrohren ausgeführt werden. Bei Verlegung unter Wasser, wo die Wasserhaltung Schwierigkeiten macht, wird ebenfalls Flanschenrohren der Vorzug gegeben. Das Muffenrohr hat gegenüber dem Flanschenrohr den Vorzug einer etwas nachgiebigeren Verbindung, da die Muffe kleine Bewegungen des Rohres ermöglicht.

Abb. o.

Gußeiserne Muffenrohre. Für die Muffe ist von dem Deutschen Verein von Gas- und Wasserfachmännern gemeinsam mit dem Verein deutscher Ingenieure eine einheitliche Form festgestellt worden, die als deutsche Normalmuffe bezeichnet wird und in Abb. 5 dargestellt ist.

■2.

a—

JT= 7rrmh-ł 2 o

an-

Die Muffenverbindung wird in der Weise hergestellt, daß man das glatte Schwanzende des einen Rohres in die Muffe des anderen Rohres einschiebt, wobei man darauf zu achten hat, daß das Rohrende satt auf dem Boden der Muffe aufsitzt. Beim Verlegen der Rohre können Kurven von größerem Radius ohne Verwendung von Form-stücken ausgelegt werden, ohne daß die nachherige Abdichtung der Muffe beeinträchtigt wird. Die Dichtung der Muffe erfolgt in der Weise, daß in den Zwischenraum zwischen Muffe und Schwanzende ein geölter Hanfstrick eingeführt und zunächst festgestampft wird. Teerstricke und insbesondere mit Holzteer getränkte Stricke sind von der Verwendung auszuschließen, da das Leitungswasser sehr leicht den Teergeschmack nimmt. Der Uber dem Hanfstrick frei gebliebene Raum wird mit flüssigem Blei ausgegossen, und besonders bei großen Rohren ist darauf zu achten, daß das Eingießen des Bleies ohne Unterbrechung erfolgt. Nachdem der Bleiring, der Uber die Muffe hervorsieht, erkaltet ist, wird er durch Abstemmen gedichtet. Durch das Abstemmen wird der Bleiring nur auf eine Tiefe von etwa 2 bis 3 cm verdichtet, doch genügt dieses vollständig, um eine dauernde Dichtung herzustellen. Eine gut gedichtete Bleifuge muß glatt aussehen, so daß man beim Abgehen einer verlegten Rohrstrecke die

Güte der Arbeit nach dem Aussehen der Bleifugen beurteilen kann. Es soll noch erwähnt werden, daß das Dichten gegen Wasserdruck nicht durchführbar ist. Man wird deshalb, wenn eine leckende Muffe nachgedichtet werden soll, zunächst den Druck ablassen und dann die Dichtung durch sorgfältiges Nachstemmen herstellen.

Die Abmessungen der Rohre, Muffen, Dichtungsfugen usw. sind aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich.

Abmessungen gußeiserner Muffenrohre

nach den Festsetzungen d. Ver. deutsch. Ingen, u. d. Deutsch. Ver. v. Gas- u. Wasserfachm. (Abb. 5).

Lichter Durch-3 messer des Rohres

(1

Normale Wandstärke

Äußerer Durch-g messer des Rohres

la

Stärke der 3 Dichtungsfuge

Innere Muff en weite

D₂

Innere

Muffentiefe

g Dichtungstiefe

m Übliche Nutzlänge c des Rohres

Gewicht eines 8 glatten Rohrstücks von 1 m Länge

Gewicht der Muffe

Gewicht eines Rohres von vorstehender Nutzlänge

Gewicht f. d. lfd. Meter bei vorstehender Nutzlänge

Gewicht f. d. lfd. Meter bei vorstehender Nutzlänge abgerundet

Gewicht des Bleiringes >)

CR

w

CR

bc

40

70

74

50

66

60

8,5

7,5

81

77

77

65

70

8,5

82

7,5

92

80

75

8,5

87

7,5

7,5

97

81

<n cT"

(M (M (M CO

8,75,    2,68

10,57

3,14

102

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ii

98

7,5

107

83

90

108

7,5

113

84

100

118

7,5

123

86

125

150

9,5

144

7,5

133

88

10

170

7,5

159

91

175

200

10,5

196

7,5

185

94

3,5

11

222

7,5

211

97

3,5

238

100

3,5

225

250

11,5

248

264

100

3,52)

12

274

8,5

291    103

275

300

12,5

300

13

326

8,5

317

103

325

350

13,5

352

8,5

343

105

14

378

8,5

369

105

375

14

403

8,5

395

107

421

107

400

425

O.O.

429

454

9,5

448

450

9,5

473

110

110

15

480

475

500

15,5

506

16

532

9,5

9,5

499

112

525

112

550

600

16,5

10

552

115

583

10

17

650

18

as

0.0.

700

19

738

11

750

20

790

11

800

21

900

1000

22,5

24

1100

26

• 1200

28

73,22 j 24,41

109.49    31,28 137,43 ! 39,26 167,26 i 47,79

349,91 ! 87,48

396.50    99,13 445,15 ! 111,29

496.51    124,13

530.43    132,61 586,71 146,68 621,82 155,46 680,38 170,10 741,65 185,41 806,64 j 201,66 913,94 228,49

101

104

106

108

238.90    71,15    1026,75    ;    256,69

273,86    83,10    1178,54    [    294,64

311.15    98,04    j    1342,64    335,66

350.76    111,29    1514,33    ¹    378,58

392,69 ;    129,27    1700,03    :    425,01

472.76    160,17    2051,21    ¹    512,80

559.76    195,99    2435,03    608,76

666,81    243,76    2911,00    727,75

783.15    294,50    3427,10    ;    856,78

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Neben der deutschen Normalmuffe sind noch verschiedene andere Verbindungen von Muffenrohren im Gebrauche, von denen aber nur die heute noch in Betracht kommenden Erwähnung finden sollen.

Abb. 6.

Bei der Muffenverbindung nach

Budde und Göhde, Abb. 6, fällt der Bleiring vollständig weg, und die Dichtung erfolgt nur durch einen eingeschobenen Gummiring, der am Schwanzende des Rohres befestigt ist.

Abb. 7 a u. b.

Abb. 8.

Abb. 9.

Rohrverbindung nach Petit.

4m 4t--

V----

10*8 0

Die Rohrverbindung nach Petit, Abb. 7a und b erfolgt ebenfalls durch einen Gummiring, der durch einen durch die besonders geformten Rohrenden gebildeten Zwischenraum eingeschoben wird.

Für Druckleitungen bis 60 Atmosphären sind von dem v. Roll sehen Hüttenwerke zwei verschiedene Muffenkonstruktionen zur Anwendung gebracht worden. Abb. 8 stellt eine Muffenverbindung mit gewöhnlicher Bleidichtung dar, bei welcher sich die Bleifuge nach oben verjüngt. Durch einen besondern Sicherungsring, der je nach dem Rohrdurchmesser zwei- oder dreiteilig ist und mittels Ankerschrauben an der Muffe

Abb. 10.

Abb. lia U. b. Geteilte überschiebmuffe.

Doppel- oder Überschiebmuffe.

Abb. Ha. Durchschnitt.

Abb. 11b. Ansicht.

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festgehalten ist, wird die Bleidichtung am Heraustreten verhindert. Abb. 9 stellt eine Dichtung mit Gummiring dar, der durch einen besonderen Aufsatzring gegen den Boden der Muffe gepreßt wird.

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

Die in Abb. 10 dargestellte Doppel- oder Überschiebmuffe ist zur Ausbesserung beschädigter Rohre geeignet, indem an der Sprungstelle ein Rohrstück von solcher Länge herausgenommen wird, daß das Einbringen der Überschiebmuffen möglich ist. Besteht die Muffe aus einer oberen und einer unteren Hälfte, welche durch Schrauben verbunden wxrden (Abb. 11a u. b), so kann sie unmittelbar um die beschädigte Stelle gelegt werden. Bei der Hilfsmuffe von Reut her fallen auch die Schrauben fort, indem die beiden Hälften o und u schwalbenschwanzförmig ineinander geschoben, dann von t aus mit Blei vergossen und hierauf verstemmt werden. Abb. 12 a u. b zeigt eine solche Hilfsmuffe für das beschädigte Rohr, Abb. 13 a u. b für die beschädigte Muffe des Leitungsrohrs.

Abb. 12 a U. b. Reuthersche Hilfsmuffe für den Hohlkörper. Abb. 12 a. Längsschnitt u. Ansicht.

Abb. 12 b. Querschnitt.

Abb. 14.

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Abb. 13 a U. b. Hilfsmuffe für eine beschädigte Verbindungsstelle. Abb. 13 a. Längsschnitt u. Ansicht.

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Abb. 13 b. Vorderansicht.

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Gußeiserne Flanschenrohre. Abb. 14 zeigt die den Vereinbarungen des Vereins deutscher Ingenieure und des Deutschen Vereins von Gas- und Wasserfachmännern entsprechende Flanschenform. Die Werte für D, Dx, D₂, ö, di} b, h und d ergeben sich aus der folgenden Tabelle.

Um die Schrauben dem Schraubenschlüssel besser zugänglich zu machen und um ihr Rosten durch das nach unten herabsickernde Wasser zu vermindern, gilt für die Anordnung der Schraubenlöcher die Regel, daß die Vertikalebene durch die Achse des Rohres die Entfernung zwischen den beiden untersten Schraubenlöchern halbiert.

Die Arbeitsleiste ist nur bei abzudrehenden Flanschen notwendig; nicht selten werden die Flanschen roh gelassen.

Als Dichtungseinlagen sind ringförmige Platten aus Pappdeckel, mit Leinöl getränkt, vorwiegend gebräuchlich; daneben auch Dichtungsringe aus Holzstoff. Für Rohrleitungen, welche Erschütterungen ausgesetzt sind, insbesondere bei solchen, die über Brücken führen, empfiehlt sich die Anwendung von Dichtungsscheiben aus gutem Kautschuk, welcher seine Elastizität nicht verliert. Blei ist in solchen Fällen wegen seiner Nachgiebigkeit nicht zuverlässig; deshalb ist auch das Nachziehen der Schrauben ohne dauernden Erfolg. Durch öfteres Nachziehen wird der Bleiring schließlich aus der Flanschenfuge heraus und auch in den Innenraum des Rohres gequetscht, so daß noch mißliche Querschnittsverengungen eintreten können, ßleiringe mit Kautschukeinlage hingegen haben sich gut bewährt, indem der dichtende Anschluß des Bleies, welches auch bei nicht abgedrehten Flanschen sich passend anpreßt, vermöge der Elastizität des Kautschukkerns erhalten bleibt, während dieser gegen die schädigenden Einwirkungen der Luft und unreinen Wassers durch die Bleihülle geschützt ist.

Abmessungen gußeiserner Flanschenrohre

nach den Vereinbarungen des Vereins deutscher Ingenieure und des Deutschen Vereins von Gas-

und Wasserfachmännern (Abb. 14).

3 Lichter Durclim. des Rohres

<1

Normale Wandstärke

«)'

B Äußerer Durclim. des Rohres

Durchmesser des Flansches

Dicke des Flansches

3 Breite der Dichtungsleiste

3 Höhe der Diclitungsleiste

Lochkreisdurchmesser

Anzahl der Schrauben

Stärke der Schrauben

Länge der Schrauben

mm St. mm "engl.

S Durclim. des Schraubenlochs

Übliche Baulänge

Gewicht eines glatten Rohrstücks von 1 m Länge

Gewicht eines Mansches nebst Anschluß

Gewicht eines Rohres von vorstehender Baulänge

Gewicht f. 1 m bei vorstehender Baulftnge

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28

28

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30

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Bei sehr genauen Ausführungen leisten Kupferringe gute Dienste, welche man entweder als Drahtringe nach Abb. 15 zwischen die glatt abgedrehten Flanschen oder nach Abb. 16 in eingedrehte Nuten legt, so daß beim Anziehen der Flanschenschrauben vermöge der Keilwirkung des Drahtrings in der Rinne zweifache Dichtungsanlage erzielt wird. Größere Elastizität besitzen Götzes profilierte Kupferringe (Abb. 17).

Abb. 15.

Abb. 16.

Abb. 17.

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Die linsenförmigen Dichtungseinlagen von Wohl er (Dichtungslinsen) aus Kupfer oder Rotguß (Abb. 18) werden nach zwei Kugelflächen abgedreht und in die entsprechend angedrehten Rohrenden passend eingeschliffen. Vermöge der in beliebigen Richtungen möglichen Drehung der beiden Rohre um die der Dichtungslinse zugehörigen Kugelmittelpunkte verhält sich diese Anordnung wie eine gelenkige Kette, so daß die Ausführung nicht geradlinig verlaufender Rohrstränge sehr erleichtert wird und auch bei Lagenänderungen der Rohre der dichte Schluß sich durch Nachziehen der Schrauben wieder gut hersteilen läßt.

Abb 18.

Abb. 20.

Abb. 19.

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Als geeignet für hohen Druck und bei Beanspruchung durch Erschütterungen mögen die seinerzeit von Lincke vorgeschlagenen wellenförmigen Dichtungseinlagen (Dichtungsmembranen), welche für alle vorkommenden Dichtungen an Flanschen, Muffen, Stopfbuchsen, Kolben usw., in verschiedenen Formen anwendbar sind, hier noch angeführt werden. Vermöge ihrer Wellenform wird, wie z. B. die in Abb. 19 dargestellte Flanschenverbindung zeigt, in den beiderseitigen Dichtungsfugen eine größere Zahl von Dichtungskanten gebildet, welche selbst bei ungenauer Oberflächenbeschaffenheit der

Flanschen einen guten Schluß sichern, indem die etwa über den ersten Wellenscheitel vordringende Flüssigkeit in den weiter folgenden Hohlräumen wiederholte Druckverminderung erfährt.

Die für Hochdruckleitungen bewährte Rohrverbindung nach Riedler (Abb. 20) beruht auf der durch den Wasserdruck selbst bewirkten Abdichtung mittels eines Lederstulps von winkelförmigem Querschnitt, welcher in einer Aussparung des einen Rohres mittels eingelegten Spannrings festgehalten wird, während die glatt abgedrehten Rohrflanschen ohne Zwischenmittel fest gegeneinander geschraubt werden.

Eine gewisse Beweglichkeit besitzt die aus Muffe und Flansch bestehende Verbindung von Reuther (Abb. 21). Infolge der schrägen Auflagerflächen des Flansch-

Abb. 22.

Abb. 21.

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ringes f und der Muffe wird beim Anziehen der Schrauben der Gummiring d fest gegen die äußere Rohrfläche gepreßt. Auf dem nämlichen Grundsatz beruht die ebenfalls von Reuther hergestellte. Verbindung (Abb. 22), welche neben einer bestimmten Drehbewegung auch eine Längsverschiebung gestattet.

Formstücke. Für die Abzweigung von Leitungen, den Einbau von Schiebern und Hydranten, die Ausführung von scharfen Krümmungen sind bei Gußrohren besondere Formstücke erforderlich, für welche ebenfalls einheitliche Abmessungen festgesetzt sind.

Wegen der ungünstigeren Beanspruchung durch den Betriebsdruck, wie wegen der leichteren Möglichkeit einer Verlegung oder Verbiegung des Kerns ist die Wandstärke der Formstücke 15 bis 20% größer als die der geraden Rohre.

Abb. 25.

Abb. 24.

Abb. 28.

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Die Abb. 23 bis 35 stellen Muffenrohrformstiieke dar, welche der Einfachheit wegen bestimmte Bezeichnungen erhalten haben. So heißt ein in Abb. 23 dargestelltes Muffenrohr mit einem Flanschstutzen ein A-Stück, ein Muffenrohr nach Abb. 24 mit zwei gleichen, in gerader, zur Rohrachse senkrechter Linie gegentiberstehenden Flanschstutzen ein AA-Stück. Die Bezeichnung B- und BB-Stück wird gebraucht, wenn an Stelle des Flanschstutzens ein Muffenstutzen tritt (Abb. 25 u. 26). C- und GG-Stücke

(Abb. 27 u. 28) nennt man Muffenrohre mit schrägen Abzweigen, und zwar beträgt der

ist ein Kohr von der Form der Abb. 26 von 300 mm

Durchmesser mit zwei gleichen zur Rohrachse senkrechten Muffenstutzen von je 200 mm Lichtweite. Je nach dem Durchmesser beträgt die Baulänge L 0,8 bis 1,5 m bei der A-und ZLKlasse und 0,8 bis 1,75 m bei der C-Klasse; d wechselt zwischen 40 und 750 Die Länge a (Abb. 23, 25, 27) ist 0,2D + 0,5c? + 100 mm; in Abb. 23 ist 1 = 0,Id + 120 mm, in Abb. 27 1 = 0,'75«.

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Abb. 26.

Abb. 27.

Abb. 28.

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Von weiteren Formstücken seien noch erwähnt: das //-Stück (Abb. 29) mit Muffe und Flansch, für welches L durchgängig — 300 mm ist; ferner das /"-Stück mit einem Flansch und 600 bis 800 mm Länge (Abb. 30). Das /-Stück gestattet einen Richtungs-wechsel der Leitung von 30° (Abb. 31); hier ist m = D -f- 200 mm (jedoch nicht über 600 mm) und R = 150 -j- d mm. — Die ZT-Stücke (Abb. 32) werden mit R = 10 Z) und

Zentriwinkeln von 22 y₂, 30 und 45° hergestellt, so daß 4, 3 oder 2 Stücke einen Quadranten bilden. — Abb. 33 ist ein Muffenkrümmer mit scharfer Biegung (R = 0,5 JD + 300 mm), der auch nach Abb. 34 mit Fuß hergestellt wird. — Abb. 35 zeigt ein iü-Stück oder Ubergangsrohr von I) auf d. Die Länge L beträgt 1 m, einschließlich des geraden Endes von der Länge der doppelten Muffentiefe.

Abb. 36.

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Die Société anonyme des hauts-fourneaux et fonderies in Pont à Mousson fertigt gußeiserne Rohre mit umgelegten Stahlringen an (Abb. 36), welche für Strecken mit besonders hohem Druck bestimmt sind. Die durch Walzen hergestellten Ringe werden warm aufgezogen und wirken infolge ihrer Zusammenziehung der Zugbeanspruchung der Rohrwandungen entgegen. Die Verwendung solcher Rohre erfolgte in größerem Umfange bei den Wasserleitungen für Paris und Lyon, sie lohnt sich jedoch wegen der Kosten erst für Weiten von 600 mm und darüber. In Deutschland werden solche verstärkte Rohre nicht hergestellt.

§ 4. Schmiedeeiserne und Stahlrohre.

Bei unsicherem Untergründe, bei Stellen, welche starken Erschütterungen ausgesetzt sind, und bei Leitungen unter hohem Drucke empfiehlt es sich, schmiedeeiserne oder Stahlrohre zu verwenden, die durch das verbesserte Schweißverfahren heute nahtlos hergestellt werden, so daß die früher übliche Nietung entfällt. Rohre bis zu 300 bzw. 400 mm 1. W. werden aus Stahl, Rohre von größerem Durchmesser aus Schmiedeeisen geliefert. Ebenso werden die Formstücke aus Stahl und Schmiedeeisen hergestellt.

Die Verbindung der Rohre erfolgt durch Muffen oder Flanschen; die Muffen werden direkt angepreßt oder gewalzt. Die schmiedeeisernen und Stahlrohre haben den Vorteil des geringeren Gewichts und können in weit größeren Baulängen hergestellt werden als gußeiserne Rohre. Infolgedessen ist das Verlegen auch erheblich einfacher, rascher und wegen der geringeren Anzahl der Dichtungsstellen billiger. Die schmiedeeisernen und Stahlrohre werden gegen Rost durch heißes Asphaltieren oder besondere Anstriche geschützt und außen mit in heißem Asphalt getränkter Jute fest umhüllt.

Abb. 37.

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Um die Lebensdauer von schmiedeeisernen und Stahlrohren zu beurteilen, liegen Erfahrungen von genügend langer Zeitdauer noch nicht vor, doch scheinen sich die gebräuchlichen Schutzmittel gegen Rost im allgemeinen gut zu bewähren. Ein abschließendes Urteil über die Dauerhaftigkeit und Rostbeständigkeit muß vorläufig noch der Zukunft überlassen bleiben.

Thyssen & Co. erzeugen Stahlmuffenrohre mit Rillenmuffe nach dem in Abb. 37 dargestellten Profil bis zu 400 mm Durchmesser. Die Wandstärken, Gewichte und Abmessungen der Muffen sind aus nachstehender Tabelle zu entnehmen.

Die nachdemMannesmann-schen Schräg- oder Hohlwalzverfahren hergestellten Stahlrohre werden ohne Schweißungundohne Naht hergestellt und zeichnen sich durch große Festigkeit aus. Mannesmann-Rohre werden nur bis zu 250 mm Durchmesser erzeugt, die Muffe ist nach Abb. 38 geformt. Die Wandstärken, Gewichte und Abmessungen der Muffen sind aus nachstehender Tabelle ersichtlich.

Abb. 38.

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Bei schmiedeeisernen Rohren über 300 bzw. 400 mm Lichtweite werden die Wandstärken nach dem Drucke berechnet, den die Rohre auszuhalten haben. Mit der Form der Muffen kann man der für kleinere Durchmesser üblichen Form folgen, und zwar soll die Muffe so geformt sein, daß sie ein Heraustreten des Dichtungsringes tunlichst verhindert.

!) Einschließl. Jute-Umhüllung und Muffenverstärkung.

Die Dichtung der schmiedeeisernen und Stahlrohre erfolgt in derselben Weise wie die der gußeisernen Muffen- und Flanschenrohre.

§ 5. Verlegung von Rohrleitungen.

Die von dem Hüttenwerk angelieferten Rohre werden zunächst auf einen Lagerplatz geschafft und dort in der Regel einer nochmaligen Druckprobe auf 15 bis 20 Atmosphären unterzogen, wobei das Rohr unter Druck mit leichten Handhämmern] abgeklopft wird. Bei kleineren Ausführungen kann man von dieser Druckprobe absehen und sich damit begnügen, durch Abhämmern festzustellen, ob die Rohre beim Transport Beschädigungen (meist Schwanzrisse) erlitten haben. Nach erfolgter Untersuchung der Rohre werden dieselben nach ihren Abmessungen gestapelt und nach Bedarf an die Baustelle gefahren.

Die Tiefe des zur Aufnahme der Rohre dienenden Rohrgrabens ist gleich dem äußeren Rohrdurchmesser plus der sogenannten Uberdeckung, das ist der Abstand der Rohroberkante von der Grabenoberfläche. Die Uberdeckung der Rohre soll das Wasser in erster Linie vor dem Frost, in zweiter Linie aber auch vor der Erwärmung im Sommer schützen. Als Schutz gegen Frost würde für die klimatischen Verhältnisse von Deutschland eine Uberdeckung von 1,2 m ausreichen, in Rücksicht aber auf den Schutz gegen Temperaturerhöhung wird im allgemeinen für Wasserleitungsrohre eine Uberdeckung von 1,5 m vorgesehen. Für längere Zuleitungen empfiehlt es sich, diese Uberdeckung etwa auf 2,0 m zu erhöhen. Bei Leitungen an Abhängen ist die Grabentiefe so zu bestimmen, daß die Entfernung des Rohres von der Bodenfläche an der Stelle des kleinsten Abstandes noch der vorgeschriebenen Uberdeckung entspricht.

Bei der Anordnung der Lage der Rohrleitungen in den Straßen ist in erster Linie auf bereits bestehende oder in Zukunft noch zu verlegende Leitungen für andere Zwecke Rücksicht zu nehmen. In bebauten Straßen wird die Straßenmitte in der Regel für das Entwässerungsrohr frei gehalten, und man ist daher angewiesen, das Wasserrohr entweder in der Fahrbahn in der Nähe des Bürgersteiges oder unter Umständen auch im Bürgersteig selbst unterzubringen. Bei nicht bebauten Straßen (außerhalb des Bebauungsgebietes) wird man in den meisten Fällen den Fußweg für das Wasserleitungsrohr wählen, um den Verkehr möglichst wenig zu stören und die Straßenoberfläche zu schonen. Bei breiten Straßen, wie sie die modernen Stadtpläne vielfach zeigen, empfiehlt sich die Anlage von Doppelleitungen und zwar in der Weise, daß man an der einen Seite die Rohre in den Abmessungen verlegt, wie sie dem Verteilungsnetz entsprechen, während auf der anderen Seite sogenannte Verbrauchsstränge angeordnet werden, die nur zur Speisung der daran angeschlossenen Häuser dienen.

Die Verlegung der Rohrleitungen erfolgt in der Weise, daß zunächst die Rohre angefahren und längs des auszuhebenden Rohrgrabens in solcher Entfernung von demselben gelagert werden, daß sie von dem Aushubmaterial nicht bedeckt werden. Hierauf wird die Straßendecke in der Breite des Rohrgrabens aufgebrochen und das dabei gewonnene Material an Pflastersteinen oder Chaussierungsmaterial auf der einen Seite, das Aushubmaterial aus dem Rohrgraben auf der andern Seite gelagert. Der Aushub des Rohrgrabens erfolgt in einer Breite, die ein bequemes Arbeiten in demselben gestattet und dementsprechend auch bei kleinen Rohren nicht unter 0,8 m betragen soll. Die Wände des Rohrgrabens werden senkrecht angelegt und nach Erfordernis seitlich ausgesteift. Die Sohle des Rohrgrabens ist möglichst eben zu halten, so daß das Rohr auf seiner ganzen Länge satt aufliegt. Bei steinigem Boden empfiehlt es sich, auf die Grabensohle eine Kies- oder Sandschicht von 0,15 m Stärke aufzubringen, um dem Bohre ein gutes Auflager zu sichern. Ebenso soll an Stellen, wo man mit dem Bohrgraben altes Mauerwerk durchschneidet, die Sohle des Bohrgrabens so weit vertieft werden, daß zwischen Mauerwerk und Bohr noch eine Sandschicht von 0,25 m Stärke eingebracht werden kann. An den Stellen, wo Muffen zu liegen kommen, sind sogenannte Muffenlöcher auszuheben, welche gestatten, die Muffen in ihrem ganzen Umfange gehörig zu verstemmen.

Bei der Verlegung von Leitungen in aufgeschüttetem Boden oder in Moorboden ist durch Pfahlroste oder Mauerwerk ein widerstandsfähiges und unnachgiebiges Auflager für die Bohre zu schaffen. Für die Zuleitung vom Wasserwerk Müggelsee nach Berlin ist die Verlegung durch eine Moorstrecke auf einem Pfahlrost erfolgt, dessen Köpfe durch eine 1,0 m starke Betonschicht verbunden sind. Die Verlegung der großen Zuleitungsrohre erfolgte in einer auf diese Betonschicht aufgebrachten Sandbettung.

Das Herablassen der Bohre in den Bohrgraben erfolgt bei kleineren Durchmessern mit Seilen von Hand, bei größeren mit Hilfe vierbeiniger Windeböcke. Nach dem Einbringen der Bohre werden dieselben in die richtige Lage gebracht, und die Verlegung erfolgt immer mit der Muffe nach vorn, so daß das Schwanzende des einen Bohres satt in die Muffe des vorhergehenden eingestoßen werden kann. Nachdem die Bohre gedichtet sind, werden sie in sandigem Boden mit dem ausgehobenen Sandmaterial unterfüllt und unterstopft. Bei lehmigem oder steinigem Boden empfiehlt es sich, zum Unterstopfen Kies oder Sand beizufahren und den Bohrgraben bis auf die Höhe der Oberkante des Bohres mit diesem Material aufzufüllen. Nachdem der Bohrstrang auf diese Weise in seiner Lage festgelegt ist, wobei die Muffen frei bleiben, kann eine Druckprobe im Bohrgraben erfolgen, wobei der Druck nur etwas höher als der Betriebsdruck bemessen wird. Hierbei ist darauf zu achten, daß die Bohrenden gehörig versteift werden, um zu verhüten, daß die Muffen durch den Druck auseinandergezogen werden. Bei größeren Durchmessern pflegt man Krümmer an der Außenseite noch besonders einzubetonieren, um einer Bewegung derselben durch den Druck vorzubeugen. Nach bestandener Druckprobe werden die Muffen unterfüllt und darauf das Aushubmaterial in Schichten von 25 bis 30 cm emgebracht und sorgfältig festgestampft. Nach Zufüllung des Bohrgrabens wird die Straßenoberfläche wiederhergestellt. Bei der Wiederherstellung des Pflasters wird dasselbe vielfach mit Bticksicht auf die fast unvermeidlichen Senkungen etwas überhöht. Die auftretenden Pflastersenkungen sind durch Nacharbeiten zu beseitigen.

Sind Bohrstrecken unter Grundwasser zu verlegen, so ist dasselbe während der Arbeit zu senken, um die Grabensohle trocken zu halten. Bei geringen Grundwassermengen genügt es in vielen Fällen, die Muffenlöcher durch Handpumpen wasserfrei zu halten. Erfolgt die Verlegung in größerer Tiefe unter dem Grundwasserspiegel, so ist man oft gezwungen, zur Wassersenkung besondere Brunnen zu errichten. Bestehen die Bodenschichten unter dem Grundwasserspiegel aus feinen Sanden oder gar Triebsand, so ist das Schlagen von Spundwänden erforderlich; der Aushub des Bodenmaterials erfolgt dann zwischen diesen Spundwänden. An Stelle von hölzernen Spundwänden sind vielfach mit Erfolg in solchen Fällen Wellblechtafeln verwendet worden. Bei Verlegung-unter Grundwasser sind im allgemeinen, besonders wenn es sich um größere Tiefen handelt, Flanschenrohre vorzuziehen.

Eine Gefahr für die in den Straßen verlegten Bohre bilden die abgeirrten oder vagabondierenden elektrischen Ströme. Bei Straßenbahnen mit oberirdischer Zuleitung

werden gewöhnlich die Schienen für die Rückleitung des Stromes benutzt. Ebenso dient bei Fernsprech- und Telegraphenanlagen die Erde als Rückleitung. In allen diesen Fällen können abirrende Ströme in die Rohrleitungen übertreten und die Rohrwandungen angreifen. Die vagabondierenden Ströme bei Telephon- und Telegraphenleitungen sind in der Regel so schwach, daß erhebliche Schädigungen zu den Seltenheiten gehören. Bei elektrischen Straßenbahnen liegen die Verhältnisse aber anders, und hier kann ein wirksamer Schutz einzig und allein nur durch Herstellung einer gesonderten Rückleitung geboten werden. Die verschiedenen Mittel, durch isolierende Anstriche die Rohre zu schützen, haben sich bis heute nicht bewährt. Wollte man das Rohr schützen, so müßte man isolierende Überzüge oder Schutzrohre anwenden, Maßnahmen, welche aber wirtschaftlich sehr ins Gewicht fallen.

§ 6. Zuleitungen mit freiem Wasserspiegel.

Leitungen in offenen Gräben kommen bei Wasserwerksanlagen heute nur mehr für die Leitung von Rohwasser oder eventuell für die Leitung von Aufschlagswasser für Wassermotoren vor, so daß diese Art von Leitungen hier übergangen werden kann.

Zuleitungen mit natürlichem Gefälle und freiem Wasserspiegel werden, wenn es sich um große Wassermengen handelt, in abgedeckten Kanälen, bei kleineren Wassermengen in Zement- oder Tonrohren ausgeführt. Querschnitt und Geschwindigkeit in den Kanälen richten sich nach der zu fördernden Wassermenge und dem zur Verfügung stehenden Höhenunterschied. Da man sich mit der Linienführung der Zuleitung möglichst dem Terrain anzupassen hat, wird man in den seltensten Fällen den Querschnitt und das Gefälle gleichmäßig halten, sondern man wird diese beiden den Verhältnissen entsprechend ändern. Ist an einzelnen Stellen ein Überschuß an verfügbarer Druckhöhe vorhanden, so werden entweder Abstürze oder Strecken mit größerem Gefälle eingeschaltet.

Das Gefälle der die Stadt Rom versorgenden, ans dem Altertum stammenden Leitungen schwankt zwischen 1:4000 [Acqua Marcia) und 1: 33B (Acqua Claudia) ; dasjenige der gleichfalls aus dem Altertum stammenden Leitung der Stadt Metz ist 1:1000. — Bei der ersten Hochquellenleitung für Wien beträgt der Höhenunterschied zwischen dem Kaiserbrunnen und dem Behälter am Rosenhügel 275,44 m auf 88318 m; das Gefälle der einzelnen Leitungsstrecken geht jedoch nicht über 1:310 hinaus; seine untere Grenze liegt bei 1:2200. An geeigneten Stellen sind abschüssige Strecken mit einem Gefälle von 1:5 und 1:200 eingeschaltet, welche besonders sorgfältig ausgeführt wurden (Abb. 43). Die Geschwindigkeit beträgt durchschnittlich 1,08 m i. d. Sekunde, und das Wasser der Kaiserquelle ist in rund 24 Stunden in Wien bzw. im Behälter am Rosenhügel. Die Leitung wurde für eine größte Sekundenmenge von 1,3 cbm berechnet, während der stärkste Zufluß 1,96 cbm und der geringste 0,214 cbm betragen hat. — Bei der älteren (überdeckten) Croydon-Wasserleitung für New York konnte nur ein Gefalle von 1:4610, bei der im Anfang des 17. Jahrhunderts angelegten und einen Teil von London versorgenden offenen New River-Wasserleitung nur ein solches von 1: 21100 erzielt werden. Die neue, gleichfalls überdeckte Wasserleitung für New York hat ein durchschnittliches Gefälle von 1: 7700. — Der 42,7 km lange gemauerte Kanal, in welchem das Wasser des Derkos-Sees am Schwarzen Meer nach Konstantinopel geführt wird, hat ein Gefälle von 1:2190. — Der Kanal de l’Ourcq (offene Leitung, gleichzeitig der Wasserversorgung von einem Teil von Paris und Schiffahrtszwecken dienend) hat ein Gefälle von 1: 9400, die (überwölbte) Leitung, welche von Arcueil nach Paris führt, 1: 2400. — Das Gefälle der Leitungsgräben, welche das Wasser der in Abb. 6, Taf. II dargestellten Sammelteiche der Stadt Königsberg zuführen, liegt zwischen 1:7150 und 1:10000.

Größere Zuleitungskanäle sind an geeigneten Stellen zwecks Prüfung und Reinigung durch Einsteigschächte zugänglich zu machen.

Wird der Zuleitungskanal durch lagerhaftes und nicht zerklüftetes Gestein geführt, so kann unter Umständen, wie es vielfach schon die alten Körner beispielsweise

Abb. 39.

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bei dem Aquädukt von Bologna getan haben, von einer Verkleidung der Wände mit Mauerwerk oder Beton ganz abgesehen werden.

Im nachstehenden sollen noch die Profile einiger ausgeführter Zuleitungskanäle dar gestellt werden.

Abb. 39 und 40 stellen Querschnitte des alten römischen Aquädukts Acqua Marcia dar, und zwar erstere das Profil bei der Ausführung unter Boden, also zum Teil als Stollen, und die letztere das Profil für Strecken, welche in das Terrain eingeschnitten sind.

Ein ähnliches Profil hat der auch aus der Körner- und zum Teil sogar aus der Etruskerzeit stammende Aquädukt von Bologna, der zum Teil noch heute zur Herbeileitung des im Settatale gewonnenen Grundwassers dient.

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Abb. 44 a.

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Abb. 43.

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Abb. 44b.

Abb. 41 stellt den Normalquerschnitt des Kanals der alten Wiener Hochquellenleitung dar, Abb. 42 das Profil der Zuleitung von der Stixensteiner Quelle nach Wien.

Abb. 43 zeigt eine Absturzstrecke und die Abb. 44a und b einen Einsteigschacht der Wiener Hochquellenleitung.

Abb. 45.

Abb. 46.

Abb. 47.

Querschnitt der alten Zuleitung für das New Yorker Wasseiwerk.

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Querschnitt der neuen Zuleitung für das New Yorker Wasserwerk in Tunnelstrecken.

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Die Zuleitung für das alte Wasserwerk von New York wurde, wie das Querprofil Abb. 45 zeigt, als Kanal ausgebildet, während für das neue Wasserwerk die Zuleitung gewissermaßen als Tunnel behandelt wurde. Abb. 46 zeigt das Tunnelprofil in den gewöhnlichen Strecken, Abb. 47 ein kreisrundes Tunnelprofil in den druckhaften Strecken.

Abb. 50 a u. b.

Einsteigschacht der Vanne-Leitung für Paris.

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Die Zuleitung für Aberdeen ist nach dem Querprofil Abb. 48 ausgeführt, das in Abb. 49 dargestellte Profil für die Zuleitung von Dieppe zeigt ein Eiprofil mit nach oben gerichteter Spitze.

Abb. 50 a und b zeigen das Profil und einen Einsteigschacht der Vanne-Leitung für Paris.

Man sieht aus diesen Beispielen, in welch verschiedener Weise die Querschnitte von Zuleitungskanälen ausgebildet werden können.

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Die Linienführung solcher Zuleitungskanäle hat so zu erfolgen, daß der Wasserspiegel immer ein freier bleibt, der obere Teil des Querschnitts also niemals einem inneren Druck ausgesetzt wird. Tal- und Flußkreuzungen werden hei solchen Zuleitungen entweder unter Beibehaltung des freien Wasserspiegels durch Überbrückungen (Aquädukte), oder durch Einschaltung von Druckleitungen (Dücker) ausgeführt. Die Überbrückung von Talübergängen war, wie die vorhandenen Überreste solcher Bauten zeigen, schon im Altertum bekannt und ist vielfach ausgeführt worden. Auch Dücker-leitungen in Bleirohren sind schon von den Römern zur Ausführung gebracht worden.

Bei der Ausführung von Zuleitungskanälen ist besonders darauf zu achten, daß der vom Wasser benetzte Teil des Profiles absolut wasserdicht ausgeführt wird. Da diese Kanäle größtenteils unter Terrain zur Ausführung gelangen, so machen sich Undichtigkeiten zwar durch Wasserverluste bemerkbar, doch ist es ungemein schwierig, die undichten Stellen zu ermitteln. Um die Seitenwände dicht zu machen, erhalten dieselben einen wasserdichten Zementverputz aus Zementmörtel von 2 bis 3 cm Stärke, der aus einem Teil Portlandzement und zwei Teilen Sand hergestellt wird. Der Verputz wird in einzelnen Schichten aufgetragen, beim letzten Auftrag wird nur reiner Portlandzement verwendet. Der Zementverputz ist an der Oberfläche glatt zu reiben, die Ecken des Profiles werden beim Verputzen abgerundet.

Bei Zuleitungen mit natürlichem Gefälle ist die Wassermenge häufig, beispielsweise wenn es sich um die Zuflußmenge von Quellen handelt, eine wechselnde. Für die Bedürfnisse des Betriebes ist es aber erforderlich, die Schwankungen der Zuflußmenge zu kennen, und deshalb wird in solchen Fällen an geeigneter Stelle eine selbsttätig aufzeichnende Meßvorrichtung eingeschaltet. Als solche kann, wenn die Zuleitung als Kanal ausgeführt ist, ein Überfall mit selbsttätiger Aufzeichnung der Überfallshöhen oder bei Rohrleitungen ein Wassermesser dienen. Bei künstlich gehobenes Wasser fördernden Druckleitungen wird die Fördermenge an der Pumpstation aus der Leistung der Pumpen ermittelt.

§ 7. Leitungen mit innerem Druck.

Bei Zuleitungen mit innerem Druck ist man bezüglich der Linienführung von der Terraingestaltung unabhängig und kann vorhandenen Straßen folgen. Die einzige Beschränkung besteht darin, daß man mit der Rohroberkante stets unter der Drucklinie bleiben muß, gleichgültig ob es sich um Zuleitungen mit natürlichem Gefälle oder um Druckleitungen handelt. Die Profile solcher Zuleitungen ergeben daher oft große Höhendifferenzen zwischen den tiefen und hohen Punkten der Leitung. Da sich an den hohen Punkten beim Betriebe Luft ansammelt, an den Tiefpunkten aber etwa im Wasser enthaltene Beimengungen sich absetzen, so sind die Hochpunkte mit Vorrichtungen zur Entlüftung, die Tiefpunkte mit Schlammauslässen zu versehen, die gleichzeitig als Entleerungsleitungen dienen, wenn solche Stränge entleert werden sollen.

In Abbildung 10, Tafel IX ist die Zuleitung für die Stadt und den Bahnhof Sebenico dargestellt. Das Wasser wird einer tiefliegenden Quelle entnommen und durch ein Pumpwerk über vier Bergrücken gefördert, deren höchster und zunächst der Quelle gelegener rund 180 m höher als die Quelle ist. Auf den vier Bergrücken sind die Entlüftungsschächte Lt, L₂, L₃ und L₄ angeordnet, während an den Tiefpunkten Schlammkästen St, S₂, S₃, welche gleichzeitig als Entleerung dienen, angebracht sind. Ein solcher Entlüftungsschacht ist in Abb. 51a und b dargestellt.

Abb. 51 a.

Abb. 51b.

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Der Schacht ist durch e ne Zwischenwand in zwei Kammern geteilt, der Einlauf erfolgt bei A, der Auslauf bei B, die austretenden Luftblasen können durch das Kohr C entweichen, welches gegebenen Falles auch als Überlauf dienen kann. Die Schlamm-und Entleerungskasten sind in Abb. 52 a und b dargestellt.

Abb. 52 a.

Abb. 52b.

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Der etwa angesammelte Schlamm oder nach Erfordernis das Wasser wird durch das Ventil a abgelassen und durch die Leitung r abgeleitet. Bei l ist ein Lufthahn aufgesetzt, um etwa hier angesammelte Luft ablassen zu können.

An Stelle der Entlüftungsschächte mit freiem Wasserspiegel kann man auch ein Standrohr anwenden, wie es in der Zuleitung für den Bahnhof Canfanaro angeordnet und in Abb. 53 dargestellt ist¹).

Abb. 53.

Das Standrohr ist ein eiserner Behälter, der in die Zuleitung eingeschaltet ist. Der Eintritt des Wassers erfolgt bei A, der Austritt bei B, bei C ist ein Überlauf, durch den auch die Luft ihren

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Abzug findet.

Sind die Höhenunterschiede zwischen den

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Hoch- und Tiefpunkten nicht so sehr groß, so genügen für die Entlüftung an den hohen Punkten selbsttätige Luftventile; bei größeren Erhebungen wird man zweckmäßig Hydranten anbringen, um Spülungen zu ermöglichen und andererseits beim Füllen der Leitungen der Luft Gelegenheit zum Entweichen zu geben.

i) G. Plate, Die Wasserversorgung auf den k. k. Istrianer und Dalmatiner Staatskahnen. d. österr. Ing.- u. Arch.-Ver. 1878, S. 57 u. 110.

Zeitschr.

Unter Umständen kann der Fall eintreten, daß man die zur Verfügung- stehende Höhendifferenz nicht in vollem Maße zur Überwindung der Bewegungswiderstände ausnützen kann, weil die sich ergebende Geschwindigkeit in der Kohrleitung zu groß würde. In solchen Fällen ist man gezwungen, einen Teil der Höhendifferenz unschädlich zu machen, was am besten durch Einschalten von Absturzstrecken erreicht wird.

Abb. 54 zeigt einen Absturzschacht in der Zuleitung für Bahnhof Rachito-vich (dalmatinische Eisenbahnen), welche ihr Wasser einer 320 m über dem Verbrauchsorte liegenden Stelle entnimmt, so daß bei voller Ausnutzung dieser Höhe ein unnötig großer Druck in der Leitung entstanden sein würde (Abb. 55 a). Die Vernichtung der lebendigen Kraft des Wassers erfolgt hier durch Auf-stürzen auf die Sohle des Schachtes; ein solcher wurde gewählt, um das Verwehen des herabfallenden Wassers durch die dort stark auftretende Bora zu verhüten.

Unterhalb des Absturzes fällt die Leitung etwa unter 45°, später weniger ab und ist mit aufgeschraubten schmiedeeisernen Rohrschellen gegen eingesetzte Steine

Abb. 55b.

Abb. 54.

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Abb. 55a.

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Zuleitung für Rachitovieh.

Wasserschloss r. 819,90 m

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gestützt, so daß eine Verschiebung der Rohre nicht stattfinden kann. Die Tiefe des in den Felsen getriebenen Rohrgrabens beträgt 1 bis 1,4 m. Um das Herunterwaschen der

Ausfüllung an den steilen Abhängen zu verhindern, ließ man in geeigneten Abständen Stege im Graben stehen, welche unterhalb von der Leitung durchfahren wurden und der Aufschüttung als Stütze dienen. Zur weiteren Herabminderung des Druckes hat die obere, in starkem Gefälle liegende Strecke der etwa 5 km langen Leitung einen kleineren Durchmesser erhalten als die untere; ferner wurden noch sechs Entlastungskasten eingeschaltet (Abb. 55b), welche aus Gußeisen hergestellt und in gemauerten Kammern untergebracht sind. Auf der einen Seite mündet der Einlauf, auf der entgegengesetzten ist das Fallrohr mit Schieber angeschlossen. Durch das von dem Deckel des Kastens ausgehende senkrechte Kohr wird die Druckhöhe bestimmt, bei deren Überschreitung das Wasser durch den Überlauf abfließt. Durch Verlängern oder Verkürzen dieses Rohres läßt sich die größte zulässige Druckhöhe und die Lieferungsfähigkeit der Leitung regeln.

§ 8. Kreuzungen von Tälern, Wasserläufen und Eisenbahnen.

Abb. 56.

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Talkreuzungen. Täler, die im Zuge der Zuleitung gekreuzt werden müssen, können entweder oberirdisch durch Wasserleitungsbrücken (Aquädukte) übersetzt oder unterirdisch durch Rohrleitungen (DÜcker) gekreuzt werden. Im Altertum sind solche Talkreuzungen fast ausschließlich als Aquädukte ausgeführt worden, doch finden sich solche Anordnungen auch in der neueren Zeit, beispielsweise in großem Maßstabe bei der ersten Wiener Hochquellenleitung und bei der durch Beigrand erbauten Wasserleitung für Paris. Eine der bedeutendsten Wasserleitungsbrücken der neueren Zeit ist diejenige von Roquefavour, die man einer bedeutend billigeren Dückeranlage vorgezogen hat in Rück- [ijjjjp sicht auf die durch den starken Kalkgehalt zu befürchtende Versinterung des Dückers. Daß eine solche Befürchtung nicht ganz von der Hand zu weisen ist, sondern unter Umständen ihre volle Berechtigung hat, zeigt das in Abb. 56 dargestellte Beispiel der Leitungsbrücke von Pont du Gard, bei welcher sich in dem Leitungskanal bis zu 28 cm starke Niederschläge gebildet haben, und zwar zeigten die Ablagerungen die größte Stärke an den vertikalen Seitenwandungen des Leitungskanals.

Von älteren Beispielen sind noch diejenigen Leitungsbrücken erwähnenswert, mittels welcher die Zuleitung für Konstantinopel mehrere Täler überschreitet; sie wurden zum Teil noch unter Hadrian und Justinian gebaut. Das Wasser wurde in das am Talabhange liegende Stadtgebiet durch Tonrohre geführt, welche man in Mauerwerk eingebettet hat; um nun den Druck in den tiefer gelegenen Teilen dieser Leitungen nicht zu groß werden zu lassen, wurden in Entfernungen von etwa 200 m nach oben verjüngte gemauerte Pfeiler aufgeführt, an deren einen Seite das Wasser durch Bleirohre in die Höhe stieg. Auf dem Pfeiler stand ein kleiner offener Behälter, in welchen sich das Wasser ergoß und von wo es auf der anderen Seite wieder herabgeführt wurde. Dadurch boten die sogenannten „Suterazi“ Gelegenheit, die Tätigkeit der Dücker-leitungen prüfen und etwaige schadhafte Stellen leichter ermitteln zu können; gleichzeitig mögen sie den Zweck des Auslassens der angesammelten Luft gehabt haben, und vielleicht dienten die Behälter auch zum Anschluß von Zweigleitungen.

Im allgemeinen stellt sich der Dücker gegenüber dem Aquädukt in den Herstellungskosten billiger, dagegen erfordert er in vielen Fällen einen höheren Druckverlust als der Kanal der Wasserleitungsbrücke.

27

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

Einer der ersten Diicker in größerem Maßstabe war der im Jahre 1782 für die Wasserleitung der Stadt Genua ausgeführte. Derselbe bat eine Länge von 669 m, einen Gefallsverlust von 7,43 m auf die ganze Länge und ist in gußeisernen Rohren ausgeführt, die allerdings bei dem damaligen Stande der Gießereitechnik nur eine ganz geringe Länge erhielten. Seit dieser Zeit hat sich die Ausführung von Dückern in der Wasserversorgungstechnik allgemein eingeführt, und heute werden Dücker in gußeisernen, schmiedeeisernen und Stahlrohren ausgeführt.

Auf Taf. IX sind in den Abb. 1 bis 4 zwei Talkreuzungen des Verdon-Kanals dargestellt, die als Dücker ausgeführt worden sind, und zwar der Dücker von Lauvière und der von St. Paul. In Abb. 1 ist der Lageplan der beiden Dücker, in Abb. 2 das Längenprofil derselben sowie der Verbindungsstrecke dargestellt. Abb. 3a bis c stellen den LäDgenschnitt und Einzelheiten des Dückers von Lauvière dar. Der Dücker besteht in der Talsohle aus einem schmiedeeisernen Rohre von 120 m Länge, das unbedeckt ist und in Entfernungen von 5,64 m mittels Rollenlager auf Betonpfeilern aufliegt. In den Talböschungen ist der Diicker als kreisförmiger Tunnel von 2,3 m Durchmesser ausgeführt, und dieser Tunnel steht auch unter innerem Druck. Der bei St. Paul ausgeführte Dücker war ursprünglich auf die ganze Länge als Tunnel mit Kreisprofil geplant und auch ausgeführt, doch hat dieser Tunnel bei der Druckprobe auf 6 Atmosphären nicht standgehalten. Infolgedessen mußte dieser Dücker aufgegeben, die Kreuzungsstelle verlegt und ein neuer Dücker, aus zwei schmiedeeisernen Rohren von je 1,76 m Durchmesser und 8 mm Wandstärke bestehend, angeordnet werden. Die Ausführung dieses Dückers ist auf Taf. IX, Abb. 4a bis f dargestellt. In der Talsohle liegt das gerade Rohr auf eingerammten Pfählen, in den Böschungen auf Betonpfeilern mittels Rollenlager auf. Als Dehnungs- oder Dilatations Vorrichtung sind bei den Dückern von Lauvière und St. Paul an beiden Enden des Dückers zwei Ringe von förmigem Querschnitt angeordnet, wie Abb. 4d zeigt. — Im Zuge des Verdon-Kanals ist weiter das Tal Trempasse durch einen Dücker gekreuzt worden, der auf seine ganze Länge als Tunnel mit kreisrundem Querschnitt von 2,3 m Durchmesser mit Mauerwerksverkleidung ausgeführt worden ist. Der Tunnel liegt so tief unter der Talsohle, daß über seinem Scheitel eine Felsschicht von 7 bis 9 m Mächtigkeit lagert, und hat sich trotz des bis zu 27 m steigenden Innendrucks gut bewährt.

Der Dücker für die Wasserversorgung der Stadt Neapel zwischen Cancello und Neapel hat eine Länge von 19 km und besteht aus zwei Rohrsträngen von 0,7 und 0,8 m 1. W. Zahlreich sind die mit schmiedeeisernen Rohren ausgeführten Dücker-anlagen in Kalifornien, welche das in Sammelbecken in der Sierra Nevada gewonnene Wasser nach den Verwendungsstellen (Goldwäschereien und Wasserversorgungen) führen.

Bemerkenswert unter diesen Anlagen ist wegen des starken Druckes (über 52 Atmosphären an der tiefsten Stelle) der auf Taf. IX, Abb. 9 dargestellte Dücker in der Virginia- und Goldhill-Leitung. Der Durchmesser desselben beträgt 0,292 m, die Fördermenge bei der Geschwindigkeit von 1,3 m etwa 7500 cbm täglich, der bei dieser Fördermenge auf die Länge von 11120 m entstehende Druckverlust 91,5 m.

Kreuzungen von Flüssen und Bächen erfolgen seltener mittels Brücken, sondern in der Regel mittels Dücker. Bei großem Querschnitt des Dückers wird derselbe manchmal als Kanal ausgeführt, wobei man aber das Mauerwerk einem mehr oder weniger starken inneren Drucke aussetzt. Meistens werden solche Dücker als Rohrleitungen behandelt, wobei es allerdings zuweilen vorkommt, daß diese Rohre in Kanälen verlegt oder in Beton eingebettet werden.

Abb. öa bis d, Taf. IX zeigt einen Diicker mit vier Rohren unter dem Rhein-Marne-Kanal, Abb. 6 a bis c derselben Tafel die als Kanal ausgeführte Unterführung des Cavour-Kanals unter dem Sesia-Fluß. Abb. 7 a bis c, Taf. IX stellt einen ebenfalls als Kanal ausgeführten Dücker unter dem Speisegraben der Dora Baltea dar und Abb. 8 a u. b, Taf. IX einen Dücker unter dem Drac-Fluß für die Wasserversorgung von Grenoble. Hier ist unter dem Felsenbett des Flusses ein elliptischer Tunnel hergestellt, in welchem zwei Rohre von je 0,7 m 1. W. nebeneinander nahezu horizontal verlegt sind, und zwar wurden dieselben auf Betonpfeiler, die in 2 m Abstand voneinander ausgeführt wurden, aufgelegt. Die Verbindung mit den horizontalen Anschlußleitungen am Ufer erfolgt durch vertikale Schächte von 26,5 und 27,8 m Tiefe.

Abb. 57.

Verlegung des Elbdiickers zu Rothenburgsort.

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Die Kreuzung von Flußläufen erfolgt heute in der Regel in der Weise, daß man in dem Profil des zu verlegenden Dückers eine Rinne auf die vorgeschriebene Tiefe ausbaggert, und zwar muß die Baggerrinne so flach geböscht werden, daß ein Nachlaufen des Materials nicht mehr stattfindet. Der Dücker ist so tief zu verlegen, daß Beschädigungen durch Schiffsanker oder durch Auskolken ausgeschlossen sind. Ist die Baggerrinne fertiggestellt, so erfolgt, wenn der Dücker aus schmiedeeisernen Rohren in einem Stück hergestellt ist, die Verlegung des Dückers entweder von einem schwimmenden oder einem festen Gerüste aus.

Abb. 57 zeigt das Gerüst, welches zur Verlegung eines Dückers von 224 m Länge und 2,0 m Durchmesser zwischen Rothenburgsort und der Insel Kalthof für die Hamburger Wasserleitung diente. Ist der Dücker auf die vorgeschriebene Tiefe und in die richtige Lage gebracht, so wird die Baggerrinne mit Kies und Sand eingefüllt und der Dücker dadurch in seiner Lage festgehalten und gegen Beschädigungen geschützt. Die Verbindung des Dückers mit den Anschlußleitungen erfolgt, wenn dieselben unter dem Wasserspiegel liegen, durch Taucher.

Bei der Kreuzung der Maas für die Wasserversorgung der Stadt Mastricht in Holland mit Rohren von 215 mm Durchmesser sind Muffenrohre mit beweglichen Muffen, wie eine solche in Abb. 58 dargestellt ist, verwendet worden, und zwar in der Weise, daß man nach Herstellung der Baggerrinne die Rohre auf einem aus Kähnen hergestellten schwimmenden Gerüste gedichtet und in diesem gedichteten Zustand in den Baggergraben versenkt hat.

Bei der Herstellung von Dückern aus gußeisernen Rohren, wie solche bei der Kreuzung der Donau und des Regens für die Regensburger Wasserleitung Verwendung gefunden haben, wurden die einzelnen Flanschenrohre von einem aus Kähnen her-

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Abb. 58.

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gestellten schwimmenden Gerüste aus in die Baggerrinne versenkt und durch Taucher verbunden. Die Ausführung solcher Dückerleitungen in gußeisernen Rohren hat aber den Nachteil, daß auftretende Undichtheiten in den Verbindungen oder Rohrdefekte nur mit großen Schwierigkeiten zu beheben sind. Deshalb werden, abgesehen von Bachkreuzungen, die mit einer oder zwei Rohrlängen ausgeführt werden können, größere Dücker heute fast ausschließlich in schmiedeeisernen Rohren hergestellt und im Ganzen versenkt.

Es empfiehlt sich auch, Vorkehrungen zu treffen, daß die Dücker zeitweilig gespült werden können.

Häufig werden Fluß- oder Bachläufe unter Benutzung vorhandener Brücken gekreuzt. In diesem Falle werden die sorgfältig zu isolierenden Rohre entweder seitlich an der Brückenkonstruktion befestigt oder bei steinernen Brücken unter der Fahrbahn oder dem Bürgersteig verlegt. Bei der Verlegung in der Fahrbahn empfiehlt es sich, das Rohr durch darübergelegte Schalen aus Eisenbeton gegen die Einwirkung des Raddruckes zu sichern.

Bahnkreuzungen sind in der Weise auszuführen, daß für den Fall eines Rohrdefektes jede Gefahr einer Unterwaschung oder Beschädigung des Bahnkörpers ausgeschlossen wird. Deshalb werden die Rohre entweder in begehbaren Kanälen unter den Bahngleisen hindurchgeführt, oder man begnügt sich damit, zunächst ein größeres Rohr als Schutzrohr unter dem Bahnkörper zu verlegen und dann das eigentliche Wasserleitungsrohr in dieses Schutzrohr, das beiderseits in einen Schacht mündet, einzuschieben. Bahnkreuzungen sind auf beiden Seiten der Gleise mit Schiebern zu versehen, um für den Fall eines Defektes den Wasserzufluß möglichst rasch abstellen zu können.

B. Hebung des Wassers.

§ 9. Allgemeines.

In Kapitel II, § 6 ist die Anordnung der Wasserhebungsanlage oder Pumpstation in örtlicher Beziehung, in Kapitel II, § 12 die Leistungsfähigkeit derselben behandelt, es erübrigt also nur noch die im nachstehenden gegebene Beschreibung der Ausgestaltung der Pumpwerke im einzelnen.

Die für die Wasserhebung zur Verwendung kommenden Betriebskräfte sind Wasser, Dampf, Gas aus Kohlen, Koks und Ölen, Elektrizität und komprimierte Luft. Diese Betriebskräfte werden durch für jede Betriebskraft besonders geartete Motoren nutzbar gemacht; von diesen Motoren werden die Pumpen angetrieben, welche die Förderung des Wassers besorgen. Die Anordnung der Pumpe ist nur innerhalb gewisser Grenzen von dem Motor bzw. seiner Betriebskraft abhängig, so daß man in der Regel dieselben Pumpen mit verschiedenen Arten von Motoren antreiben kann.

Neben den aus Pumpe und Motor bestehenden Pumpwerken finden sich aber auch solche Anlagen zur Wasserhebung, bei denen die betreffende Betriebskraft, wie Wasser, Dampf, Gas oder Preßluft, ohne Vermittlung eines Motors die Hebung des Wassers bewirkt. Es ergibt sich deshalb für die nachfolgende Erörterung der Hebungsanlagen naturgemäß die Gliederung, daß zunächst die Pumpen in ihren verschiedenen Anordnungen, dann die Motoren, die zur Nutzbarmachung der verschiedenen Triebkräfte dienen, und schließlich jene Anlagen behandelt werden, bei denen die Hebung durch direkte Wirkung der verschiedenen Betriebskräfte erfolgt.

Der Antrieb der Pumpen durch die Motoren erfolgt entweder direkt oder indirekt durch Übertragung vermittelst einer Transmission. Der direkte Antrieb durch Riemen oder die direkte Kupplung von Motor und Pumpe ist in erster Linie anzustreben, und zwar sowohl aus wirtschaftlichen Gründen wegen der Ersparnis der durch die Übertragung unvermeidlichen Arbeitsverluste, als auch in Rücksicht auf die technische Ausführung, da direkt gekuppelte Aggregate solider in der Ausführung, übersichtlicher in der Wartung sind und überdies noch weniger Raum für die Unterbringung in Anspruch nehmen. Bei der Zwischenschaltung einer Übertragung hat man allerdings eine vielseitigere Reserve, da man mit einem Motor auch die einem anderen Aggregate zugehörige Pumpe treiben kann. Dieser Vorteil fällt jedoch nicht so sehr ins Gewicht, da bei großen Anlagen in den meisten Fällen ohnehin genügend Reserve vorhanden ist, bei kleineren Anlagen aber die gebräuchliche Reserve von 100^ wohl unter allen Umständen als ausreichend anzusehen ist.

Die Ausführungen über die Pumpen und Motoren beschränken sich nur auf deren allgemeine Anordnung; auf theoretische Untersuchungen über die Wirkungsweise und auf maschinenbautechnische Einzelheiten soll, als außerhalb des Rahmens des Buches liegend, nicht eingegangen werden. Ebenso sollen nur die Pumpen und Motoren Erwähnung finden, die für die Zwecke der Wasserversorgung dienen, und zwar insbesondere für die Versorgung von Gemeinden. Deshalb ist auch davon Abstand genommen worden, die Windräder näher zu behandeln, weil dieselben wohl für die Wasserhebung zu landwirtschaftlichen Zwecken oder unter Umständen auch zur Versorgung einzelner Gehöfte nicht aber für die Versorgung von Gemeinden in Betracht kommen. Für die letzteren Zwecke kann man sich nicht den unberechenbaren Windverhältnissen, die eine häufig wechselnde Arbeitsdauer oder auch Arbeitsunterbrechung in windstillen Perioden bedingen, aussetzen, sondern man muß einen Motor verlangen, der jederzeit betriebsfähig ist. Will man ausnahmsweise für die Wasserversorgung von Gemeinden trotzdem Windmotoren zur Anwendung bringen, so müßte der Behälter so dimensioniert werden, daß er den Wasserbedarf für die ganze Dauer einer windstillen Periode decken kann, oder man muß einen anderen Motor gleicher Leistungsfähigkeit in Reserve stellen.

§ 10. Pumpen.

Die Pumpen scheiden sich nach ihrer Wirkungsweise in

a)    Kolbenpumpen,

b)    Kreiselpumpen.

a) Kolbenpumpen. Diese unterscheiden sich wieder nach der Form des Kolbens in Pumpen mit eigentlichem Kolben, der stets nur mit einer seiner Flächen arbeitet, und in Pumpen mit Tauch- oder Plungerkolben, bei denen die Verdrängung des Wassers durch das Volumen des Kolbens erfolgt.

Bezüglich der Wirkungsweise unterscheidet man ferner einfach- und doppeltwirkende Pumpen, bezüglich der Anordnung liegende und stehende Pumpen. Wesentliche und wichtige Bestandteile der Pumpen sind die Ventile, deren Durchgangsquerschnitt so bemessen sein soll, daß das Wasser ohne bedeutende Erhöhung seiner Geschwindigkeit das Ventil durchfließen kann. Riedler hat, um bei größeren Kolbengeschwindigkeiten ein rechtzeitiges und zuverlässiges Öffnen und Schließen der Ventile zu erreichen, dieselben zwangsläufig gesteuert, doch hat die Ventilsteuerung heute an Bedeutung verloren, weil inzwischen die Ventilkonstruktionen so vervollkommnet wurden, daß man auch bei den gegen früher wesentlich erhöhten Kolbengeschwindigkeiten bis zu 2,0 m und darüber einen ruhigen Gang der Pumpen erzielen kann.

Die einfach wirkende Pumpe hat ein Saug- und ein Druckventil, die doppeltwirkende zwei Saug- und zwei Druckventile, die in der Regel symmetrisch am Pumpenkörper angeordnet sind. Zwischen den einfach- und doppeltwirkenden Pumpen steht die sogenannte Differentialpumpe, das ist eine Pumpe mit einem Saug- und einem Druckventil, welche nur einfach saugt, aber    doppelt drückt, so    daß    die    Arbeitsleistung    auf

beiden Wegen des Kolbens näherungsweise die gleiche wird.

Die Ventile sollen möglichst so    angeordnet werden,    daß    die    Wasserführung    aus

der Saugleitung durch die Pumpe in    die Druckleitung in    der    einfachsten Weise    und

möglichst geradlinig erfolgt.

Unter dem Saug- und über dem Druckventil sind Windkessel anzuordnen, und die Saugwindkessel sollen einen solchen Wasserquerschnitt erhalten, daß die Spiegelschwankungen während eines Hubes möglichst geringe werden. Es ist bei der Anordnung des Maschinenhauses und der Wasserfassung darauf Rücksicht zu nehmen, daß die Saugleitungen tunlichst kurz werden und daß dieselben von der Wassergewinnung bis zum Saugwindkessel eine gleichmäßige Steigung erhalten.

Sind bei einer Wasserhebungsanlage mehrere Pumpen vorhanden, die in ein gemeinsames Druckrohr fördern, so empfiehlt es sich, die Druckleitungen der einzelnen Pumpen zunächst nach einem gemeinsamen Druckwindkessel zu führen, der das vermittelnde Glied zwischen Druckleitung und Pumpstation darstellt.

Wird die Arbeitsleistung eines Motors auf zwei oder drei Pumpen verteilt, die von einer gemeinsamen Welle angetrieben werden, so nennt man eine solche Anordnung Zwillings- oder Drillingspumpe, die besonders dort gewählt wird, wo es sich um hohe Tourenzahlen bzw. hohe Kolbengeschwindigkeiten handelt. Bei solchen Anlagen erhöht sich der Gleichförmigkeitsgrad des Aggregats sehr erheblich gegenüber der Einzelpumpe. Maßgebend für die heute im Vergleich zu früheren Zeiten üblichen größeren Kolbengeschwindigkeiten bei den Pumpen ist nicht nur die dadurch erzielte Ersparnis in den Abmessungen und dementsprechend in den Kosten der Anlage, sondern auch der Umstand, daß der Schnellbetrieb sich auch bei der Wasserhebung als wirtschaftlich vorteilhaft erwiesen hat. Weiter kommt in Betracht, daß mit den Wassermotoren und Dampfmaschinen, die früher fast ausschließlich zum Antrieb von Pumpen Verwendung gefunden haben, heute eine Reihe anderer Motoren, wie Gas- und Elektromotoren, in Wettbewerb getreten sind, die durchweg höhere Anforderungen an die Kolbengeschwindigkeit stellen, wenn die unwirtschaftliche Herabminderung der Geschwindigkeit durch Transmissionen vermieden werden soll.

Der Wirkungsgrad der Kolbenpumpen, das ist das Verhältnis der durch die Pumpe wirklich geleisteten Arbeit — bestimmt aus dem Produkt der Fördermenge und der gesamten Förderhöhe (siehe Kap. II, § 12) — zu der zur Erzielung dieser Leistung aufgewendeten Arbeit des Motors, kann für Kolbenpumpen von vorzüglicher Konstruktion und erstklassiger Ausführung und bei nicht langen Saugleitungen zu 0,90 bis 0,93 angenommen werden. Bei Anlagen, die den obigen Voraussetzungen nicht in vollem Umfange entsprechen, insbesondere aber bei Pumpen von geringerer Leistungsfähigkeit, kann man höchstens mit einem Wirkungsgrad von 0,80 bis 0,85 rechnen.

Der Volumeffekt, das ist das Verhältnis zwischen der pro Hub wirklich geförderten und der aus dem Volumen der Pumpe berechneten Wassermenge, kann bei besonders sorgfältigen Ausführungen 0,97 bis 0,98 erreichen, im Mittel wird man bei ordentlich in Stand gehaltenen Anlagen aber nur mit 0,90 bis 0,95 rechnen können.

Der Volumeffekt, der für jede Pumpe von Zeit zu Zeit ermittelt werden soll (siehe Kap. II, § 12), um aus der Umdrehungszahl die wirklich geförderte Wassermenge bestimmen zu können, gibt einen Maßstab für die Güte der Werkstättenausführung bzw. der Instandhaltung, der Wirkungsgrad einen Maßstab für die Anordnung und bauliche Durchbildung der Pumpe.

Uber die Wirkungsweise von Kolbenpumpen geben jederzeit Aufnahmen von Indikatordiagrammen den gewünschten Aufschluß.

b) Kreiselpumpen. In früheren Jahren hat die Kreiselpumpe wegen des ihrer einfachen Konstruktion entsprechenden, verhältnismäßig geringen Wirkungsgrades hauptsächlich bei vorübergehenden Wasserförderungen Verwendung gefunden. Bei Dauerbetrieben kam sie nur dort in Betracht, wo es sich um Förderung unreinen Wassers, wie des Abwassers von Städten und gewerblichen Anlagen, oder eventuell auch um die Förderung von Rohwasser für Wasserversorgungen handelte. Inzwischen hat die Konstruktion der Kreiselpumpe aber gewaltige Fortschritte gemacht, und ihre Eignung, sie mit den modernen schnellaufenden Gas-, Diesel- oder Elektromotoren direkt zu kuppeln, hat ihr in der heutigen Wasserversorgungstechnik auch für den Dauerbetrieb zahlreiche Anwendungen verschafft.

Die von der Kreiselpumpe zu überwindende Saughöhe ist mit Rücksicht auf ruhigen Gang und wirtschaftlichen Betrieb beschränkt, und man soll damit, wenn irgend möglich, das Maß von 4 bis 5 m nicht überschreiten, obwohl sie noch erheblich höheren Saughöhen gewachsen ist. Bezüglich der Druckhöhe ist die Kreiselpumpe aber einer Beschränkung nicht unterworfen, und dieselbe kann ohne Beeinträchtigung ihres Wirkungsgrades bedeutende Druckhöhen überwinden. Dagegen wächst der Wirkungsgrad mit der Fördermenge und kann unter Voraussetzung geringer Leitungswiderstände je nach der Fördermenge und Güte der Ausführung und Konstruktion der Pumpe zwischen 0,4 und 0,75 wechselnd angenommen werden. A. Borsig gibt den Wirkungsgrad seiner Niederdruckkreiselpumpe je nach der Größe derselben als zwischen 0,6 und 0,88 schwankend an.

Kreiselpumpen bis zu 20 oder 25 m Förderhöhe nennt man Niederdruckpumpen, solche mit größeren Förderhöhen Hochdruckpumpen. Niederdruckpumpen erhalten in der Regel Laufräder ohne Leitrad, bei Hochdruckpumpen werden jedoch meistens Leiträder eingeschaltet.

Die von der Fliehkraft und durch Umsetzung der vom Laufrad dem Wasser mitgeteilten Geschwindigkeit erzeugte Druckhöhe kann näherungsweise bei Hochdruckpumpen durch die Formel

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bei Niederdruckpumpen durch die Formel

v²

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ausgedrückt werden, wobei v die Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades darstellt. Bei einer Umfangsgeschwindigkeit des Laufrades von 32 bis 35 m pro Sekunde kann eine Förderhöhe von 60 bis 70 m Höhe erreicht werden, und diese Zahlen darf man nach den heutigen Erfahrungen ungefähr als Grenzzahlen für ein Laufrad annehmen, obwohl man dieselben schon überschritten hat. Sind größere Förderhöhen zu überwinden, so schaltet man mehrere Laufräder in einem Gehäuse hintereinander und macht dadurch die Kreiselpumpe zu einer mehrstufigen.

§11. Motoren.

Die zur Hebung des Wassers zur Verwendung kommenden Motoren gliedern sich nach den Betriebskräften, deren Nutzung sie dienen.

a)    Wasser. Das Wasser, die einzige Betriebskraft, welche die Natur in direkt verwendbarer Form zur Verfügung stellt, wird durch Wasserräder, Turbinen oder Wassersäulmaschinen ausgenutzt. Wasserkräfte gelangen in der Wasserversorgungstechnik direkt nur in Ausnahmefällen zur Benutzung, weil sie sich in den seltensten Fällen in unmittelbarer Nähe der Gebiete befinden, aus welchen das Wasser durch Hebung dem Versorgungsgebiete zugeführt werden soll. Dagegen finden diese Wasserkräfte für die Zwecke der Wasserversorgung gewissermaßen indirekt häufiger Verwendung durch die von Wasserkräften betriebenen Elektrizitätswerke, welche den durch Wasserkraft er^ zeugten Strom mittels Fernleitungen ausgedehnten Gebieten zuführen.

b)    Dampf. Der Dampf wird durch Dampfmaschinen und in neuerer Zeit auch durch Dampfturbinen ausgenutzt. Die Dampfmaschinen gliedert man einerseits nach der Lage der Dampfzylinder in liegende oder horizontale und in stehende oder vertikale, andrerseits nach der Anzahl der Zylinder in Einzylinder- und Mehrzylindermaschinen. Zweizylindermaschinen nennt man auch Zwillingsmaschinen, wenn dieselben gleich gebaut sind und jede für sich mit Frischdampf betrieben wird. Wird der Frischdampf jedoch nur einem Zylinder zugeführt, in dem er einen Teil seiner Spannung in Arbeit umsetzt, um dann in den zweiten Zylinder einzutreten und dort seine Expansion fortzusetzen, so nennt man eine solche Anlage eine Verbund- oder Kompoundmaschine. Werden zum Zwecke der fortgesetzten Expansion drei Zylinder neben- und hintereinander geschaltet, so heißt eine solche Maschine Dreifachverbund-oder Triplexkompound-maschine oder auch Dreifachexpansionsmaschine. Verbundmaschinen mit hintereinander geschalteten Zylindern werden Tandemmaschinen genannt. Lokomobilen nennt man Dampfmaschinen, bei welchen der Dampfzylinder direkt auf dem Dampfkessel aufmontiert ist, wodurch die sonst unvermeidlichen Kondensationsverluste in den Leitungen wegfallen. Die Lokomobilen sind beweglich und daher für vorübergehende Wasserentnahme, Betrieb von Versuchsbrunnen, Wasserhaltung für Bauzwecke, ferner zum Betriebe von Kreiselpumpen usw. vorzüglich geeignet. Auch größere Lokomobilen, die ortsfest angeordnet werden, sind zur Wasserhebung mit Erfolg verwendet worden.

Die Dampfmaschine hat für die Zwecke der Wasserversorgung umfangreiche Anwendung gefunden und steht heute noch unter den bei großen Anlagen in Frage kommenden Motoren im Vordergründe. Neben den wirtschaftlichen Vorteilen des geringen Brennstoffverbrauchs bietet sie die Möglichkeit, die Leistungsfähigkeit verändern zu können, ohne daß der relative Brennstoffverbrauch eine Änderung zeigt, so daß man mit der Dampfmaschine den veränderlichen Anforderungen des Verbrauches ohne wirtschaftliche Nachteile folgen kann. Die Dampfmaschine hat auch noch den weiteren Vorteil, daß man mit der Kolbenpumpe den gebräuchlichen Kolbengeschwindigkeiten der Dampfmaschine folgen kann, so daß ein direkter Antrieb der Pumpe durch die Kolbenstange der Dampfmaschine möglich ist. Bei der Dampfturbine kann die direkte Kupplung auch erreicht werden, doch muß hier an Stelle der Kolbenpumpe eine Kreiselpumpe treten. Bei Verwendung von Lokomobilen erfolgt der Antrieb durch Riemenübertragung. Bei kleineren und mittleren Anlagen wird der Dampf in der Regel mit einer Spannung von ungefähr zehn Atmosphären verwendet, und für solche Anlagen kommen fast ausschließlich Dampfmaschinen mit Kondensation in Betracht. Bei größeren Anlagen wird auch überhitzter oder Heißdampf mit einer Spannung bis zu zwölf und mehr Atmosphären angewandt.

c)    Das aus Kohlen und Koks. Gasmotoren werden entweder mit dem in städtischen Zentralen hergestellten Leuchtgas oder dem in einer für den Gasmotor besonders erstellten Generatoranlage aus Anthrazit oder Koks erzeugten Saug- oder Kraftgas betrieben. Da die Herstellung des Sauggases sich in der Regel wirtschaftlich günstiger stellt, so hat sich für die Zwecke der Wasserversorgung der Sauggas- gegenüber dem Leuchtgasbetrieb in den Vordergrund gestellt. Der Gasmotor wird für die Anlagen, welche für zentrale Wasserversorgung in Betracht kommen, fast ausnahmslos liegend gebaut, und die Übertragung der Kraft auf die Pumpe erfolgt in der Regel durch Riemen. Der Gasmotor kann ebenso zum Betriebe von Kolben- wie von Kreiselpumpen dienen. Da eine Veränderung der Leistungsfähigkeit des Gasmotors wirtschaftlich nicht empfehlenswert ist, so wird der Gasmotor immer mit seiner normalen Leistung beansprucht und den verschiedenen Anforderungen des Verbrauches durch Veränderung der Arbeitszeit Rechnung getragen.

d)    Gas aus Ölen. Die Öle, die zum Betriebe von Motoren dienen, sind Benzin, Benzol, Rohöl, Teeröl sowie auch Spiritus. Diese Betriebsstoffe werden durch besondere Apparate (Vergaser) in Gasform übergeführt und zum Betriebe von entsprechend gebauten Verpuffungsmotoren verwendet.

Eine besondere Stellung nimmt unter den Ölmotoren der Dieselmotor ein, bei welchem die Verbrennungstemperatur im Arbeitszylinder nicht durch die Verbrennung selbst, sondern durch Verdichtung der Luft auf etwa 32 Atmosphären erzeugt wird. Die Einführung des Brennstoffes erfolgt dann in ganz fein verteiltem Zustande in den bereits auf die Verbrennungstemperatur vorgewärmten Arbeitszylinder. Der Dieselmotor hat gegenüber den andern Öl- und Gasmotoren den Vorteil, daß innerhalb gewisser Grenzen der Brennstoffverbrauch der Kraftleistung proportional ist, so daß eine Veränderung der Arbeitsleistung innerhalb dieser Grenzen ohne wirtschaftlichen Nachteil möglich ist.

Der Dieselmotor wird für kleinere Anlagen liegend, für größere Anlagen meist stehend ausgeführt und eignet sich sowohl zum Antrieb von Kolben-, wie auch von Kreiselpumpen. Der Antrieb der Pumpen erfolgt in beiden Fällen zweckmäßig durch Riemen.

Die für den Dieselmotor hauptsächlich in Betracht kommenden Brennstoffe sind die folgenden:

Rohes Erdöl mit einem Heizwert von rund 10000 W.E., das Destillat davon, das Gasöl, mit einem Heizwert von ebenfalls 10000 W.E. und der Rückstand aus dem Gasöl, der Gasölteer, mit 9000 bis 9200 W.E., ferner noch der bei der Destillation des Rohöls zurückbleibende Rückstand Masut mit 10000 W.E. Heizwert.

Steinkohlenteer, der nur in seinen Destillaten Kreosotöl und Anthracenöl, die miteinander gemischt werden, Verwendung findet und zwar unter der Bezeichnung Teeröl, das einen Heizwert von 8800 bis 9000 W.E. besitzt.

Braunkohlenteer, von dem nur seine beiden Destillate Paraffinöl (Solaröl) mit einem Heizwert von 9800 W.E. und Kreosotöl mit 9800 W.E. Heizwert verwendet werden.

e) Elektrizität. Der Elektromotor, der den elektrischen Strom in nutzbare Arbeit umsetzt, ist ein Kotationsmotor, der seine Arbeitsleistung an der rotierenden Welle abgibt, ähnlich wie die Dampfturbine. Mit der zunehmenden Leichtigkeit der Beschaffung des zum Antriebe erforderlichen elektrischen Stromes hat sich der Elektromotor durch seine niederen Anschaffungskosten und seine geringen Ansprüche an Raum trotz der verhältnismäßig hohen Betriebskosten (siehe Kap. II, § 12) doch rasch Eingang verschafft und große Verbreitung gefunden. Bei Grundwasserfassungsanlagen mit tiefliegendem Grundwasserspiegel und weit auseinander liegenden Brunnen scheitert ein Zusammenschluß der Brunnen durch Heber- oder Saugleitungen häufig an den hohen Herstellungskosten solcher Verbindungsleitungen. In diesem Falle leistet der Elektromotor, wenn es möglich ist, jeden einzelnen Brunnen mit einem Pumpwerk auszurüsten, gute Dienste, ebenso bei Anlagen, die ohne Wärter von einer entfernt liegenden Stelle oder auch selbsttätig in Betrieb gesetzt oder aus dem Betriebe ausgeschaltet werden sollen. Vorzüglich eignet sich der Elektromotor zur direkten Kupplung mit Kreiselpumpen. Derartige Anordnungen findet man auch bei den sogenannten Abteufpumpen, das heißt Pumpen, die man mit dem absinkenden Wasserspiegel ebenfalls nach Bedarf tiefer stellen kann, ohne den Betrieb zu unterbrechen, und bei Bohrlochpumpen, in welchem Falle der Elektromotor auf Terrainhöhe, die Kreiselpumpe aber über dem Wasserspiegel im Bohrloche angeordnet ist.

§ 12. Hebung des Wassers durch direkte Wirkung der Betriebskräfte.

Betriebskräfte, welche in der Technik zur direkten Hebung von Wasser benutzt werden, sind das Wasser selbst, Dampf, Luft und Gas. Die schon im Kap. II § 2 behandelte Hebung des Wassers mittels Heberleitungen (Saugheber) durch den Druck der Atmosphäre soll hier übergangen werden und nur die Hebung durch die Druckwirkung der Preßluft Erörterung finden. Für die direkte Hebung durch Gas kommt nur das Sauggas in Betracht. Die Apparate, welche die Betriebskräfte ohne Zwischenschaltung eines Motors direkt ausnutzen, fassen gewissermaßen Motor und Pumpe einheitlich zusammen, bedeuten also zweifelsohne eine erhebliche Vereinfachung der Anlage und des Betriebes.

a) Direkte Hebung durch Wasser. Zur direkten Hebung von Wasser dienen gleichförmig oder stoßweise wirkende Wasserstrahlapparate. In der Wasserversorgungstechnik haben erstere wenig Anwendung gefunden, wohl aber die letzteren. Der in Abb. 59 in seinen Grundlinien dargestellte stoßweise wirkende Wasserstrahlapparat, auch hydraulischer Stoßheber oder hydraulischer Widder genannt, wurde von Montgolfier erfunden. Der hydraulische Stoßheber findet dort Anwendung, wo es sich darum handelt, einen geringen Teil einer mit einem mäßigen Drucke zur Verfügung stehenden Wassermenge auf eine größere Höhe zu heben, er kann also nur diesen kleinen Teil der vorhandenen Wassermenge nutzbar machen, während der größere Teil als Triebwasser unbenutzt abläuft.

Es bezeichnet in vorstehender Abb. 59 S einen vorhandenen Sammelbehälter, der entweder durch einen Bach oder eine Quelle gespeist wird, V₂ das die Wirkung des Stoßhebers bedingende Stoßventil. Dieses wird am Ende einer vom Sammelbehälter S abzweigenden Rohrleitung so eingebaut, daß eine Druckhöhe h zum Betriebe des Stoßhebers vorhanden ist. Von der Leitung vom Sammelbehälter S nach dem Stoßventil V₂ wird die Druckleitung nach dem Behälter R abgezweigt, dessen Höhendifferenz gegenüber dem Stoßheber H betragen soll. Die Abzweigung erfolgt mittels eines Windkessels TF, der durch das Ventil Vx gegen die Rohrleitung S F₂ abgeschlossen ist. Das Druckventil V₁ ötfnet sich nach oben, das Stoßventil F₂ nach unten.

Abb. 59.

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Vor der Inbetriebsetzung des Stoßhebers ist das Ventil Vt geöffnet, das Stoßventil F2 dagegen geschlossen und das Wasser wird bis zur Höhe h im Steigrohr aufsteigen. Drückt man nun das Ventil F₂ nach abwärts, so wird Wasser ausströmen und dadurch in der Leitung nach dem Stoßventil eine gewisse Geschwindigkeit erzeugt. Überläßt man dann das Stoßventil sich selbst, so wird es durch den Wasserdruck geschlossen, und der dadurch erzeugte Stoß fördert Wasser durch den Windkessel in die Steigleitung. Nach dem Stoß erfolgt unter dem Stoßventil eine gewisse Druckverminderung, wodurch das Stoßventil sich wieder öffnet und das Spiel von neuem beginnt. Die Verwendung von hydraulischen Stoßhebern ist für die Versorgung von Einzelgehöften unter Umständen eine willkommene Lösung, da der Stoßheber vermöge seiner Einfachheit zuverlässig in seiner Wirkung ist und keiner Wartung bedarf. Er kann bei geringen Gefällshöhen h, etwa bis zu 15 m, angewendet werden, während bei größeren Gefälls-höhen die Stoß Wirkungen so erheblich sind, daß die Rohrleitungen gefährdet werden können. Mit solchen hydraulischen Widdern kann man Steighöhen erreichen, die das 6 bis 7 fache der Gefällshöhe h betragen. Der Wirkungsgrad des Stoßhebers kann zu 0,60 bis 0,70 angenommen werden.

b) Direkte Hebung des Wassers durch Dampf. Die direkte Hebung von Wasser durch Dampf, die durch Pulsometer erfolgt, hat neben dem geringen Wirkungsgrade den Nachteil, daß das geförderte Wasser eine Temperaturerhöhung erfährt, die etwa 2° auf 10 m Förderhöhe beträgt. Überdies wird der verbrauchte Dampf, der bezüglich seines Volumens zwei bis dreimal so groß ist als die geförderte Wassermenge, nach seiner Kondensation mit dem Wasser mitgefördert, wodurch die Eigenschaften des geförderten Wassers beeinträchtigt werden. Aus diesen Gründen hat der Pulsometer im regelmäßigen Wasserwerksbetrieb Verwendung nicht gefunden, dagegen kann er bei vorübergehenden Wasserhebungen dort am Platze sei, wo es sich darum handelt, Wasser aus großen Tiefen bei geringem Brunnendurchmesser zu heben.

Abb. 60.

Die Dampfstrahlpumpen, die ebenfalls die direkte Hebung des Wassers durch Dampf vermitteln, kommen ebenfalls für die Zwecke der künstlichen Wasserhebung nicht in Betracht.

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c) Direkte Hebung des Wassers durch Druckluft. Zur Hebung von Wasser durch Druckluft dienen einerseits sogenannte Ejektoren, andrerseits Druckluftheber, auch Mammutpumpen genannt.

Bei den Ejektoren wird das zu fördernde Wasser in einem Apparate gesammelt und aus diesem durch eintretende Druckluft seinem Bestimmungsorte zugeführt. Diese Ejektoren haben nur zur Förderung städtischer Abwässer Verwendung gefunden, für die Förderung von Keinwasser kommen sie nicht in Betracht.

Dieselbe besteht aus einem

Der Druckluftheber oder die Mammutpumpe, wie sie von A. Borsig in Berlin gebaut wird, ist in Abb. 60 dargestellt.

Förderrohr M, welches an seinem unteren Ende das Fußsttick F trägt, in welches mittels der Luftleitung L die durch einen Kompressor erzeugte Preßluft eingedrückt wird. Das Förderrohr wird in einen Brunnen eingeführt. Es bezeichnet

AB die Terrainlinie,

CD den natürlichen Grundwasserspiegel, E Et den abgesenkten Grundwasserspiegel im Brunnen,

H die Tiefe des Fußstücks unter Terrain ? die Tiefe des Fußstücks unter dem abgesenkten Grundwasserspiegel,

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\ die Höhe, auf welche das Wasser über Terrain gehoben werden soll, h₂ die Tiefe des natürlichen Grundwasserspiegels unter Terrain und d die Absenkung des Grundwasserspiegels.

Die Wirkungsweise der Mammutpumpe ist folgende. Die durch das Zuleitungsrohr L dem Fußstück F zugeführte komprimierte Luft mischt sich mit dem Wasser und sucht mit dem Wasser in dem Steigrohr in die Höhe zu steigen und zwar in der Weise, daß der Querschnitt des Steigrohres stellenweise mit Luft und stellenweise mit

Wasser erfüllt ist. Das im Steigrohr befindliche Luft- und Wassergemisch wird dementsprechend ein geringeres spezifisches Gewicht yx besitzen als das von Luft freie Wasser mit dem spezifischen Gewicht y, und deshalb wird der Druck der Wassersäule Hy das Gemisch im Steigrohr um so höher drücken können, je geringer das spezifische Gewicht der Mischung im Verhältnis zu dem des Wassers ist. Das Verhältnis zwischen diesen Höhen läßt sich näherungsweise durch die nachstehende Gleichung aus-drücken

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Nach den bisherigen Erfahrungen kann man im Mittel setzen

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das heißt, man muß das Fußstück ebenso tief unter den abgesenkten Wasserspiegel eintauchen, als man das Wasser über den abgesenkten Wasserspiegel heben will. Um dieser Forderung zu genügen, müssen Brunnen, die mit Mammutpumpen betrieben werden, viel tiefer gebohrt werden, als dies für die Zwecke der Wassergewinnung unter Umständen erforderlich ist. Handelt es sich um die Wasserentnahme aus seichten Brunnen, so müssen in den Sohlen derselben besondere Tiefbohrungen vorgenommen werden, um die Mammutpumpen auf die notwendige Tiefe einbringen zu können. Der Wirkungsgrad der Mammutpumpen wird von Hr. Wittrock¹) zu 0,30 angegeben, doch dürfte dieser Wirkungsgrad nur unter besonders günstigen Verhältnissen erreicht werden. Bei dem wenig günstigen Wirkungsgrade der Mammutpumpen empfiehlt es sich, bei Verwendung solcher Pumpen das Wasser aus den Brunnen nur bis auf Terrainhöhe zu heben und die Weiterförderung nach dem Versorgungsgebiete mit dem vorgeschriebenen Drucke besonderen Druckpumpen zuzuweisen. Diese Druckpumpen können mit den zur Erzeugung der Druckluft dienenden Kompressoren von demselben Motor angetrieben werden. Die Mammutpumpe hat den großen Vorzug, daß sie keinerlei Ventile oder bewegliche Teile hat, die der Abnützung unterliegen. Infolgedessen ist sie auch gegen jede Einwirkung von mitgeführten Sand- oder Kiesteilchen geschützt.

d) Direkte Hebung des Wassers durch Gas. Der Gedanke, Wasser direkt durch die Explosionswirkung des Gases zu heben, kann als die neueste Errungenschaft auf dem Gebiete der Wasserhebung angesehen werden, denn es ist kaum vier Jahre her, daß der englische Ingenieur Herbert A. Humphrey mit seiner Gaspumpe, auch Explosionswasserheber genannt, an die Öffentlichkeit getreten ist. Die Humphrey-sche Gaspumpe, deren Wirkungsweise und Betriebsergebnisse inzwischen von verschiedenen Seiten nachgeprüft worden sind, wurde von Dierfeld²) beschrieben, und die nachstehenden Angaben sind dieser Veröffentlichung entnommen.

Die Gaspumpe (Abb. 61) besteht aus der Verbrennungs- oder Explosionskammer C und dem Saugkörper S, in welchen das zu fördernde Wasser eintritt, um von dort mittels der Druckleitung D nach dem Behälter H gehoben zu werden. Die Verbrennungskammer C trägt das Einlaßventil E für das Gasgemisch und das Auspuffventil A, die miteinander in der Weise verbunden sind, daß beim Schließen des einen Ventils das andere selbsttätig freigegeben wird und umgekehrt. Außer den beiden in der Abb. 61

D Sitzungsbericht des Bezirksvereins Köln, Ztschr. d. Ver. deutsch. Ing. 1904, S. 1080.

²) Humphrey-Gaspumpen und Kompressoren, Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1911, S. 349.

angedeuteten Ventilen befindet sich noch am Kopfe des Verbrennungsraumes ein Luft-yentil, um nach erfolgter Explosion atmosphärische Luft einzulassen, und die Zündvorrichtung, die das Gasgemisch zur Explosion bringt. Das Auspuffventil A ist so

Abb. 61.

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gewichtet, daß es sich durch sein Eigengewicht ötfnet, sobald der Druck in der Verbrennungskammer unter eine gewisse Grenze sinkt. Das Rohr D, das aus der Verbrennungskammer nach dem und durch den Saugkörper S geführt wird, hat im Saugkörper eine Reihe von Bohrungen, die durch federbelastete Ventile V abgeschlossen sind, die sich nach dem Rohrinnern öffnen. Diese Ventile sind so lange geschlossen, als der Druck im Innern des Rohres den des Wasserspiegels im Saugkörper übersteigt. Grundsätzlich stimmt die Wirkungsweise der Gaspumpe nahezu überein mit dem Viertaktgasmotor, es besteht nur der Unterschied, daß an Stelle des Zylinderkolbens beim Gasmotor hier die Wassersäule in der Röhre D tritt, die als Kolben wirkt. Wird das in der Haube des Verbrennungsraumes vorhandene komprimierte Gasgemisch entzündet, so wird durch die Wirkung der Explosion die Wassersäule durch den Saugkörper S hindurch nach dem Behälter R geschleudert. Im Augenblick [der Explosion und der sich daran anschließenden Bewegung der Wassersäule sind sämtliche Ventile A, E und V geschlossen. Durch die Bewegung der Wassersäule in der Richtung nach dem Behälter R wird im Verbrennungsraum und im Saugkörper eine Druckverminderung eintreten, die dazu führt, daß das Auspuffventil A und die Ventile V durch ihre Eigengewichte sich öffnen. Durch die geöffneten Ventile V tritt Wasser in das Rohr E ein und folgt einerseits der Wassersäule, während es andrerseits in der Verbrennungskammer C dieselbe Spiegelhöhe zu erreichen anstrebt, die es im Saugkörper hat. Inzwischen ist die durch die Explosion an die Wassersäule abgegebene lebendige Kraft durch die Bewegung aufgezehrt und die Wassersäule, nachdem sie einen Augenblick lang zur Ruhe gekommen ist, in ihrer Bewegung rückläufig geworden. Durch diese rückläufige Bewegung steigert sich der innere Druck in dem Rohre D, die Ventile V werden geschlossen und die mit der durch das Luftventil vorher eingetretenen Luft vermischten Verbrennuugsgase durch das Auspuffventil Â so lange herausgedrückt, bis der innere Druck das Ventil A schließt. Von diesem Augenblick ab erfolgt eine Kompression der Verbrennuugsgase, bis die schwingende Wassersäule wieder zur Ruhe kommt und nach einem Augenblick der Ruhe umgekehrt nach dem Behälter zu sich wieder in Bewegung setzt. Durch diese Bewegung wird nach Offnen des Eintrittsventils E das Gasgemisch angesaugt. Die zweite Schwingungsdauer der Wassersäule ist aber erheblich kürzer, und der Periode des Ansaugens folgt sehr rasch die rückläufige Bewegung der Wassersäule, die das Gasgemisch komprimiert. In dem Augenblick, in welchem die Wassersäule bei dieser rückläufigen Bewegung sich dem Stillstände nähert, erfolgt von neuem durch Zündung die Explosion des komprimierten Gasgemisches und das Spiel wiederholt sich in der geschilderten Weise. Die erste Inbetriebsetzung der Gaspumpe erfolgt durch Preßluft, welche die Wassersäule erstmals zum Schwingen bringt.

Eine von Prof. Meyer (Charlottenburg) untersuchte Gaspumpe lieferte bei 12,2 minütlichen Spielen stündlich 859 cbm auf eine Förderhöhe von 10,85 m. Bei einer Leistung von 34,5 Wasserpferden erforderte sie 0,425 kg Anthrazit für die Wasserpferdstunde, und die Wärmeausnützung des Brennstoffs betrug 23,2^, während nach der in Kap. II § 12 gegebenen Tabelle der Anthrazitverbrauch für die Wasserpferdstunde eines Sauggasmotors gleicher Größe ca. 0,65 kg beträgt. Die Leistung der Humphrey-Pumpe stellt sich demnach erheblich günstiger als die eines gewöhnlichen Gasmotors mit besonders angetriebener Pumpe. Die Gaspumpe kann auch doppelwirkend ausgeführt werden, und es wird bezüglich der näheren Beschreibung auf die oben angezogene Quelle verwiesen.

Der Wirkungsgrad der Gaspumpe ist nach dem obigen ein äußerst günstiger, und diese Wirtschaftlichkeit im Vereine mit der Einfachheit des Baues und Betriebes scheint geeignet, die Einbürgerung dieses neuesten Fortschritts auf dem Gebiete der Wasserhebung zu begünstigen. Ob die direkte Berührung des geförderten Wassers mit dem Gasgemisch und den Verbrennungsgasen schädliche Folgen für die Eigenschaften des Wassers zeitigt, kann erst durch die Erfahrung geklärt werden. Bis jetzt liegen Erfahrungen darüber nicht vor, so daß ein abschließendes Urteil Uber die Gaspumpe noch nicht möglich ist.

§ 13. Beispiele von Wasserliebungsanlagen.

Der Besprechung der baulichen Ausgestaltung der Wasserhebungsanlagen sollen noch einige Bemerkungen über die Anordnung der Rohrleitungen, die zu diesen Anlagen gehören, vorausgeschickt werden.

Zu einer Wasserhebungsanlage gehören an Rohrleitungen:

a) die Saugleitungen, welche das Wasser von der Fassungsanlage den Pumpen zuführen. Dieselben sollen so angeordnet werden, daß die Wasserführung möglichst geradlinig erfolgt und daß jedes Aggregat eine selbständige Saugleitung erhält. In der Regel münden die Saugleitungen bei Kolbenpumpen für jede Pumpe in einen Saugwindkessel, den man möglichst nahe unter dem Säugventil anordnen soll. Die Saugleitungen erhalten von der Wasserfassung bis zum Saugwindkessel eine möglichst gleichmäßige Steigung, damit die im Wasser enthaltene Luft ungehindert in den Windkessel eintreten kann.

Abb. 62 u. 63.

• Wasserpumpwerk der Gemeinde Lichtenberg b. Berlin.

Abb. 62 a U. b. Allgemeine Anordnung der Anlage. Abb. 62a. Querschnitt.

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Abb. 62b. Grundriß.

b)    Die Druckleitungen, die von der Pumpe nach dem Versorgungsgebiet führen. Die Druckleitungen führen das Wasser von den Druckwindkesseln der einzelnen Pumpen in der Regel in einen gemeinsamen Druckwindkessel, von dem die Druckleitung nach dem Versorgungsgebiet abzweigt. Auch hier hat man dafür zu sorgen, daß die Wasserführung-möglichst geradlinig erfolgt. Die einzelnen Druckleitungen von den Druckwindkesseln der Pumpen nach dem gemeinsamen Druckwindkessel sind jede für sich mit Schiebern zu versehen.

c)    Die Verbindungsleitungen zwischen dem Erzeuger der Betriebskraft und dem Motor. Dampf wird in Dampfkesseln, Sauggas in besonderen Generatoranlagen erzeugt, die sich jeweils in unmittelbarer Nähe des Maschinenhauses befinden, Leuchtgas und elektrischer Strom werden von außen zugeleitet. Auch für diese Leitungen gilt der Grundsatz, daß die Zuleitung auf dem kürzesten Wege erfolgen soll.

Die Saugleitungen und stellenweise auch die Dampf- und Gaszuleitungen werden im Maschinenhause entweder in Kanälen, die mit Riffelblechplatten abgedeckt werden, oder unter Umständen auch in der durch die Ausführung der Maschinenfundamente bedingten Unterkellerung des Maschinenraumes untergebracht. Diese Unterkellerung ist so anzulegen, daß sie bequem begehbar ist und daß die darin untergebrachten Rohrleitungen, sowie auch einzelne Maschinenteile, wie Kondensator, Wassertöpfe, Anker- und Fundamentschrauben, leicht zugänglich sind. Ebenso ist für ausgiebige Beleuchtung der Unterkelle

rung zu sorgen.

Im nachstehenden sollen nun einige Beispiele angeführt werden, die sich auf die Wasserhebung durch Dampf-, Sauggas- und Elektromotorenbetrieb beziehen.

Die einfachste Anordnung ist die liegende Dampfmaschine mit direkt daran gekuppelter, von der Kolbenstange angetriebener Pumpe. Bei dieser Anordnung werden

vorteilhaft Pumpe und Dampfmaschine im Interesse des ruhigen Ganges und der Stabilität der Anlage auf derselben Grundplatte montiert.

Abb. 63 a bis C. Einzelheiten der Anlage. M. 1: 37,5. Abb. 63 a. Seitenansicht der Druckpumpen mit Steuerung.

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Abb. 63 c. Längenschnitt durch die Druckpumpen.

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Bei geteilter Hebung, wie sie durch die Zwischenschaltung einer Wasserreinigungsanlage erforderlich wird, kann man die liegende Pumpe als Druckpumpe benutzen und als Vorpumpe eine stehende Pumpe anordnen, die direkt von der Schwungrad welle aus angetrieben wird.

Abb. 64 a U. b. Pumpwerk des Wasserwerks Laibach. Abb. 64 a. Querschnitt.

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Die Abb. 62 und 63 stellen das Dampfpumpwerk der Gemeinde Lichtenberg bei Berlin dar, welches von G. Kuhn-Stattgart ausgeführt ist. Die beiden liegend angeordneten Druckpumpen bestehen aus je zwei einfachen Pumpen mit gesteuerten Ventilen und gemeinschaftlichen Tauchkolben, welche 1,7 cbm auf 53 m bei 60 Umdrehungen fördern. Der Durchmesser des Pumpenkolbens ist 180 mm, der Hub 600 mm. Die Druckpumpen werden von der Kolbenstange des Dampfzylinders unmittelbar angetrieben. Eine zweite Kurbel der Schwungradwelle treibt die Brunnenpumpen, welche das Wasser aus den Brunnen auf die Enteisenungsanlage heben. Diese Pumpen sind stehend in einem Schacht angeordnet und haben ebenfalls gesteuerte Ventile. Abb. 62 a zeigt den Antrieb der Pumpen, Abb. 63 die Einzelheiten der Druckpumpe.

In den Abb. 64a und b ist das Pumpwerk der Stadt Laibach¹) dargestellt. Hier liegt das Grundwasser etwa 20 m unter Terrain, doch ist nur einfache Hebung erforderlich, welchem Zwecke eine liegende Verbundmaschine dient, von deren Kolbenstange aus zwei stehende, einfach wirkende Plungerpumpen mit Kunstkreuz und Gestänge angetrieben werden.

Die Verbundmaschine hat folgende Abmessungen: Durchmesser des kleinen Zylinders 420 mm, Durchmesser des großen Zylinders 650 mm, Hub 870 mm, Arbeitsdruck im Kessel 6V2 Atmosphären, Admissionsdruck im Zylinder 6 Atmosphären. Die normale Umdrehungszahl ist 30 pro Minute, entsprechend einer mittleren Kolbengeschwindigkeit von 0,87 m. Bei der Höchstzahl der Umdrehungen von 45 pro Minute erhöht sich die Kolbengeschwindigkeit auf 1,305 m.

Abb. 65. Pumpwerksanlage für die Stadt Leipzig bei Naunhof.

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Die Plungerpumpe hat einen Plungerdurchmesser von 385 mm und einen Hub von 375 mm, die mittlere Kolbengeschwindigkeit beträgt 375 mm bei der normalen und 563 mm bei der Höchstzahl

Yereins, 1893.

der Umdrehungen. Die Leistung der Wasserhebungsanlage beträgt im Mittel bei einer Förderung von 51,7 Sekundenliter rund 40, bei der Höchstleistung von 62,5 Sekundenliter rund 66 Wasserpferde. Der Volumeffekt der Schachtpumpen hat sich bei denVersuchen zu 97,75 % ergeben und die effektive Leistung pro 1kg Dampf zu 27000 mkg bei normaler Umdrehungszahl. Die Verdampfungsziffer des Kessels wurde für Ostrauer Kohle zu 7,3 ermittelt.

Wo es sich bei Gewinnung von Grundwasser um größere Saughöhen handelt, bietet die stehende Anordnung mit tiefliegender Pumpe und zu ebener Erde stehenden Dampfzylindern oftmals große Vorteile. Vorbildlich für die mit Balanciermaschinen arbeitenden Pumpwerke ist die in Abb. 65 dargestellte Leipziger Anlage geworden, deren Pumpen wegen der erforderlichen starken Absenkung des Grundwasserspiegels tief zu stellen waren. Die Maschinen sind nach dem Verbundsystem gebaut;

Abb. 66. Verbunddampfmaschine mit direkt gekuppelter stehender Plungerpumpe.

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O. Smreker, Das Wasserwerk der Stadt Laibach. Zeitschrift des österr. Ing.- und Architekten-

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der Durchmesser des Hochdruckzylinders beträgt 430 mm, der des Niederdruckzylinders 660 mm, der Hub 1000 mm, der Plungerdurchmesser 310 mm und die Zahl der Umdrehungen 40 bis 50. Die Pumpenventile werden gesteuert. Je zwei Verbundpumpen vermögen täglich 15000 cbm zu fördern;

eine Vergrößerung der Umdrehungszahl gestattet eine größere Leistung. Die Anfangsspannung des Dampfes beträgt 6 Atm.; der vorteilhafteste Dampfverbrauch findet bei einer Umdrehungszahl von 52 in der Minute statt.

In Abb. 66 ist eine stehende Verb und dam p fmas chin e mit darunter befindlicher, direkt gekuppelter stehender Plungerpumpe dargestellt, wie solche von der Sächsischen Maschinen-

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Abb. 67. Pumpwerk Hengsen der Stadt Dortmund. (Turbopumpenanlage).

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fabrik vormals Eich. Hartmann A.-G., Chemnitz, in zwei Ausführungen in den Jahren 1909 und 1910 für das Wasserwerk Witten a. d. Ruhr geliefert wurde¹). Der Hochdruckzylinder besitzt Ventil-, der Niederdruckzylinder Schiebersteuerung. Die Hauptabmessungen von Maschine und Pumpe sind :

Hochdruckzylinder 600 mm Durchmesser und 950 mm Hub, Niederdruckzylinder 950 » llauptpumpenkolben 418 »

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Die größte Umdrehungszahl der neueren Maschine beträgt 60, die der älteren 50 in der Minute. Unter Zugrundelegung eines Volumeffekts der Pumpen von 96 % berechnen sich die stündlichen Liefermengen für die neue Maschine zu 900, die der älteren zu 749 cbm und die Leistungen bei der größten Gesamtförderhöhe von 106 m zu 353 bzw. 295 Wasserpferden. Der Betriebsdampf wird von vier Zweiflammrohrkesseln von je 85 qm Heizfläche geliefert und besitzt eine Spannung von 9,5 Atm. als Anfangsdruck. Bei den Abnahmeversuchen wurden mit 1 kg gesättigtem Dampf von der neuen Maschine 35,5 mt, von der älteren 36,24 mt geleistet. Der Dampfverbrauch betrug also für die neue Maschine 7,6, für die ältere 7,5 kg für die Wasserpferdstunde.

Abb. 67 zeigt eine Dampfturbine in Verbindung mit einer direkt gekuppelten Kreiselpumpe (Turbopumpe), wie sie im Jahre 1909 von der Firma Schüchtermann & Kraemer, Dortmund, für das Pumpwerk Hengsen des städtischen Wasserwerks Dortmund geliefert wurde¹). Dieser Turbo-

Abb. 68. Pumpwerk des Wasserwerks Kiel-Schulensee.

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pumpe ist die Aufgabe zugewiesen, der liegenden Kolbenpumpmaschine als vollwertige Reserve zu dienen. Die Dampfturbine arbeitet normal mit 1521, maximal mit 1650 Umdrehungen in der Minute. Die mit ihr direkt gekuppelte einstufige Hochdruckkreiselpumpe liefert bei der normalen Umdrehungs-

versorgung, 1912.

*) R. Schröder, Hamburg. Neuere Pumpmaschinen für Wasserwerke. Journ. f. Gashel. u. Wasser

zahl 2090,62 cbm pro Stande auf eine Förderhöhe von 89,8 m. Die größte Stundenförderung beträgt bei 91,5 m Förderhöhe 2250 cbm. Die mittlere Leistung der Turbopumpe berechnet sich zu rund 695, die Höchstleistung zu 763 Wasserpferden.

Hei den Abnahmeversuchen leistete die Turbopumpe bei einer Dampfspannung von 14,5 Atm. und einer Temperatur von 350o C. bei normaler Umdrehungszahl mit 1 kg Dampf 31,7 mt und mit 1 kg Kohle von 7200 WE. 253,6 mt, woraus sich eine Verdampfungsziffer von 8 und für die Wasserpferdstunde ein Dampfverbrauch von 8,52 kg und ein Kohlenverbrauch von 1,06 kg ergab.

Von der Vorführung eines Beispiels eines liegenden Gasmotors mit liegender Pumpe, die mittels Riemens vom Motor angetrieben wird, kann wegen der Einfachheit dieser Anlage Abstand genommen werden. Es ist nur zu bemerken, daß diese Anordnung auch ohne Schwierigkeiten gestattet, die Pumpe nicht nur auf Fußbodenhöhe im Maschinenraume, sondern auch tiefer anzuordnen, wenn es die Rücksicht auf die Saughöhe erforderlich erscheinen läßt. Bei der Anordnung von liegenden Pumpen werden vielfach im Interesse eines ruhigen Ganges bei Antrieb durch Gasmotoren Zwillings- oder Drillingspumpen gewählt.

Vorstehende Abb. 68 zeigt die im Jahre 1905/06 von Borsig gelieferte und mit Körtingschen liegenden Gasmotoren betriebene Pumpenanlage, die zur Erweiterung des Wasserwerks Kiel-

Abb. 69. Pumpwerk des Wasserwerks Schiltigheim i. E.

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Schulensee aufgestellt wurde, das bis dahin aus drei Dampfpumpwerken bestand. Die beiden Pumpensysteme haben die Aufgabe, Rohwasser und Reinwasser zu fördern, und die stehenden Rohwasserpumpen sind in einem gemeinsamen Schachte untergebracht. Jedes Pumpensystem fördert bei 50 Doppelhüben in der Minute 441 cbm Rohwasser auf etwa 22,5 m und 420 cbm Reinwasser auf etwa 35,5 m in der Stunde. Reinwasser- und Rohwasserpumpen werden von derselben Welle aus angetrieben; die Reinwasserpumpen sind 3,0 m unter Flur des Maschinenhauses gelegt, um das Gestänge für die stehenden Rohwasserpumpen nicht allzu lang machen zu müssen. Der abgesenkte Grundwasserspiegel liegt etwa 16 m unter Reinwasserpumpenflur, und das Gestänge der Rohwasserpumpen von etwa 9 m Länge wird in zwei Gleitbahnen geführt. Als Antriebsmaschinen dienen zwei Sauggasmotoren, von denen jeder bei 140 Umdrehungen in der Minute 115 bis 125 PS leistet. Die Gaszuleitungen sind so angeordnet, daß jede Maschine von jedem der beiden Generatoren mit Gas versorgt werden kann. Für die maschinelle Anlage war die

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Leistungsgewähr gegeben, daß mit 1 kg Anthrazit 525 mt, in gehobenem Wasser gemessen, geleistet werden sollten. Die Abnahmeversuche haben die überraschend hohe Leistung von 579200 mkg mit 1 kg Anthrazit ergeben.

Abb. 69 stellt die mit Sauggasmotoren betriebene Pumpenanlage für das Wasserwerk Schiltigheim dar, die im Jahre 1906 von der Firma A. Borsig geliefert wurde. Die Anlage besteht aus zwei Systemen, von denen jedes 33 Sekundenliter auf maximal 57 m zu heben hat. Die Pumpen sind stehende, einfach wirkende Drillingsplungerpumpen mit Plungern von 280 mm Durchmesser und 300 mm Hub und laufen mit 65 Umdrehungen in der Minute. Der Antrieb geschieht von den auf Flur des Maschinenhauses angeordneten horizontalen Sauggasmotoren von je 35 PS mittels eines Eiemenvorgeleges. Der Brennstoffverbrauch war zu 0,76 kg Koks pro Wasserpferd und Stunde garantiert. Die Abnahmeversuche ergaben jedoch einen Verbrauch von nur 0,72 kg bei dem einen und von 0,645 kg bei dem andern System.

Für Dieselmotoren entspricht die Anordnung im allgemeinen der für Grasmaschinen ühlichen, da auch hier in der Regel der Antrieb mittels Riemen stattfindet.

Beim Antrieb durch Elektromotoren kommen sowohl Kolben-, wie auch Kreiselpumpen in Betracht.

Abb. 70. Liegende Plungerpumpe mit direktem Elektromotorenantrieb.

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Abb. 70 zeigt eine doppelt wirkende rascblaufende liegende Plungerpumpe für 145 Umdrehungen pro Minute mit direktem Elektromotorantrieb, wie solche von der Firma A. Borsig-Tegel gebaut werden. Der Drehstrommotor ist mit der Pumpe direkt gekuppelt und macht durch das große Schwungmoment des rotierenden Motorteils die Anwendung eines besonderen Schwungrades überflüssig.

Abb. 71 stellt eine liegende Drillingspumpe dar, die ebenfalls direkt von einem Elektromotor angetrieben wird, eine Anordnung, die von der Allgemeinen Elektrizitätsgesellschaft zur Ausführung gebracht wird.

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Abb. 72. Pumpwerk der Kondensationsanlage einer Schiffswerft.

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Abb. 72 zeigt die Wasserversorgung der Kondensationsanlage einer Schiffswerft. Der Elektromotor befindet sich auf Flurhöhe des Maschinenraumes, die direkt mit demselben gekuppelte, von Weise & Monski, Halle, gelieferte Kreiselpumpe befindet sich auf der Sohle des Sammelbrunnens. Der von der Allgemeinen Elektrizitätsgesellschaft gelieferte Motor hat eine Leistung von 115 PS bei 363 Umdrehungen in der Minute.

Als Bohrlochpumpen, das sind solche Pumpen, die in größerer Tiefe unter Terrain in dem engbegrenzten Raume eines Bohrloches untergebracht werden müssen, eignen sich sowohl Kreiselpumpen mit elektrischem Antriebe als auch stehende Kolbenpumpen, die mit Übersetzung angetrieben werden. Die Anordnung von Kreiselpumpen kann nach Abb. 72 getroffen werden, indem man den Antriebsmotor entweder über Tag oder in einem kleinen Schachte unter Terrain aufstellt, während die Kreiselpumpe in entsprechender Tiefe unter Terrain ihren Platz findet.

Abb. 73. Bohrlochpumpwerk.

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Die Anordnung einer Bohrloch-Kolbenpumpe, wie sie beispielsweise die Armaturen- und Maschinenfabrik vormals I. A. Hilpert, Nürnberg, ausführt, ist in Abb. 73 dargestellt.

Die Kreiselpumpe kann man auch direkt mit dem Elektromotor verbinden und den ganzen Satz auf einen Kähmen montiert auf die entsprechende Tiefe bringen. Diese Anordnung findet bei Abteufpumpen besonders häufig Anwendung, mit denen man ohne besondere Vorkehrungen die Tiefenlage von Pumpe und Motor nach den Verhältnissen beliebig verändern kann. Diese elektrischen Abteufpumpen werden in besonders handlicher und solider Form von Gebrüder Sulzer gebaut.

In Rücksicht auf den beschränkten Raum konnten im vorstehenden nur wenige Beispiele gebracht werden, doch dürften dieselben ausreichen, um vorkommenden Falles eine den gegebenen Verhältnissen entsprechende Anordnung treffen zu können. Bezüglich größerer Hebungsanlagen sei hier nochmals auf die wiederholt angezogene Veröffentlichung¹) von Schröder, Hamburg, verwiesen, die eine große Anzahl ausgeführter Hebungsanlagen für städtische Wasserwerke in ihrer Gesamtanordnung und teilweise auch in Einzelheiten bringt.

§ 14. Betriebskosten.

Für die in jedem besonderen Falle entsprechende Anordnung der Hebungsanlage und insbesondere für die Wahl des Antriebsmotors sind die Betriebskosten, die einen ständig wiederkehrenden Ausgabeposten darstellen, von großer, unter Umständen sogar ausschlaggebender Bedeutung. Deshalb sollen die bereits in Kapitel II, § 12 für Arbeitsleistungen bis zu 100 Wasserpferden angegebenen mittleren Betriebserfordernisse für verschiedene Antriebsarten noch durch eine Zusammenstellung ergänzt werden, die Schröder in seiner vorstehend angezogenen Veröffentlichung für eine Reihe größerer städtischer Hebungsanlagen bringt.

In der Zusammenstellung Seite 444/45 sind für verschiedene von Sauggas- und Dieselmotoren sowie von Dampfmaschinen betriebene Pumpwerke die maßgebenden Abmessungen und Anordnungen sowie der Brennstoffverbrauch und schließlich die Raumbeanspruchung angegeben. Bezüglich der Abschreibungs- und Verzinsungsziffer von 8,76 % sei noch erläuternd bemerkt, daß hierbei ein ununterbrochener Betrieb von 365x24 = 8760 Stunden vorausgesetzt wird, so daß sich bei diesem Prozentsatz von 8,76 % für Abschreibung, Erneuerung und Verzinsung die stündlichen Kosten für diese Aufwendungen zu einem Pfennig für je 1000 Mk. Anlagekosten berechnen. Diese Annahme gestattet zwar eine bequeme Rechnung, muß aber für rasch laufende Motoren als etwas zu niedrig bemessen angesehen werden. Da dieselbe Zahl aber für alle Antriebsarten gleich angenommen ist, so gibt sie immerhin ein Bild der Anschaffungskosten für die verschiedenen Anlagen.

Da in der Zusammenstellung die Betriebsergebnisse für Turbopumpen fehlen, so sollen dieselben gesondert für zwei Anlagen angegeben werden.

Aufstellungsort

Normale

stündliche

Fördermenge

Verbrauch pro Wasserpferd und Stunde

Dampf

Kohlen

cbm

kg

kg

Stündl. Kosten des Brennstoffes für 1 Wasserpferd Pfg.

Anlagekosten der Maschinen für 1 Wasserpferd Mk.

-Raumbeanspruchung der Maschinen für 1 Wasserpferd

qm

Hengsen bei Dortmund

Beelitzhof bei Charlottenburg

2090,62

2400

8,52

6,92

1,06

0,99

1,69

1,98

145

140

0,15

0,10

l) R. Schröder, Hamburg. Neuere Pumpmaschinen für Wasserwerke. Journ. f. Gasbel. u. Wasser-

Versorgung,

1912.

444

"v ._ _____ '«»A

Betriebskosten.

445

Kap. IV. Leitung, Hebung und Verteilung des Wassers.

Pumpanlagen, mit Sauggas-, Öl- und Dampfbetrieb.

Vergleichende Zusammenstellung verschiedener Wasserwerks-

Lfd. Nummer

Bauart der Antriebsmaschine

Bauart und Anzahl der in 1 Maschinensatze vereinigten Pumpen

Art der Übertragung zwischen Antriebsmaschine und Pumpe

Auf

stellungs

ort

Jahr der Aufstellung bzw. Inbetriebsetzung

Anzahl d. Masch.-Sätze

Normale (u. größte) g, stündliche Förder-3 menge jed. Masch.-satzes

Minütliche Umlaufzahl der Pumpen bei normaler (u. größter) Leistung

Normale (u. größte) Gesamtförderhöhe

Normale (und größte) Pumpenleistung jedes Maschinensatzes in Wasserpferden

’S J ß <2 g g £ a

g d.Masch. allein

g der Ge- B » ~ samtanl. V Ę: -,

Bei den Versuchen verwendeter Brennstoff

Art

Heizwert v. 1 kg

Preis von 1000 kg

WE

Mk.

Brennstoffver-rcf brauch f. 1 Wasserpferdstunde Wärme verbrauch y für 1 Wasserpferd-stunde

Ausnutzung der Brennstoffwärme

Stündliche Betriebs-Arbeitsleistung kosten b.ununterbr.

Betrieb f. IWasserpf.

mit

1 kg Dampf

mt

1 kg Brenn-Brenn-stoff

stoff

mt

Pf.

Ab schreib, u.

fi CO

SO

Pf.

ins-

ge-

samt

Pf.

Raumbeanspruchung für 1 Wasserpferd

der Maschinen allein

der Ge-

samt-

anlage

Bemerkungen

qm

qm

Anthrazit 7850

36,00

1    Stehender 1 liegende doppeltw. Riemen

Sauggasmotor    Kolbenpumpe

Stehender    2 liegende doppeltw.    »

Sauggasmotor    Kolbenpumpen

2    Liegender    1 liegende doppeltw.    »

Sauggasmotor    Kolbenpumpe

Aschaffen

burg

1907

œ «2

CO ^

47,21 im Mittel

55,3151.75

825

691

Gunters- j 1907    3

blum

eo

166,5

55,5

Braunk.- 5000— Briketts 5400

15,70

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3376

3900

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628

362

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1,69

2,3

5000 14,60 0,81    4050 15,6

335    1,18    0,69 1,87

2,28i)

3,071)

i) Platz f. Vorpumpen vorgesehen

573 Koks 7000 16,00 0,57    3990 15,8

474    0,91    0,57 1,48

1,24

1,5

3 Liegender 2 schrägliegende ein- Seile Sauggasmotor fachw. Kolbenpumpen

Westhoven 1905 2 bei Köln

372

60

62(—70)    85;—96)

Liegender

Sauggasmotor

Vorpumpe: 1 stehend, doppeltw. Kolbenpumpe

Druckpumpe: 1 liegende doppeltw. Kolbenpumpe

Schwen-tinetal bei Kiel

630

600

20

405 460

6710 18,60 0,50    3355 18,8

538    0,93    0,46 1,39

1,11

1,32

55

60

180

737 Rohöl 9770 75,00 0,235 2296 27,5

1150    1,76    0,74    2,5

2,1

5 Stehender Dieselmotor

1 liegende Stufenkolbenpumpe

Riemen

Zeulenroda

1908

2 47(—52,6)    75(—84)

145

25(—28)

700

10 000 84,60 0,25i) 25001) 25,3

10801) 2,12i) o,70 2,82

1,65

6 Stehender Dieselmotor

7 Stehender Dieselmotor

Gegenkurbel

1 liegende Stufen- Riemen kolbenpumpe

1 liegende doppeltw. Kolbenpumpe

Möckern bei Leipzig

Neckar

tailfingen

1910

1907

1 216(—243) 160(—180)

9 Nach den bisher. Betriebsergebnissen

35

28{—31,5)

674

10 000 80,00 0,226 2260 28,0

1202    1,81    0,67 2,48

1,03

1    73,6

75

226

61,6

311

10 084 62,20 0,248 2501 25,3

1088    1,54    0,31 1,85

0,30

Stehender

Dieselmotor

1 mehrstufige Kreiselpumpe

Rorschach 1908 1 300,-367) 936(—972)

b. St. Gallen

340(—367) j 3851—499)

9 LiegendeVer-bund-Dampf-maschine

Vorpumpe: 1 stehende Winkel-einfachw. Kolben- hebel pumpe

Druckpumpe: 1 lie- Verlang. Frankfurt gende doppeltw. Kol- Kolbenstange

550(—-663)

12

Hattersheim bei

1909 2

benpumpe

a. M.

533(—643)

63(—76)

72,5(—75)

168(—208)

498

714

Stein

kohlen

7600 19,40 0,66    5016 12,6 45,6    407    1,28    0,71 1,99

1,07

1,72

10 Lieg.Verbund-Dampfmasch.

2 liegende doppeltw. Kolbenpumpen

Canitz bei Leipzig

1910 2    1044

(—1253)

60(—72)

59,1

229(—274)

237

312

Gaskoks gern mit Braunkohl.-Briketts

6000

4500

15,00 0,80i) 42001) 15,0 52,51) 3361) 1,201) 0,31 1,51

0,80

1,16

9 Nach der Gewährleistung u. den bisherigen Betriebsergebnissen

223

11 Lieg.3f.Exp.-Dampfmasch.

2 liegende doppeltw. Kolbenpumpen

Hengsen bei Dortmund

1907 1    2020    45(—50,4)

(—2262)

88.5

(-91,1)

662(—763)

370 Steinkohlen

212 290

7200 15,92 0,66    4796 13,2 53,65    412    1,05    0,37 1,42

0,59

0,99

7900 14,10 0,56    4424 14,3 61,1    480    0,79    0,29 1,08

0,62

0,94

12 Lieg.3f.Exp.- 2 liegende doppeltw. Dampfmasch. Kolbenpumpen

» und Horst bei 1910 3 Gelsenkirchen

Umführ. -Rahmen

2124

(—2596)

45(—55)

90    708;—865)

400 513

13 Steh.Verbund- 2 stehende einfachw. Umführ. Dampfmasch. Kolbenpumpen

Rothenburgsort b. Stangen Hamburg

1906 2    1060    40—50)    52(—63) 204(—280)

(-1325)

375 505

Stein

kohlen

7435 14,70 0,61    4535 13,9 52,61    435    0,90    0,51 1,41

0,24

0,70

14 Steh. 3f. Exp.- 3 stehende doppeltw. Dampfmasch. Kolbenpumpen

Hosterwitz 1908 2

bei Dresden

840

(—1260)

60,-90)

71    221(—330)

Braun

kohlen

rund 9,13 1,19    5474 11,5 51,0    227    1,09    0,51 1,60

4600

0,21

0,64

376

466

15 Steh.3f.Exp.- 3 stehende doppeltw. Dampfmasch. Kolbenpumpen

16 Steh.3f. Exp.- 3 stehende doppeltw. Dampfmasch. Kolbenpumpen

Rothenburgsort b. Hamburg

Spillenburg ! bei Essen a. d. R.

1908 3

1911 1

1343

(—1790)

1780

(-2136)

45(-60)    63,5(—72) 31ö(—477)

40(—48)    135

890

(—1068)

281

404

Stein

kohlen

7516 13,25 0,54    4059 15,6 55,8    502    0,72    0,47 1,19

7800 13,00 0,56i) 43681) 14,5 54,01) 4861) 0,721) 0,40 1,12

0,20

0,15

0,43

0,57

9 Nach der Gewährleistung unter Zugrundeleg. Vorhand. Brennstoffes

Während nach der Zusammenstellung in Kap. II, § 12 für kleinere Anlagen der Betrieb mit Sauggas- und Dieselmotoren sich wirtschaftlich günstiger stellt als der Dampfbetrieb, ist dies bei größeren Anlagen nicht mehr der Fall, wobei allerdings für den Dieselmotor zu berücksichtigen ist, daß sein Betriebsmaterial, Rohöl und Teeröl, derzeit sehr hoch im Preise steht. Auch die Turbopumpe ist wirtschaftlich der Dampfmaschine nicht überlegen, bietet aber wegen ihrer Betriebseinfachheit und großen Raumersparnis doch so große Vorteile, daß sie ernsthafte Beachtung verdient und besonders als Reservemaschine empfehlenswert erscheint.

C. Verteilung des Wassers.

§ 15. Rohrnetz.

In Kap. II, § 9 und 15 ist die Anordnung und Bestimmung der Leistungsfähigkeit von Verteilungsnetzen, in Kap. IV, § 5 die Verlegung der Rohrleitungen behandelt. Zur Ausrüstung des Verteilungsnetzes gehören noch Schieber, Hydranten und Straßenbrunnen, die man unter der Bezeichnung Armaturen des Rohrnetzes zusammenfaßt. Während die Schieber, die zum Absperren der einzelnen Rohrstrecken, und die Hydranten, welche zur Wasserabgabe für Feuerlöschzwecke, zur Straßensprengung und zur Spülung des Rohrnetzes dienen, unentbehrlich sind, kommen Straßenbrunnen nur dort zur Aufstellung, wo die Wasserabgabe aus der Leitung allgemein oder ausnahmsweise auf der Straße erfolgt.

In der folgenden Beschreibung der Armaturen können nicht sämtliche heute im Gebrauche befindlichen Bauweisen der verschiedenen Fabriken Erwähnung finden, sondern es soll nur für jeden Fall eine Einzelkonstruktion beschrieben werden, um ein Bild der Bauweise zu geben.

Abb. 74.

Abb. 75.

Ein Schieber der heute gebräuchlichen Bauweise, wie ihn die Firma Bopp und Reuth er Mannheim ausführt, ist in Abb. 74 dargestellt. Der Schieber soll zur Vermeidung von Stößen in der Leitung* nur langsam schließen, deshalb wird das Gewinde der Schieberspindel flach gehalten ; der gußeiserne Schieberkeil erhält eine Neigung von etwa 1: 10, die Dichtungsringe, Spindel und Spindelmutter werden aus Rotguß hergestellt. Die Schieber werden seitlich mit Flanschen oder mit Muffen versehen; der erstere, der sogenannte Flanschenschieber ist der weitaus gebräuchlichere, schon aus dem Grunde, weil er ohne Schwierigkeiten ausgewechselt werden kann. Die Baulänge des Flanschenschiebers, das ist die Länge zwischen den Stirnflächen der Flanschen, ist einheitlich auf D -F 200 mm festgesetzt, wobei D die Lichtweite des Schiebers bezeichnet. Die Schieberspindel wird durch ein Verlängerungsstück bis nahe an die Straßenoberfläche herangeführt und der Schieber, um die Bedienung zu ermöglichen, mit Schutzrohr und Straßenkappe nach beistehender Abb. 75 eingebaut. Der Einbau in die Straßenleitung erfolgt unter Verwendung der normalen in der Abbildung mit A und B bezeichnten Formstücke. Wird das Formstück B mittelst einer Doppelmuffe in den durchlaufenden Rohrstrang eingebaut, so kann durch Ausschmelzen der Doppelmuffe der Schieber jederzeit leicht ausgebaut werden. Die Straßenkappe, die auf imprägnierte Unterlagsbohlen aus Eichenholz aufgesetzt wird, ist in chaussierten Straßen besonders zu umpflastern, und zwar im Umkreise von ungefähr 30 bis 40 cm, um sie einerseits bezüglich ihrer örtlichen Lage festzuhalten und andererseits gegen Uberdeckung durch Straßenschmutz zu sichern. Die Lage von Schiebern ist durch besondere Tafeln, die entweder an Häusern oder mangels solcher an besondern Ständern angebracht sind, genau zu bezeichnen, und zwar geben diese Tafeln neben der Lichtweite der Schieber die Entfernung derselben von den Tafeln in der zur Rohrachse senkrechten und parallelen Richtung an. Zur Bedienung der Schieber dienen besondere Schieberschlüssel.

Abb. 76.

Schieber, die in Schächten oder sonst zugänglich eingebaut sind, wie beispielsweise in den Schieberkammern der Hochbehälter, werden mit Handrädern ausgerüstet, und zwar kann das Handrad direkt auf der Schieberspindel oder auch auf der Verlängerung derselben angebracht sein.

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Für manche Zwecke ist es erforderlich, zu wissen, wie weit der Schieber geöffnet oder geschlossen ist. In solchen Fällen wird die Schieberspindel mit einer besonderen Anzeigevorrichtung, wie sie Abb. 76 zeigt, versehen.

Bei Leitungen, bei denen der innere Druck unter den Atmosphärendruck sinkt, wie bei Heber- und Saugleitungen, ist die Gefahr vorhanden, daß die atmosphärische Luft durch die Stopfbüchse des Schiebers in die Leitungen eindringt und die Wirkungsweise derselben beeinträchtigt. In solchen Fällen umgibt man die Stopfbüchse mit einem Wassertopfe, wodurch ein luftdichter Abschluß gegen die äußere Atmosphäre hergestellt wird. Abb. 77 a zeigt einen solchen Wasserschieber in der Bauweise von Bopp und Reuth er Mannheim mit Schutzrohr und Straßenkappe, Abb. 77b einen Schieber mit Wassertopf und Handrad.

Schieber von großer Lichtwmite und erheblichem Leitungsdruck kann man, um das Öffnen gegen Druck zu erleichtern, mit Umgangsleitungen oder auch den Schieberkeil mit verschließbaren Öffnungen versehen, die zuerst geöffnet werden, um einen Druckausgleich herbeizuführen.

Die Hydranten scheiden sich in Unterflurhydranten und Überflurhydranten. Erstere sind unter der Straßenoberfläche eingebaut und gegen dieselbe durch eine Straßenkappe abgeschlossen. Beim Betriebe wird der Deckel der Straßenkappe geöffnet und ein Standrohr auf den Hydranten aufgesetzt, welches das Wasser abgibt. Für das Offnen des Hydranten dient ein besonderer Schlüssel, der gleichzeitig mit einem Haken zum Offnen der Straßenkappe versehen ist. Der Überflurhydrant ragt als Säulenständer von mehr oder minder formvollendeter Ausführung über die Straßenoberfläche heraus, und die Wasserabgabe aus demselben erfolgt entweder durch direktes Ansetzen der Schläuche oder auch durch Vermittlung eines Schlauch-anfsatzes, der das Standrohr ersetzt.

Abb. 77a.

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Abb. 77 b.

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Die Vorzüge und Nachteile der Unter- und Überflurhydranten sind im gegenseitigen Vergleiche vielfach eingehend erörtert worden, und es ist besonders die Feuerwehr, die fast allerorts für Einführung von Überflurhydranten eingetreten ist, weil dieselben für diese Zwecke die großen Vorteile haben, daß sie leicht auffindbar und bequem in der Bedienung sind. Die älteren Bauweisen des Überflurhydranten haben aber verschiedene Mängel gezeigt. In erster Linie sind die Hydranten bei andauerndem Frostwetter vielfach eingefroren, da die Ventilstange sich durch die Frostwirkung zusammengezogen und dadurch dem Wasser durch Heben des Ventils den Eintritt in den Hydrantenkörper ermöglicht hat. Ein zweiter Übelstand war der, daß bei Beschädigung des Überflurhydranten durch Fuhrwerke in der Regel die Ventilstange auch in Mitleidenschaft gezogen und dadurch das Ventil geöffnet wurde, so daß der betreffende Rohrstrang abgesperrt werden mußte. Diese beiden Übelstände sind durch die heutigen Bauweisen behoben, so daß der Überflurhydrant als frostfrei anzusehen und Gewähr dafür gegeben ist, daß selbst beim Umfahren des Hydrantenkörpers das Ventil nicht geöffnet wird. Es bleibt also als Nachteil des Überflurhydranten nur sein höherer Preis und die durch seine Aufstellung unvermeidliche Beschränkung des Verkehrs, welche die Verwendung von Überflurhydranten in schmalen, aber verkehrsreichen Straßen vollständig ausschließt. Ein weiterer Nachteil des Überflurhydranten ist der, daß er unter allen Umständen am Bürgersteig und da bei schmalen Straßen, wenn möglich, nahe an der Hausmauer angebracht werden muß, so daß er unter Umständen bei Feuersgefahr gar nicht in Gebrauch genommen werden kann. Der Unterflurhydrant hat den Vorteil des geringeren Preises und kann überall, unter Umständen auch in der Fahrbahn der Straße angebracht werden. Durch Anbringen von Tafeln kann seine örtliche Lage bestimmt und durch Umpflasterung der Straßenkappe in chaussierten Straßen auch dem Überdecken durch Straßenschmutz vorgebeugt werden. Bei Schnee- und Frostwetter, das dem Überflurhydranten nichts anhaben kann, muß bei dem Unterflurhydranten dafür gesorgt werden, daß die Straßenkappe gereinigt wird und der Deckel derselben nicht festfriert, was durch Aufstreuen von Steinsalz verhindert werden kann. Immerhin hat der Überflurhydrant in der letzten Zeit durch Verbesserung seiner Bauweisen vermehrten Eingang gefunden, doch wird er den Unterflurhydranten insbesondere in Straßen mit starkem Verkehr niemals verdrängen können.

Die Hydranten werden in gegenseitigen Entfernungen von 50 bis 100 m eingebaut. In Straßen mit weiter Bebauung kann die Entfernung unter Umständen auch noch größer genommen werden, insbesondere wenn bei Feuersgefahr auf eine direkte Bekämpfung des Feuers durch Hydranten weniger Wert gelegt wird.

Der Abgang des Straßenrohres für den Hydranten erhält in der Regel 80 mm, der Hydrant 70 mm Durchgangsweite. Abweichungen von diesen Abmessungen kommen vor, sind aber als Ausnahmen anzusehen. Der Hydrant kann entweder unmittelbar auf dem Straßenrohr oder auch seitlich von demselben angeordnet werden. Es empfiehlt sich aber für den letzteren Fall, den Abgang für den Hydranten von der Oberkante des Straßenrohres abzuzweigen, damit die Entlüftung durch den Hydranten erfolgen kann. Bei der Füllung von Rohrnetzen und Zuleitungen erfolgt die Entlüftung, soweit nicht besondere Luftventile angebracht sind, ausschließlich durch Hydranten.

Wichtig für die Konstruktion des Hydranten ist eine dauerhafte, einfache Bauweise des Hydrantenventils, welche einen zuverlässigen Abschluß gewährleistet, und andrerseits eine zuverlässige Wirkung der Entwässerungsvorrichtung, welche das in dem Hydrantenkörper nach Schluß des Ventils zurückgebliebene Wasser in den Untergrund entweichen läßt. Diese Entwässerungsvorrichtung muß so eingerichtet sein, daß sie bei geöffnetem Hydrantenventil geschlossen ist und Druckwasser nicht in den Unter-

Abb. 78.

Abb. 79.

Abb. 80.

Einarmiger Hydrant mit Entleerung durch Hand.

Zweiarmiges Standrohr.

Zweiarmiges Standrohr mit Absperrventilen.

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grund eintreten läßt. Um das aus dem Hydranten austretende Wasser in den Untergrund versickern zu lassen, empfiehlt es sich, den Ventilkörper des Hydranten, wenn der Untergrund nicht aus durchlässigem Kies oder grobem Sand besteht, mit einer

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aull.

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Packung von grobem Kies oder Steinschlag zu umgeben. Die Entwässerung erfolgt entweder selbsttätig in der Weise, daß beim Schließen des Hydranten die Entwässerungs-Öffnung geöffnet wird und offen bleibt, oder von Hand, indem man nach Gebrauch des Hydranten und Schluß des Ventils das Entleerungsventil von Hand öffnet und solange geöffnet hält, bis das Wasser aus dem Hydrantenkörper abgeflossen ist. Die Entleerung von Hand hat den Vorteil, daß sie etwaige Undichtheiten des Hydrantenventils durch

Aufsteigen von Wasser im Hydrantenkörper erkennen läßt. Dagegen ist die Bedienung erheblich umständlicher, so daß heute meist Hydranten mit selbsttätiger Entleerung zur Anwendung kommen.

Abb. 78 zeigt einen einarmigen Hydranten mit Entleerung von Hand, Abb. 79 ein zweiarmiges Standrohr mit Schlauchanschluß und Abb. 80 ein zweiarmiges Standrohr mit Absperrventilen. Das Standrohr wird mit Klauenverschluß an der Öffnung des Hydranten dicht befestigt. Der in Abb. 78 dargestellte Einbau des Hydranten mit Straßenkappe, die auf Unterlagsbohlen aus imprägniertem Eichenholz aufgesetzt wird, ist der heute allgemein übliche, die Anbringung von Hydranten in Schächten nur mehr ausnahmsweise gebräuchlich.

Abb. 81 zeigt ein Hydrantenventil mit selbsttätiger seitlicher Entleerung in der Bauart von Bopp und Reuth er

Abb. 84.

Abb. 81.

Abb. 82.

Abb. 83.

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Mannheim. Die Bauweise dieses Ventils, die, wie allgemein üblich, eine Herausnahme desselben zwecks Ausbesserung gestattet, ohne daß der Hydrant aufgegraben werden muß, ist einfach und zweckmäßig.

Abb. 82 bis 84 stellen ein in der letzten Zeit von Bopp und Reuther ein-

geführtes Hydrantenventil mit zentraler Entwässerung dar, und zwar Abh. 82 einen Hydranten mit seitlicher Wasserzuführung und geschlossenem Ventil, Abb. 83 einen Hydranten mit Wasserzuführung von unten und Stellung des Ventils in dem Augenblick der Freigabe des Durchflusses, und Abb. 84 einen Hydranten mit seitlicher Wasserzuführung, vollständig geöffnet. Die in den vorstehenden Abbildungen wiedergegebene Ventilkonstruktion hat den Vorteil, daß die Entwässerung tiefer gelegt und dadurch in erhöhtem Maße gegen Frost geschützt ist. Desgleichen ist auch Hydrantenventil und Entleerung gegen Beschädigung durch in den Hydrantenkörper eingeworfene Fremdkörper geschützt.

Abb. 85.

Abb. 86.

Abb. 87.

Zweiarmiges Standrohr mit Schlüssel.

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Abb. 85 zeigt einen sogenannten Zentralhydranten nach der Bauweise von Breuer u. Co., Höchst a. M., Abb. 86 einen solchen in der Bauweise von Bo pp und Reuther, Mannheim und Abb. 87 das zu letzterem gehörige zweiarmige Standrohr, mit dem der Schlüssel zum Öffnen des Hydranten verbunden ist. Bei diesen Zentralhydranten fällt die obere Stopfbüchse fort. Infolge der zentralen Wasserführung kommt der Klauenverschluß für das Standrohr in die Mitte der Straßenkappe zu liegen, die dadurch erheblich kleiner ausfällt als bei den Hydranten mit Seitenarm.

Abb. 88 stellt den Reutherschen Normal-Überflurhydranten dar, bei welchem das Widerlager für den Ventilschluß in den Hydrantenunterteil gelegt und dort unverrückbar festgehalten ist, so daß selbst ein Umfahren der Säule den Ventilschluß nicht stören kann.

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Abb. 91a.

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Abb. 90.

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Schlauchaufsatz mit Absperrventilen.

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Abb. 93.

Abb. 91c. Ventil.

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Die Wasserabgabe bei Überflurhydranten kann entweder direkt durch seitliche Stutzen oder auch durch einen besonderen Helmaufsatz erfolgen. Abb. 89 zeigt einen r Helmaufsatz für den Überflurhydranten, Abb. 90 einen Schlauchaufsatz mit Absperrventilen.

Abb. 91a bis c zeigen die Verbindung eines Überflurhydranten mit einem Ventilbrunnen; 0 ist die Druckstange des Hydranten, welche durch Drehung der Säulenspitze mittels eines Schlüssels das Hydrantenventil v öffnet, nachdem mit Hilfe des nämlichen Schlüssels (Abb. 92) die Verschlußkappen der Schlauchstutzen abgeschraubt und die Schläuche befestigt sind. Bei Benutzung als Brunnen wird durch Abwärtsdrücken des Hebelgriffs das Gestänge g und mit ihm das Brunnenventil von seinem Sitze bei l gehoben; das Wasser gelangt dann bei r zum Ausfluß, und beim Loslassen des Hebelgriffs bewirkt das Gewicht von g wieder den Ventilschluß. E ist ein Ejektor, der das von der letzten Benutzung des Brunnens im (frostfrei gelegenen) Unterteil des Schachtrohrs zurückgebliebene Wasser ansaugt und mit zum Ausfluß bringt. Er besorgt auch die Entwässerung des Hydranten, indem man nach dessen Benutzung den Brunnen einige Zeit laufen läßt.

Ganz ähnlich ist die Anordnung der Reutherschen Ventilbrunnen, die aus der ziemlich erheblichen Zahl der verschiedenartigen Anordnungen hier erwähnt sein möge (Abb. 93). Nach Hebung von g mittels des Hebelgriffs öffnet sich das von der Büchse v in dem Steigrohr geführte Ventil durch Abheben von seinem Sitze Z, und das durch die Düse E nach oben strömende Wasser saugt durch die Öffnungen 0 den Rückstand, der von der letzten Benutzung des Brunnens geblieben ist, an und nimmt ihn mit sich. Wird das Ventil geschlossen, so fließt das im Steigrohr befindliche Wasser durch 0 in den durch das Mantelrohr umschlossenen Raum, um von dort aus das nächstemal angezogen und mitgeführt zu werden. Diese Ejektorwirkung erfolgt, wenn der Wasserdruck am Brunnen min-

Abb. 94 a.

Abb. 94b.

Durchschnitt.

destens ³/₄ at beträgt; ist er geringer, so muß das Entleerungswasser des Steigrohrs durch eine Ablauföffnung in ähnlicher Weise beseitigt werden wie bei den Hydranten.

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Für Hydranten sowohl wie für Brunnen ist die Einschaltung eines H-Stlicks beim Verlegen der Straßenleitung erforderlich.

Soll nachträglich der Einbau eines Hydranten oder Brunnens vorgenommen werden, so empfiehlt sich die Verwendung einer Hilfsmuffe mit Abzweig (Abb. 94 a u. b), bei welcher der Anschluß unter Benutzung der in Abb. 95 dargestellten Vorrichtung unter Druck erfolgen kann, ohne daß es notwendig ist, die Versorgung der an das Rohr angeschlossenen Grundstücke usw. zu unterbrechen. Nach erfolgter Herstellung der Öffnung mittels des durch die Bohrratsche gedrehten

Abb. 95. Ausbohren des Abzweigs unter Druck.

Zylinderbohrers wird dieser zurückgezogen, hierauf der Schieberhahn geschlossen und sodann, nachdem die Bohrspäne durch mäßiges Offnen des Schiebers ausgespült sind, die Verbindung mit dem Zweigrohr des Hydranten hergestellt.

Zweigen an einem Punkte des Straßenrohrnetzes mehrere Leitungen von einer und derselben Hauptleitung ab, so sind früher an solchen Stellen runde Teilkästen eingeschaltet worden, an welchen die verschiedenen Abgänge angebracht waren. Abb. 96

Abb. 96.

Teilkasten mit Luftventil.

Abb. 97.

Spund- oder Streifrohr.

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Abb. 98.

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stellt einen solchen Teilkasten dar, der gleichzeitig ein Luftventil trägt und mit einem Ablaßventil versehen ist. Der Teilkasten gibt dem Wasser Gelegenheit, eventuell Beimengungen abzusetzen, die dann wieder bei einer plötzlich auftretenden Geschwindigkeitserhöhung aufgewirbelt werden. Ferner ist der Teilkasten durch seine verschiedenen Abzweige schwierig im Guß herzustellen und gibt leicht zu Defekten Veranlassung, deren Behebung aber mit unangenehmen Folgen für den Betrieb verbunden ist, da bei der Auswechselung eines Teilkastens immer größere Teile des Versorgungsgebietes vom Wasserbezug abgesperrt werden müssen. Man hat deshalb in der letzten Zeit von der Verwendung von Teilkästen völlig abgesehen und läßt die früher im Teilkasten vereinigten Abzweigungen einander folgen, behandelt also jede Abzweigung für sich und zwar so, daß nur normale Formstücke zur Verwendung kommen.

Neigt das Leitungswasser zu Niederschlägen, die sich in den Rohren festsetzen, so wird von Zeit zu Zeit eine Reinigung des Rohrnetzes erforderlich sein. In solchen Fällen empfiehlt es sich, an einzelnen Punkten sogenannte Spund- oder Streifrohre einzubauen, welche nach Abheben des Verschlußdeckels den Zugang zum Rohre und das Einbringen von Rohrbürsten oder sonstigen Reinigungsvorrichtungen ermöglichen. Abb. 97 stellt ein solches Spund- oder Streifrohr dar. Für D — 60 bis 150 mm ist a = 60 bis 150 mm, b = 200 bis 400 mm, d == 300 bis 520 mm. Liegt ein solches Spundrohr zugleich an einer Scheitelstelle, so empfiehlt es sich, in dem Deckel eine Luftschraube anzubringen, welche von Zeit zu Zeit geöffnet wird. In Abb. 98 ist eine von der Straße aus durch Stockschlüssel zu bedienende Ventilluftschraube s dargestellt, deren Achsenbohrung durch eine Deckelschraube h geöffnet und geschlossen werden kann. Bei größeren Leitungen und stärkeren Luftansammlungen treten besser Wasserpfosten an Stelle dieser Schrauben.

Selbsttätige Luftventile bestehen meistens aus Schwimmkörpern, durch deren Hebung und Senkung eine Yentilölfnung freigelegt oder geschlossen wird.

Abb. 99 zeigt ein bei der Wiener Hochquellenleitung angewandtes selbsttätiges Luftventil, dessen Gehäuse auf einem nach oben gerichteten Stutzen der Kohrleitung sitzt. Mittels der hohlen Schwimmerkugel wird das Ventil durch den Auftrieb des Wassers geschlossen, anderseits muß das Gewicht der Kugel hinreichen, die Kraft, mit welcher sie gegen ihren Sitz gedrückt wird, dergestalt zu überwinden, daß der Wasserspiegel nicht unter den tiefsten Punkt der Kugel absinken kann. Die unterhalb des Gehäusedeckels angeschraubte Platte dient sowohl zur Führung der Ventilstange, als auch zur Stützung des geöffneten Ventils.

Manchmal werden auch Luftauslässe in der bei Sicherheitsventilen von Dampfkesseln gebräuchlichen Anordnung mit Hebel und Gewicht verwendet, welche auf den Sitz einen abwärts gerichteten Druck im Sinne des Öffnens ausüben. Durch Verschieben des Gewichts am Hebel läßt sich die Wirksamkeit dieser Ventile regeln.

Ein anderes, mehrfach in England verwendetes Luftventil mit Schwimmkugel verdeutlicht Abb. 100. Der Ventilsitz besteht aus Rotguß, und die in einem durchbrochenen Becher geführte, hohle kupferne Kugel ist mit Kautschuk überzogen; statt dessen könnte auch eine unbekleidete metallische Hohlkugel und ein mit Leder oder Kautschuk belegter Ventilsitz in Anwendung kommen.

Abb. 99.

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Abb. 100.

Abb. 101.

Bei größerem Durchmesser des Leitungsrohres kann man statt einer Schwimmerkugel auch zwei oder mehrere an wenden; ebenso empfiehlt es sich, wenn Reinigungen der Luftventile voraussichtlich notwendig werden, eine Absperrvorrichtung einzuschalten, um das Luftventil ohne Entleerung des Stranges reinigen zu können.

In Zuleitungen mit hohem Druck werden, um bei einem Rohrbruche eine übermäßige Beschleunigung der Wassersäule und unnötige Wasser Verluste zu vermeiden, Rückschlagklappen in die Leitung eingeschaltet, die sich nach der Durchflußrichtung des Wassers öffnen und gegen dieselbe durch den Wasserdruck schließen, sobald vor der Klappe eine Druckverminderung eintritt. Ein solches Rückschlagventil, das auch bei den Ein- und Ausgangsleitungen von Hochbehältern Verwendung findet, ist in Abb. 101 dargestellt.

§ 16. Ausführung von Hauszuleitungen.

Hauszuleitung nennt man die Leitung von dem Straßenrohr bis zu dem im Hause befindlichen Privathaupthahn. Kommt ein Wassermesser zur Anwendung, so wird derselbe unmittelbar an den Privathaupthahn angeschlossen. Die Ausführung und Unterhaltung der Hauszuleitungen einschließlich der Aufstellung des Wassermessers erfolgt ausschließlich durch die Verwaltung des Wasserwerkes, weil es nicht angängig ist, daß Private in dem städtischen Straßengelände Arbeiten vornehmen, und weil überdies die Verwaltung ein besonderes Interesse hat, Wasser Verluste in diesen Hauszuleitungen, die nach erfolgter Eindeckung unzugänglich bleiben, vermieden werden. Die Ausführung der Hauszuleitungen erfolgt entweder auf Kosten der Verwaltung oder auch ganz oder teilweise auf Kosten des Hausbesitzers. Werden die Hauszuleitungen zum Teil auf Kosten der Verwaltung ausgeführt, so wird diesbezüglich in der Regel eine Höchstlänge festgelegt, über welche hinaus die Kosten dem Hausbesitzer zur Last fallen. Diese Höchstlänge wird gerechterweise immer von der Straßenmitte zu rechnen sein, um zu vermeiden, daß bei der Verlegung des Straßenrohres auf der einen Seite die Hausbesitzer der andern Straßenseite in höherem Maße belastet werden als die Hausbesitzer auf der dem Rohre näher gelegenen Seite. Unabhängig von der Tragung der Kosten muß aber immer der Grundsatz festgehalten werden, daß die Hauszuleitung bis zum Wassermesser unbeschränktes Eigentum des Wasserwerkes bleibt, damit dasselbe unabhängig vom Hausbesitzer die erforderlichen Arbeiten an dieser Hauszuleitung vornehmen kann.

Abb. 102. Verbindungsleitung zwischeiAStraßenrohr und Wassermesser (seitlicher Anschluß an das Straßenrohr).

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In solchen Fällen muß dann beim Abschluß der Hauszuleitung der

Abb. 102 stellt eine Hauszuleitung dar. Unmittelbar neben dem Straßenrohr, falls die Anbohrung seitlich erfolgt, oder auf dem Straßenrohr, wenn die Anbohrung oben erfolgt, befindet sich der Hauptbahn, der in der Regel mit Schutzrohr und Straßenkappe ausgerüstet ist. Durch diesen Hauptbahn kann die Hauszuleitung geschlossen werden, ohne daß die Organe der Wasserwerksverwaltung das Grundstück des Hausbesitzers betreten müssen. Da dieser Hauptbahn nur selten benützt wird, so hat man an manchen Orten davon abgesehen, denselben mit Schutzrohr und Straßenkappe auszurüsten.

Hauptbahn aufgegraben werden. Die Verbindung mit dem Straßenrohr erfolgt in der Regel durch Anbohrung, M-Stücke werden nur da eingebaut, wo es sich um größeren Verbrauch handelt. Der bereits im Privatgrundstück vor dem Wassermesser befindliche Privathaupthahn wird in den meisten Fällen plombiert und dadurch dem Einflüsse des

Hausbesitzers entzogen. Hinter dem Wassermesser wird ein zweiter Haupthahn mit Entleerungshahn eingebaut. Dadurch ist der Verwaltung die Möglichkeit gegeben, den Wassermesser ohne Abschluß des Straßenhaupthahnes auszuwechseln, und ferner ist der Hausbesitzer dadurch in der Lage, die Leitung im Hause bei einem Defekte oder bei Frostgefahr von der Straßenleitung abschließen und entleeren zu können, ohne den plombierten Hauptbahn zu berühren. Die Anbohrung des Straßenrohres erfolgt entweder ohne Druck, das heißt bei abgesperrtem Straßenrohr, oder unter Druck ohne Unterbrechung der Versorgung. Die einfachste Art des Anschlusses an das Straßenrohr ohne Druck ist die, das gußeiserne Rohr anzubohren, in das Bohrloch ein Gewinde zu schneiden und in dieses Gewinde einen sogenannten Sauger (Abb. 103) einzuschrauben, an welchen dann die Hauszuleitung angeschlossen wird.

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Abb. 104b. Seitenansicht.

Abb. 104 a U. b. Anschlußschelle. Abb. 104 a. Durchschnitt.

Abb. 103. Sauger.

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Saugers ist schon frühzeitig die in Abb. 104a und b dargestellte Anschlußschelle getreten. Diese Rohrschelle, die auf das Rohr durch Gummiringe aufgedichtet ist, gleicht einerseits die durch die Anbohrung erfolgte Schwächung des Rohres etwas aus und bietet andrerseits eine zuverlässigere Abdichtung der Anbohrung, als dies beim Sauger der Fall ist.

Später ist man dazu Ubergegangen, die Anbohrungen der Straßenleitungen unter Druck vorzunehmen, und dieses Verfahren wird heute fast allgemein geübt. Man hat die dabei verwandten Rohrschellen so ausgebildet, daß sie mit einem verschließbaren Ventil versehen werden können, wodurch der früher gebräuchliche Straßenhaupthahn überflüssig geworden ist. Durch diese Art der Anbohrung, die von oben erfolgt, dienen die Hauszuleitungen auch mit zur Entlüftung des Rohrnetzes und erhalten deshalb, um diesen Zweck besser erfüllen zu können, eine geringe Steigung nach dem Hause zu. Abb. 105 zeigt einen auf das Straßenrohr aufgesetzten Anbohrapparat mit Ventilrohrschelle, Abb. 106 die Befestigung der Bohrratsche am Straßenrohr. Bei der Ausführung der Bohrung wird die seitliche Öffnung der Rohrschelle, welche für die Anschlußleitung bestimmt ist, vorübergehend durch einen eingeschraubten Hahn geschlossen. Ist die Rohrwand durchbohrt, so wird der Bohrer Uber den Hahn des Anbohrapparates zurückgezogen, dieser geschlossen und die Bohrspäne durch Öffnen des Hahnes in der seitlichen Öffnung der Ventilschelle ausgespült. Hierauf wird mittels der Bohrstange an Stelle des Bohrers der Ventilkörper eingesetzt, worauf der Anbohrapparat entfernt werden kann.

Abb. 105.

Vorrichtung zum Anbohren der Straßenleitung unter Druck.

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Abb. 107 zeigt die fertige Ventilrohrschelle mit Einbau-garnitnr, Abb. 108 eine solche ohne Einbaugarnitur.

Für die Herstellung von Hauszuleitungen werden Rohre aus Grußeisen, Bleirohre, Bleimantelrohre, schmiedeeiserne Rohre und Stahlrohre verwendet. Die Bleirohre sind entweder ungeschützt, oder man verwendet geschwefelte oder verzinnte Bleirohre, um das metallische Blei gegen den Angriff der im Wasser enthaltenen Gase zu schützen. Die

Abb. 107.

Abb. 108.

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Abb. 106. Befestigung der Bohrratsche am Straßenrohr.

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Bleimantelrohre erhalten einen innern Zinnmantel von mindestens 0,5 mm Stärke, der aber lediglich zum Schutze dient, während das Bleirohr an sich den Wasserdruck auszuhalten in der Lage sein muß. Die schmiedeeisernen und Stahlrohre werden durch einen galvanisch aufgebrachten Überzug von Zink geschützt. Ungeschützte sogen, schwarze schmiedeeiserne oder Stahlrohre sind von dem Gebrauche für Wasserleitungszwecke auszuschließen. Da schmiedeeiserne Rohre im Untergründe leicht angegriffen werden, verlegt man sie in Holzkästen mit Asphalteinguß, oder man verwendet an Stelle der verzinkten schmiedeeisernen oder Stahlrohre auchinnen und außen asphaltierte und mit asphaltierter Jute umwickelte schmiedeeiserne Rohre.

In der nachfolgenden Tabelle sind die Gewichte und Wandstärken für Bleirohre, verzinkte schmiedeeiserne und nahtlose Stahlrohre angegeben, wie sie unter normalen Verhältnissen zur Verwendung gelangen; für Bleirohre ist außerdem noch die Drucksicherheit angegeben. Das Bleimantelrohr hat näherungsweise dasselbe Gewicht wie das Bleirohr.

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Der Durchmesser der Hauszuleitungen bestimmt sich nach dem Verbrauche, für den die Anzahl der im Hause befindlichen Zapfstellen maßgebend ist. In dem folgenden § 17 wird die Bestimmung des Durchmessers nach der Anzahl der Zapfstellen behandelt; hier sei nur noch bemerkt, daß Durchmesser unter 20 mm für Hauszuleitungen nicht Verwendung finden sollen.

§17. Ausführung der Hausleitungen.

Die Ausführung der Hausleitungen, das ist der Verteilungsleitungen in den Häusern selbst, ist Sache des Hausbesitzers, doch werden von den betreffenden Verwaltungen für diese Ausführungen Vorschriften erlassen, an die sich die Hausbesitzer und hauptsächlich die mit der Ausführung betrauten Unternehmer (Installateure) zu halten haben.

Der Deutsche Verein von Gas- und Wasserfachmännern hat für den Erlaß solcher Vorschriften die nachstehenden Grundlagen festgestellt, und es bleibt jeder Verwaltung überlassen, den Verhältnissen im Einzelfalle entsprechend Rechnung zu tragen.

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für die Ausführung und Veränderung von Wasserleitungsanlagen innerhalb der Gebäude und Grundstücke.

A. Allgemeines.

wird hierdurch unter Aufhebung der diesen Vorschriften

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etwa entgegenstehenden älteren Bestimmungen nachstehendes festgesetzt:

Auf Grund der Bestimmungen über die Abgabe von Wasser aus dem Wasserwerk der vom

2.    Bei der Anmeldung zur Eintragung in das unter Nr. 1 erwähnte Verzeichnis haben die Unternehmer der Verwaltung des Wasserwerkes in geeigneter Weise den Beweis ihrer Zuverlässigkeit zu erbringen und darzutun, daß sie entweder selbst die nötigen Kenntnisse und Fähigkeiten zur Ausführung von Wasserleitungsanlagen besitzen, oder daß sie diese unter Leitung eines Fachmannes herstellen lassen, der die nötigen Vorkenntnisse und die entsprechende praktische Erfahrung besitzt.

3.    Wenn der Unternehmer nicht selbst die praktische Fähigkeit zur Ausführung der Leitung besitzt und sich hierzu eines technisch und praktisch erfahrenen Fachmannes bedient, ist auch dieser in das Verzeichnis unter Nr. 1 einzutragen. In diesem Falle gilt die Zulassung des betreffenden Unternehmers nur so lange, als keine Änderung in der Person des Fachmanns eintritt.

4.    Der Unternehmer hat gleichzeitig mit seiner Unterschrift eine Sicherheit in Höhe von Mk. ... bei der Verwaltung des Wasserwerks gegen Empfangsbescheinigung zu hinterlegen. Diese Summe soll dazu dienen, der Verwaltung des Wasserwerks die Unkosten und den Schaden zu ersetzen, die ihr durch vorschriftswidriges Verhalten des Unternehmers erwachsen, auch sollen daraus etwaige Ordnungsstrafen gedeckt werden. Die Sicherheit ist zu diesem Zwecke ausdrücklich der Verwaltung des Wasserwerks zu verpfänden und nach Inanspruchnahme von dem Unternehmer sofort auf den vollen Betrag zu ergänzen.

B. Anordnung der Leitungen.

Die Ausführung und Veränderung von Leitungsanlagen bedarf der Genehmigung der Verwaltung des Wasserwerks, die hierfür die Vorlegung eines Planes verlangen kann.

Bei der Anordnung der verschiedenen Rohrleitungen innerhalb der Gebäude oder Grundstücke ist darauf zu achten, daß je nach der Größe des Hauses eine oder mehrere Steigleitungen zur Ausführung kommen, deren Abzweigungen möglichst mit Steigung bis zu den einzelnen Verbrauchsstellen anzulegen sind, damit sie mit den Steigleitungen zugleich vollständig entwässert werden können; andernfalls sind bei Gefällswechsel besondere Entwässerungsvorrichtungen anzubringen. Falls für die Entwässerung ein sichtbarer Ablauf nach dem Kanal nicht hergestellt werden kann, muß sie so hoch angelegt werden, daß ein Gefäß für das abfließende Wasser darunter gestellt werden kann.

Jede einzelne Steigleitung muß absperrbar sein.

Sämtliche Leitungen im Innern sind so zu führen, daß sie frostsicher und gegen Beschädigungen geschützt sind. Sie sind, wenn Frosteinwirkungen zu befürchten sind, entweder in abdeckbaren Mauerschlitzen oder in solchem Abstande von der Wand zu verlegen, daß ihre Einhüllung mit schlechten Wärmeleitern ohne Schwierigkeiten erfolgen kann. Erdleitungen sind ebenfalls frostsicher zu verlegen.

Eine Verlegung der Leitungen an Außenwänden ist nach Möglichkeit zu vermeiden. Die Durchführung von Leitungen durch Abort- oder Dunggruben, Abflußkanäle und Schornsteine ist verboten.

Wo die Führung der Leitungen durch schwer zugängliche oder unzugängliche Räume nicht zu vermeiden ist, hat sie mittels beiderseits offener Mantelrohre zu erfolgen. Bei der Durchführung durch Mauern ist für die nötige Sicherheit gegen Bruch beim Setzen des Bauwerks durch Belassen eines Spielraumes zu sorgen.

Die Einbettung tvon Leitungen in Boden, der Rohre angreifen kann, darf nur unter zweckentsprechender Umhüllung geschehen; dasselbe gilt für das Verlegen von Leitungen innerhalb feuchter oder solcher Räume, in denen sie ätzenden Gasen oder Dämpfen ausgesetzt sind.

Verbindungsstücke dürfen nur an zugänglichen Stellen liegen.

Alle Zweigleitungen, die nur zeitweise benutzt werden, z. B. die Leitungen von Waschküchen, Gärten, Höfen, Springbrunnen, sind mit besonderer Absperr- und Entleerungsvorrichtung zu versehen. Die einzelnen Leitungen sind möglichst durch Schildchen, die in der Nähe der Absperrvorrichtungen anzubringen sind, kenntlich zu machen.

Die Lichtweite der Anschlußleitungen ist so zu wählen, daß unter Berücksichtigung des auch von der Lage und Höhe des Gebäudes abhängigen Druckes, der Länge der Leitung sowie der Zahl und Art der Entnahmestellen möglichst alle Teile des Hauses oder Grundstückes ständig mit Wasser versorgt sind.

Demgemäß sollen die Anschluß- und Hauptverteilungsrohre bei einer Gesamtlänge des horizontalen Hauptzuführungsrohres bis zu 30 m folgende Mindestweite haben :

bei 1 bis 5 Stück 8 bis 13 mm weiten Zapfhähnen 20 mm 1. W.

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Hierbei ist angenommen, daß

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1 Badewanne

1 Waschtischhahn

gerechnet werden.

Schwimmerventile, Springbrunnen usw. werden nach besonderer Abschätzung in Anschlag

gebracht.

Für größere Einrichtungen, insbesondere für gewerbliche Zwecke, sowie in Ausnahmefällen, wird die erforderliche Mindestweite der Hauptrohre in jedem Falle durch die Verwaltung des Wasserwerks bestimmt.

Verboten ist der unmittelbare Anschluß der Hausleitungen an Dampfkessel, Druckkessel, Aborte und Pissoire, die nur mittels eines Wasserbehälters oder Spülkastens versorgt werden dürfen. Es ist dabei gleichgültig, ob Rückschlagventile in den Leitungen angebracht sind oder nicht. Verboten ist ferner die unmittelbare Verbindung der städtischen Wasserleitung mit einer Entwässerungsleitung und mit den Rohren einer anderen Wasserversorgungsanlage sowie die Verbindung städtischer Zuleitungen auf demselben Grundstücke untereinander, desgleichen die Verbindung mit Behältern für Wasser und für andere Flüssigkeiten irgendwelcher Art, z. B. mit Spülgefäßen für Wirtschaften, Aquarien usw. In diesen Fällen darf eine Versorgung aus der städtischen Wasserleitung nur in der Weise erfolgen, daß der Wasserauslauf sich mindestens 50 mm oberhalb des Gefäßrandes befindet.

Bedingt zugelassen wird vorbehaltlich der nur auf jederzeitigen Widerruf erteilten Genehmigung durch die Verwaltung des Wasserwerks der Anschluß von Kraftmaschinen, Wasserdruckhebevorrichtungen, Badeöfen, Warmwasserbereitungs- und Heizungsanlagen, Ventilatoren, Springbrunnen, Entstaubungsanlagen, Strahlpumpen usw.

C. Material der Leitungen.

Als Material der Leitungen kommen in Frage:

a)    Gußrohre,

b)    nahtlose Stahlrohre,

c)    schmiedeeiserne Rohre,

d)    Bleirohre,

e)    Zinnrohre mit Bleimantel,

f)    Kupferrohre,

g)    Zinkrohre.

Die zu verwendenden Rohre der verschiedenen Materialien und Lichtweiten sollen folgende Wandstärken oder Gewichte für das laufende Meter haben:

(Hier ist ein Verzeichnis einzuschalten, das dem Ermessen einer jeden Verwaltung des Wasserwerks anheimgegeben ist.)

D. Absperr- und Entnahmevorrichtungen.

Alle Absperr- und Entnahmevorrichtungen müssen stoßfrei arbeiten und eine allmähliche Absperrung ermöglichen. Für Wasserbehälter und Spülkasten sind Schwimmerventile anzuordnen. Der vor dem Wassermesser befindliche Haupthahn soll möglichst nur von Beauftragten des Wasserwerks bedient werden und darf nur in Notfällen in Benutzung genommen werden, wenn die Absperrvorrichtungen im Innern beschädigt sind und eine Benutzung nicht gestatten. Nach einer solchen Benutzung ist die Verwaltung des Wasserwerks sofort zu benachrichtigen.

E. Entwässerung.

Für alle Wasserentnahmestellen sind Abflußleitangen vorzusehen.

Die Abflußstellen müssen so eingerichtet sein, daß sie alles an der Zapfstelle ausfließende Wasser bequem abführen können. Die Abflußleitungen müssen genau so wie Druckwasserleitungen gegen Frost und sonstige Beschädigungen geschützt werden. Sämtliche Abflußleitungen sind mit Geruchverschlüssen zu versehen, die bequem gereinigt werden können.

F. Prüfung der Wasserleitungen.

Nach der Ausführung jeder neuen oder veränderten Wasserleitungsanlage ist bei der Verwaltung des Wasserwerks die Prüfung der fertigen Leitung zu beantragen, wofür auf dem Wasserwerk ein entsprechender Vordruck bereit gehalten wird. Die Zeit der Prüfung wird sowohl dem Unternehmer als dem Grundstückseigentümer schriftlich bekannt gegeben, und es empfiehlt sich zur Vermeidung von Verzögerungen, daß beide der Prüfung beiwohnen.

Der Unternehmer hat für eine Presse, das nötige Werkzeug und die Hilfsmannschaft

zu sorgen.

Neue Leitungen werden vor Anschluß der Zapfstellen bei verschlossenen Ausgängen mit Wasser einem Probedruck in Höhe des doppelten Betriebsdruckes 20 Minuten lang ausgesetzt. Wird die Leitung in allen Teilen dicht befunden und entspricht sie den in diesen Vorschriften niedergelegten Anforderungen, so stellt die Verwaltung des Wasserwerks eine Abnahmebescheinigung aus und veranlaßt daraufhin die Aufstellung des Wassermessers sowie die Olfnung der Leitung.

Bei Leitungsveränderungen ist die Art der Prüfung in das Ermessen der Verwaltung des Wasserwerks gestellt.

Für die Prüfung der Leitung hat der Besteller oder der Unternehmer eine Gebühr von Mk. . . bei der Verwaltung des Wasserwerks im voraus zu bezahlen.

Kann die Prüfung wegen Fortbleibens des Unternehmers oder seines Stellvertreters nicht stattfinden, oder muß sie wegen vorhandener Mängel der Leitung wiederholt werden, so ist die Gebühr abermals und so oft aufs neue zu bezahlen, bis alle Mängel behoben sind.

G. Übertretung der Vorschriften.

Übertretungen dieser Vorschriften unterliegen nach voraufgegangener schriftlicher Verwarnung einer Ordnungsstrafe bis zu Mk. . .

Durch diese Ordnungsstrafe wird die Verpflichtung zum Ersatz des durch die Übertretung der Verwaltung des Wasserwerks oder Dritten etwa entstandenen Schadens nicht berührt.

Bei wiederholter Übertretung der Vorschriften kann die Zulassung eines Unternehmers zurück-. genommen werden. Die Löschung in dem Verzeichnis unter A Nr. 1 wird öffentlich bekannt gemacht. Diese Bestimmungen treten mit dem heutigen Tage in Kraft.

(Ort):.....

(Datum):

Einzelne Verwaltungen gehen soweit, von den Hausbesitzern bzw. Installateuren bei Neuanlagen oder Veränderungen die Vorlage von Projekten zu verlangen, wie dies bei Hausentwässerungsanlagen fast ausschließlich üblich ist. Da bei Wasserleitungsanlagen die Gefällsverhältnisse der einzelnen Leitungen und die Höhenlage der Abzweigungen und Einmündungen keine so wesentliche Rolle spielen, dürfte es im allgemeinen genügen, wenn sich die Verwaltung auf die Abnahme der ausgefiihrten Leitungen beschränkt, mit der zweckmäßigerweise eine Druckprobe verbunden werden kann.

Bei der Verlegung der Leitungen ist darauf zu achten, daß dieselben ein möglichst gleichmäßiges Gefälle nach der vertikalen Steigleitung zu erhalten, um eine vollständige Entleerung zu ermöglichen und die Bildung von Luftblasen zu verhindern. Die Rohre sind, wenn irgend möglich, frei auf denVerputz zu legen und werden durch Rohrhaken

oder Kohrschellen (Abb. 109) befestigt. Die Verlegung von Rohren unter dem Fußboden ist zu vermeiden, und die Rohre sind in denVerputz nur dort zu legen, wo sie in Rücksicht auf die Art des Raumes unsichtbar gemacht werden sollen. Die Verbindung der Bleirohre erfolgt in der Weise, daß das Ende des einen Rohres in das durch einen Dorn aufgeweitete Ende des andern Rohres eingebracht und dann mit Weichlot verlötet wird (Abb. 110).

Abzweigungen werden nach Abb. 111 in der Weise hergestellt, daß die Öffnung für das abzweigende Rohr zunächst ausgeschnitten und dann die Verbindung in der

Abb. 110.

Abb. 111.

Abb. 109.

oben beschriebenen Weise durch Lötung hergestellt wird. Schmiedeeiserne oder Stahlrohre werden durch Muffen verbunden, die durch Aufweiten hergestellt und mit Innengewinde versehen sind, in die das mit Gewinde versehene Ende des andern Rohres eingeschraubt wird, oder es werden Doppelmuflfen mit Rechts- und Linksgewinde verwendet. Die Dichtung erfolgt durch einen in die Gewindegänge eingelegten Hanffaden, der beim Feuchtwerden quillt. Abzweigungen, Biegungen und dergleichen werden durch besondere Formstücke (Fittings) ausgeführt. Das schmiedeeiserne oder Stahlrohr hat bei Hausleitungen gegenüber dem Bleirohr den Vorzug, daß es weniger leicht durch äußere Einflüsse beschädigt werden kann, und daß auch die Einhaltung des Gefälles leichter ist als bei Bleirohren, welche sich bei nicht ganz sorgfältiger Verlegung durch-biegen und Wassersäcke bilden können.

Die Entnahme des Wassers zum Hausgebrauch und zu Genußzwecken erfolgt meistens durch Zapfhähne, seltener durch Hähne mit ständigem Auslauf. Zapfhähne müssen stets allmählich schließen, damit keine Stöße in der Leitung auftreten können, denn diese würden namentlich bei Bleirohren schädlich wirken, sie nach und nach auftreiben und schließlich ihr Platzen herbeiführen. Küken- oder Kegelhähne (Lilienhähne) sind deshalb nicht oder doch nur bei sehr geringem Druck (etwa bis 8 m) zulässig. Am häufigsten war früher der Niederschraubhahn mit Gummiplatte im Gebrauch (Abb. 112a und b), bei welchem eine mit Hanfeinlage versehene Gummischeibe Verschluß und Abdichtung bewirkt. Die Bewegung erfolgt durch eine Schraube, welche mittels Platte an der Scheibe befestigt ist und durch Drehen des Knopfes gehoben oder gesenkt wird. Gegenwärtig benutzt man mehr den in Abb. 113a und b dargestellten Niederschraubhahn mit Ledersitz, weil dieser dauerhafter ist. Um das bei stärkerem Druck leicht auftretende Streuen des Wasserstrahls zu hindern, erhält der nach unten gekrümmte Auslaufstutzen meist einen Steg (Abb. 117), der dem Wasser die drehende Bewegung nimmt. In Abb. 113 ist ein sauber gedrehtes Mundstück angebracht, welches gleichfalls auf Bildung eines geschlossenen Wasserstrahls hin wirkt. Auch wird dem Hahn

wohl eine kleine gelochte Messingscheibe beim Einschrauben vorgelegt, um durch die Querschnittsverengung den auch bei der Schraubenbewegung nicht ganz zu vermeidenden Stoß abzumindern. Der Hahn von Buschbeck & Hebenstreit (Dresden) sucht

Abi). 112 a u. b.

Abb. 113 a.

Abb. 114.

Niederschraubhahn mit Gummiplatte.

Ansicht.

Abb. 112a.

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Zapfhahn von Butzke u. Co. mit loser Dichtung.

Ansicht.

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Abb. 113b.

Durchschnitt.

Abb. 112b.

Durchschnitt.

Abb 115.

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den Stoß dadurch zu vermeiden, daß der Auslauf einen dreieckigen, mit der Spitze nach unten gerichteten Querschnitt erhält, so daß kurz vor dem Schließen nur noch eine ganz geringe Ausflußöffnung vorhanden ist. Abb. 114 zeigt einen von Butzke &Co. hergestellten Ventilzapfhahn mit loser Dichtung. Diese besteht aus einer starken, in der Mitte gelochten Gummischeibe, welche vollständig lose ist und beim Schließen durch eine an der Hahnspindel befestigte Scheibe gegen den gedrehten flachen Sitz gepreßt wird. Der Hahn in Abb. 115 wird vom Wasser ohne wesentliche Richtungsänderung durchflossen; dadurch steigert sich die Ausflußmenge, was bei Entnahme größerer Wassermengen in Waschküche und Badezimmer erwünscht ist. — Der Hahn in Abb. 116 gestattet das Anbringen einer Schlauchverschraubung.

Eine auf dem Hofe liegende Entnahmestelle (Hofhahn) zeigt

Die Hahnkörper bestehen meistens aus Messing, in einzelnen Fällen auch aus Neusilber. Die Verbindung mit dem Bleirohr erfolgt durch Vermittlung eines Lötstückes, welches in das Rohr eingesetzt wird; bei den an der Wand liegenden Entnahmestellen benutzt man eine Wandscheibe (Abb. 117), welche an einem eingegipsten Dübel befestigt wird.

Abb. 118; hier liegt das Rohr im Innern des Hauses in einem möglichst frostgeschützten Raume. Der Hahnkörper ist so anzuordnen, daß er ohne Schwierigkeit abgenommen

werden kann, — Die Durchgangsweiten der Hähne betragen 10, 13, 19 und 25 mm (genauer 9,5, 12,7 und 19 mm, entsprechend ³/₈, ih, ³A und 1 Zoll engl., da die Maße der nach Whitworth hergestellten Anschlnßgewinde bisher noch üblich geblieben sind).

Abb. 116. Hahn mit Schlauchverschraubung.

Abb. 117.

Hahn mit Wandscheibe.

Abb. 118.

Hofhahn.

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Handelt es sich um Absperrung eines Leitungsstranges oder eines Teiles der Hausleitung, so kommt ein Durchlaufhahn .(Abb. 119) zur Verwendung, dessen Offnen und Schließen auch mittels eines aufgesetzten Schlüssels erfolgen kann. Abb. 120 zeigt

Abb. 121. Schieberventil.

Abb. 119.

Abb. 120.

Durchlaufhahn mit Entleerung.

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Durchlauf hahn.

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eine solche Absperrung mit Entleerungshahn. Bei seltenem Gebrauch würde auch ein Kükenhahn ausreichen, der bei genügendem Durchmesser zugleich den Vorteil hat, daß er dem Durchfluß des Wassers einen geringeren Widerstand entgegensetzt. Solche Hähne sind nach längerer Buhe aber oft schwer zu bewegen und brechen nicht selten am Vierkant. Dies ist der Grund, daß man auch hier der Schraubenbewegung den Vorzug gibt und z. B. für den Hauptabschluß vielfach Hähne besonderer Art verwendet, welche zugleich nach erfolgtem Schließen die Leitung selbsttätig entleeren. Zu diesem Zweck ist eine seitliche Öffnung so angebracht, daß sie durch das Senken des Verschlußkörpers freigelegt und durch das Heben wieder geschlossen wird (Haupt-Absperrhahn von Butzke & Co.). Dabei ist allerdings der Nachteil in den Kauf zu nehmen, daß das Wasser bereits abläuft, ehe der Hahn völlig geschlossen ist, ähnlich wie bei

30

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

den Hydranten mit selbsttätiger Entwässerung. Schieberverschlüsse (Abb. 121), welche bis zu 15 mm Durchgangsweite herab ausgeführt werden, legen den ganzen Querschnitt frei und lassen sich auch bei seltener Benutzung ohne Schwierigkeit bewegen, bedürfen aber eines besonders eingefügten Entwässerungshahns.

Abb. 124.

Abb. 122.

Hahn von Taylor.

Abb. 123.

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Zur Verhütung von Wasservergeudung wurden zahlreiche Hähne erfunden, die sich selbsttätig schließen, wenn sie nicht mehr absichtlich offen gehalten werden¹). Abb. 122 zeigt einen derartigen Hahn von Taylor für gewöhnliche Zapfstellen. Das Offnen geschieht in üblicher Weise, indem der in einer zylindrischen Bohrung befindliche Ventilkörper der Aufwärtsbewegung der Spindel folgt; sollte das Zuschrauben vergessen werden, so sinkt der Ventilkörper allmählich nieder, indem das Druckwasser durch die ringförmige Fuge in den oberhalb befindlichen Raum gelangt, und schließt endlich — nach Abfluß von 10 bis 15 1 —• unter dem Drucke des Wassers ab. Um dann von neuem zu öffnen, muß zuvor die Spindel wieder niedergeschraubt werden. — Den mehrfach in England und Nordamerika benutzten Hahn von Lord Kelvin (W. Thomson) zeigt Abb. 123. Der Ventilkörper A wird hier durch die Feder C gegen seinen Sitz gedrückt; das in dem ringförmigen Raum E eingetretene Wasser fließt durch das Röhrchen F ab. — Eine neuere Anordnung von der Smith & Anthony-Company in Boston geht aus Abb. 124 hervor. Das Offnen erfolgt durch Niederdrücken des birnenförmigen, aus Gummi bestehenden Ventilkörpers. Damit die aus Phosphorbronze hergestellte Feder von Berührung mit dem Wasser frei bleibt, liegt oberhalb der eigentlichen Ausflußöffnung eine zweite, die das etwa durchgetretene Wasser abführt. — Bei dem in Abb. 125 im offenen Zustande dargestellten Hahn (Motts Eisenwerke in New York) wird die Hahnspindel beim Loslassen des Griffs von der wagerecht liegenden Feder wieder in ihre Schlußstellung zurückgedrängt und dadurch das Ventil geschlossen. — Auf anderer Grundlage beruht die Anordnung Abb. 126. Die Abschlußplatte ist ähnlich angebracht wie bei dem gewöhnlichen Niederschraubhahn Abb. 112. Sie wird jedoch nicht durch eine Schraube niedergedrückt, sondern es tritt durch eine feine Öffnung des in ihrer Mitte befindlichen Metallkörpers das Druckwasser in den

t) Vergl. auch: A. Berkowitsch, Über Selbstschlußventile mit besonderer Beziehung auf die Konkurrenzausschreibung des Gemeinderats der Stadt Wien im Jahre 1878. Journ. f. Gasbel. u. Wasservers. 1879, S. 571 u. 595. — Handbuch der Architektur, 3. Teil, 4. Bd., 2. Aufl. 1890, S. 429. — Aßmann, Be- und Entwässerung von Grundstücken. München 1893, S. 111 u. 112.

oberhalb befindlichen Raum. In der Ruhelage ist deshalb ein Überdruck von oben nach unten vorhanden, welcher den Abschluß des Hahns bewirkt. Wird nun durch den Druck auf den Knopf ein kleines Ventil geöffnet, welches eine zum Auslauf führende

Abb. 125.

Abb. 126.

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Öffnung freilegt, so verschwindet jener Überdruck und das Druckwasser hebt die Abschlußplatte. — Diese (ursprünglich von Jennings stammende) Anordnung hat den Nachteil, daß sich der Hahn nicht teilweise, sondern nur vollständig öffnen läßt.

Hierher gehören auch die Zapfständer, welche zur Entnahme des Leitungswassers auf Höfen usw. dienen und eine ähnliche Einrichtung haben wie die früher beschriebenen Straßenbrunnen. Wegen ihrer größeren Frostsicherheit verdienen sie meistens den Vorzug vor den sonst üblichen Hofhähnen (Abb. 118), bedingen jedoch einen höheren Anschaffungspreis.

Nötiger als bei den Zapfhähnen ist der Selbstverschluß bei solchen Ventilen, welche zum unmittelbaren Spülen von Abtritten aus der Wasserleitung bestimmt sind. Recht verbreitet ist die Anordnung Abb. 127; der Verschluß erfolgt hier durch das Sinken des beim Öffnen gehobenen Hebels, weil der Wasserdruck auf die Ventilfläche durch den Gegendruck des Wassers auf die oberhalb angebrachte Gummischeibe aufgehoben wird. Die Anordnung ist jedoch nicht völlig stoßfrei, namentlich macht sich ein Stoß bei starkem Leitungsdruck bemerkbar. Vielfach sind deshalb Ventile in Gebrauch, denen Abb. 126 zugrunde liegt; dabei wird manchmal die Einrichtung getroffen, daß das Öffnen des Ventils durch die Bewegung des Sitzes oder der Tür erfolgt und daß nur eine durch die Größe der Verbindungsöffnung bedingte Wassermenge zum Abfluß kommt. Ein näheres Eingehen auf diese Anordnungen würde jedoch zu weit führen, zumal die Mehrzahl nicht frei von Mängeln ist und aus den oben angeführten

Abb. 127.

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Gründen die SpüluDg aus der Leitung auch bei uns immer mehr durch die wirksamere Behälterspülung ersetzt wird.

Unentbehrlich wird der Selbstschluß bei Schwimmerhähnen, welche den Zufluß nach Erreichung einer bestimmten Wasserstandshöhe im Behälter abzusperren

Abb. 128.

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Abb. 128a.

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haben. Hier sei der Kolben Verschluß von Bopp & Beut her (Abb. 128) erwähnt, welcher zwar mehr für größere Leitungen verwendet, aber auch noch für Weiten von 20 mm hergestellt wird; in diesem Falle ist die Anordnung die der Abb. 128a, und es

Abb. 129.

Ständer mit Schlauchgewinde.

Abb. 131. Standrohr für Garten-und Hofhydranten.

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Abb. 130.

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betragen die Abmessungen L = 460, I) — 150, B— 44 mm. Zur Vermeidimg des Geräusches beim Einströmen des Wassers ist das Kohr bis etwas über die Sohle des Behälters zu führen, dessen Wandungen gegenwärtig auch wohl aus Hartglas hergestellt werden.

Die Entnahme des Wassers für Gärten kann gleichfalls unter Benutzung von Brunnenständern erfolgen, die aber, wenn sie zugleich zum Anbringen eines Spreng-schlauches dienen sollen (Abb. 129), nicht die Einrichtung der früher beschriebenen Straßenbrunnen erhalten können, sondern im Winter abgestellt und entleert werden müssen. Meistens benutzt man jedoch Gartenhähne oder Garten hydranten nach Abb. 130, welche an eine flachliegende Blei- (oder Eisen-) leitung angeschlossen werden und eine Klaue zur Befestigung eines einfachen, mit Auslaufgewinde versehenen Standrohrs besitzen, an welchem der Schlauch befestigt wird. Bequemer ist die Anordnung Abb. 131, bei welcher der Griff u zur Befestigung des Standrohrs auf der Klaue des Hydranten und Griff o zu dessen Öffnung dient. Tritt Frostwetter ein, so wird die Zweigleitung durch einen mit Entleerung versehenen Hahn abgeschlossen. — Ein Überflurhydrant würde gleichfalls benutzt werden können, doch ist dessen Preis höher. — Für häufigen Gebrauch sind Gummischläuche erforderlich, für seltenen genügen Hanfschläuche. Die Wasserverteilung erfolgt unter Benutzung von Strahlrohren, welche ein Verbreitern und Verstäuben des Strahls gestatten.

Abb. 132 a und b.

Eichhahn für gleichmäßige Wasserabgabe.

Abb. 132 a. Längenschnitt.

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Schließlich sei noch der Kaliber- oder Eichhähne gedacht, welche (unter Voraussetzung gleichbleibenden Druckes) für die Lieferung einer bestimmten Tagesmenge eingestellt werden können. Diese dient der Wasserzinsberechnung als Grundlage, so daß die Aufstellung eines Wassermessers entbehrlich wird. Eichhähne sind konische Durchgangshähne mit kleinen runden oder quadratischen Öffnungen, deren Größe entweder durch Drehung des inneren Hahnkörprers oder auf andere geeignete Weise beschränkt wird. Das durch den Eichhahn gegangene Wasser fließt dann den beständig geöffneten Zapfstellen zu. Aus den in Kap. V, § 2 angegebenen Gründen ist eine solche Form der Versorgung nicht häufig, wenngleich sie unter Umständen (namentlich bei reichlichem und billigem Wasser) ganz am Platze sein kann.

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Abb. 182b. Grundriß.

Abb. 132a und b stellt einen Eichhahn dar, wie er in Zürich angewendet wird. Die Regelung des Durchgangsquerschnittes wird an dem kleinen Plättchen vorgenommen, welches im mittleren Hahn rechts durch ein Ringschräubchen festgehalten ist. Links befindet sich ein Sieb zur Abhaltung von Unreinigkeiten. Der Hahn rechts kann vom Verbraucher zum Abschließen seiner Leitung benutzt werden und ist mit einer Durchbohrung zu deren selbsttätigen Entleerung versehen. Bei Feststellung der Durchflußmenge wird an Stelle der Schlußkappe ein Schlauch aufgeschraubt, mit dem man das ausfließende Wasser nach einem Eichgefäß leitet. Der Hahn links wird nur benutzt, wenn Änderungen an dem eigentlichen Eichhahn vorzunehmen sind. Zur Verhütung von Mißbrauch sind beide Hähne aneinandergeschlossen, bei außerordentlichem Wasserbedarf jedoch kann nach Lösung dieser Verbindung der mittlere

Hahn um 90° gedreht und dadurch ein wesentlich größerer Durchflußquerschnitt erlangt werden.

Die Besprechung der zur Verteilung und Verwendung des Wassers im Innern des Hauses gehörigen Bade-, Kücheneinrichtungen usw. würde hier zu weit führen, und es muß diesbezüglich auf die Musterbücher der diese Apparate erzeugenden Fabriken verwiesen werden. Im allgemeinen soll aber noch bemerkt werden, daß die Ausführung einer richtig wirkenden und haltbaren Hausleitung für das Wasser eine sehr wichtige Aufgabe darstellt. Es kann daher nicht warm genug empfohlen werden, solche Arbeiten nur wirklich sachkundigen und gewissenhaften Unternehmern zu übertragen und nicht den Preis allein entscheiden zu lassen.

Kapitel Y.

Wasserwerksbetrieb.

§ 1. Allgemeines.

Unter dem Betriebe einer Wasserwerksanlage sind nicht nur die Vorkehrungen und Anordnungen zu verstehen, die sich auf den Betrieb im engeren Sinne, das ist auf die Zuführung, Verteilung und Abgabe des erforderlichen Wassers beziehen, sondern hierher gehören noch eine ganze Reihe damit im Zusammenhänge stehender Fragen, z. B. die Bestimmung der Art und Weise der Wasserabgabe, Kontrollvorkehrungen für den Wasserverbrauch, Überwachung der einzelnen Bauglieder in hygienischer und technischer Beziehung und schließlich die Unterhaltung der ganzen Anlage. Für die Einrichtung des Betriebes und die Überwachung der Anlage in hygienischer Beziehung sollen hier ebenfalls, im Anschluß an die für die Anordnung von Wasserwerken in Kap. II § 1 auf S. 175 bis 180 gegebenen Gesichtspunkte, die vom Reichsgesundheitsamt erlassenen Vorschriften²) wiedergegeben werden. Dieselben lauten:

Betrieb.

20.    Der Betrieb der Anlage ist so zu gestalten, daß den Anforderungen der Nr. 14, 15 und 16 dauernd entsprochen wird. Bei Anlagen mit Sandfiltration ist bezüglich der Betriebshaltung den »Grundsätzen für die Reinigung von Oberflächenwasser durch Sandfiltration« vom 13. Januar 1899 stets in vollem Umfange Rechnung zu tragen. Anlagen anderer Konstruktion, die gleichen Zwecken dienen, sind so in Betrieb zu halten, daß ihre Wirkung dauernd der einer guten Sandfiltrationsanlage mindestens gleichkommt.

21.    Anlagen mit Einrichtungen, durch welche Färbungen oder andere Fehler beseitigt werden sollen, müssen so betrieben werden, daß ein zufriedenstellender Erfolg (vergl. Nr. 17) dauernd erzielt wird.

22. Es ist Vorsorge zu treffen, daß der Betriebsleitung ein zuverlässiger, sachkundiger, hygienischer Beirat stets zur Seite steht. Insbesondere hat die Betriebsleitung bei Störungen oder Änderungen im Betriebe sich rechtzeitig über die gesundheitliche Tragweite derartiger Vorkommnisse zu unterrichten und darauf bei ihren Maßnahmen Rücksicht zu nehmen. Wesentliche Störungen sind alsbald, wesentliche Betriebsänderungen vor der Ausführung der Behörde anzuzeigen, so daß diese die etwa vom Standpunkt der öffentlichen Gesundheitspflege erforderlichen Maßnahmen rechtzeitig treffen kann.

23. Das beim Betriebe der Anlage mit dem Wasser in Berührung kommende Personal soll an Zahl möglichst gering sein; es ist zur Reinlichkeit anzuhalten; fortlaufende ärztliche Überwachung des Personals ist erwünscht. Personen, welche an ekelerregenden oder ansteckenden Krankheiten leiden, müssen vom technischen Betriebe sofort und so lange ferngehalten werden, als nach ärztlichem Ermessen noch eine Gefahr besteht. Bezüglich der in Nr. 4 bezeichneten Krankheiten gilt dies auch für solche Personen, welche der Krankheit nur verdächtig oder Infektionsträger oder auch nur einer Infektionsmöglichkeit in erhöhtem Maße, z. B. infolge von Typhusfällen in ihrer näheren Umgebung (Familie, Haus) ausgesetzt sind.

24.    Bei Beschäftigung in den Filtern ist den Arbeitern besonderes Schuhzeug für alle Arbeiten, durch welche sie während des Betriebes mit dem Wasser in Berührung gebracht werden, und außerdem eine wasserdichte Kleidung vorrätig zu halten.

Zu den Betriebsarbeiten dürfen nur saubere Werkzeuge benutzt werden, welche in besonderen Behältnissen aufzubewahren sind.

Sind im Innern von Anlagen zur Gewinnung, Sammlung und Zuleitung von Wasser Arbeiten ausgeführt worden, so ist vor erneuter Benutzung eine kräftige Spülung erforderlich.

25.    Wenn in Fällen höherer Gewalt die Lieferung gesundheitlich nicht einwandfreien Wassers unvermeidbar ist, muß dieses sofort öffentlich bekannt gemacht und der zuständigen Behörde angezeigt werden.

Überwachung.

26.    Die Überwachung verfolgt den Zweck, festzustellen, daß ein an sich einwandfreies Wasser nicht infiziert, verschmutzt oder sonstwie nachteilig verändert, sowie daß ein nicht einwandfreies Wasser zu einem unschädlichen und billigen Ansprüchen genügenden Genußwasser umgewandelt wird. Wenn dies bei dem einen oder dem anderen Wasser nicht der Fall ist, oder wenn ein Wasser nachträglich verschlechtert wird, sind die Ursachen zu ermitteln und, wenn möglich, Mittel zu ihrer Beseitigung anzugeben. Auch das Vorhandensein der genügenden Wassermenge ist durch die Überwachung festzustellen.

27.    Die Überwachung hat sich zu erstrecken auf

a)    die Umgebung der Anlage,

b)    die Anlage selbst, einschließlich Wassergewinnung, Fassung, Zuleitung, Verteilung, Entnahme und

c)    den Betrieb.

28.    Die Art der Überwachung hat sich nach der mehr oder minder großen Sicherheit, welche die Wasserversorgungsanlage bietet, und nach der ihr zukommenden mehr oder minder großen wirtschaftlichen Bedeutung zu richten. Dabei macht es, sofern die Anlage öffentlichen Zwecken dient, keinen Unterschied, ob sie sich im Eigentum oder in der Verwaltung eines Staates, eines öffentlichen Verbandes (Kreis, Bezirk, Gemeinde oder dergl.), einer Genossenschaft oder einer oder mehrerer Privatpersonen befindet. Öffentlichen Zwecken im Sinne dieser Grundsätze dienen auch die Anlagen solcher Anstalten, welche dem Publikum geöffnet oder zugewiesen sind, z. B. Krankenhäuser, Schulen und Erziehungsanstalten, Kasernen, Gefangenenanstalten.

29.    Die Überwachung wird ausgeübt teils durch regelmäßig wiederkehrende, teils durch außerordentliche, infolge besonderer Vorkommnisse notwendig werdende Prüfungen.

Die regelmäßigen Prüfungen finden in bestimmten, von der zuständigen Behörde festzusetzenden Zwischenräumen, mindestens aber alle drei Jahre einmal statt.

Die Prüfungen haben tunlichst zu den Zeiten stattzufinden, welche sich erfahrungsgemäß als gefährlich erwiesen haben, z. B. Wasserknappheit, Wasserfülle.

30.    Die Prüfung hat in jedem Falle durch einen hygienischen Sachverständigen, sofern es sich aber nicht um ganz einfache Anlagen handelt, auch durch einen in Wasserversorgungsfragen erfahrenen technischen Sachverständigen zu erfolgen.

Wenn es erforderlich erscheint, hat die Behörde die Hinzuziehung weiterer Sachverständiger (Geologen, Chemiker, Bakteriologen usw.) anzuordnen. Namentlich kommt dies außer bei der ersten Anlage oder bei der Erweiterung größerer Werke (Nr. 19) bei solchen Betriebsstörungen in Betracht, welche nicht auf eine durch offensichtliche äußere Einflüsse hervorgerufene Veränderung der Menge oder der Beschaffenheit des Wassers zurückzuführen sind.

31.    Bei besonderen Vorkommnissen kann die Behörde auch jederzeit eine Prüfung einer Wasserversorgungsanlage oder eine Wiederholung in kürzeren Zeiträumen anordnen, namentlich dann, wenn die Entstehung oder Verbreitung einer durch Wasser übertragenen Epidemie, z. B. Typhus, Cholera, zu befürchten steht oder wenn eine solche bereits ausgebrochen ist.

Die Behörde hat dafür zu sorgen, daß wesentliche Änderungen im Betriebe rechtzeitig zu ihrer Kenntnis gelangen, und hat sich über die Einwirkung der Veränderungen auf die gesundheitlichen Verhältnisse alsbald zu unterrichten.

32.    Die Wasserwerksleitung hat die Beauftragten der Behörde nach Möglichkeit zu unterstützen und ihnen das zur Prüfung erforderliche Material zur Verfügung zu stellen. Bei den Prüfungen ist zu begutachten, ob und zutreffendenfalls wie oft, wann und wie chemische, bakteriologische und andere Untersuchungen sowie Mengenbestimmungen des Wassers stattzufinden haben. Die Behörde entscheidet, ob und inwieweit diesen Anforderungen zu entsprechen ist.

33.    Es empfiehlt sich, den Gang und Umfang der Prüfung der Wasserversorgungsanlagen durch Ausführungsbestimmungen zu regeln.

Über die Prüfung ist eine Niederschrift aufzunehmen, welche den Beteiligten abschriftlich mitgeteilt werden soll.

Diese Verordnung behandelt alle Vorkehrungen, die in gesundheitlicher Beziehung bei dem Betriebe von Wasserwerksanlagen zu treffen sind, um schädliche Beeinflussungen des Wassers zu verhüten oder dieselben wenigstens so rechtzeitig zu erkennen, daß die erforderlichen Gegenmaßregeln getroffen werden können.

§ 2. Wasserabgabe.

Die Erörterungen über die erforderliche Wassermenge in Kap. I § 1 haben gezeigt, welchen Einfluß die Art und Weise der Abgabe auf die absolute Höhe des Wasserverbrauchs und auf die Schwankungen desselben während der verschiedenen Jahreszeiten ausübt. Wird das Wasser ohne jede Kontrolle abgegeben, so erreicht der Wasserverbrauch eine Höhe, die weit über die zur reichlichen Befriedigung aller Bedürfnisse erforderliche Wassermenge hinausgeht, so daß ein Teil des Wassers tatsächlich unnütz vergeudet wird. Charakteristisch für diese Wasservergeudung ist der Umstand, daß dieselbe nicht etwa nur an einzelnen besonders heißen Tagen auftritt, sondern im großen Ganzen das ganze Jahr 'ziemlich gleichmäßig anhält. Dies läßt darauf schließen, daß die Wasserverschwendung nicht nur auf übermäßigen Bedarf für einzelne Zwecke, sondern in der Hauptsache auf sorglose Behandlung, wie unnötiges Offenlassen von Hähnen usw., zurückzuführen ist.

Die Wasserabgabe kann in folgender Weise erfolgen.

a)    Wasserabgabe mittels Kaliberhahn, durch welchen dem Verbraucher eine gewisse Wassermenge fortlaufend geliefert wird. Diese Art der Abgabe setzt entweder Zuleitung mit natürlichem Gefälle oder Hebung mit konstanter Wasserkraft voraus, bei welchen die Betriebsdauer auf die Betriebskosten nahezu ohne Einfluß ist; sie hat aber den Nachteil, daß der Verbraucher für den Fall außergewöhnlichen Bedarfs sich einen Vorrat selbst schaffen muß.

b)    Abgabe nach Bedarf, wobei jederzeit der augenblickliche Bedarf dem Zapfhahn entnommen werden kann. Diese Art der Abgabe ist heute die allein gebräuchliche und wird entweder ohne Kontrolle oder unter Kontrolle des Wasserverbrauchs geübt.

Im allgemeinen wird das Wasser nur an den Hausbesitzer abgegeben, der sich mit seinen Mietern Uber die Verteilung des Wasserzinses auseinander zu setzen hat. Eine Abgabe an einzelne Mieter ist ungebräuchlich und auch nicht empfehlenswert, weil die Kontrolle bei der Abnahme kleiner Wassermengen durch die Ungenauigkeit der Wassermesser sehr erschwert und unter Umständen sogar unmöglich gemacht wird. Jeder Wassermesser, von den teuren Volumenmessern abgesehen, läßt eine gewisse Wassermenge durchlaufen, bevor er sich überhaupt in Bewegung setzt und anzeigt. Diese Wassermenge, wenn auch an sich klein, kann jedoch, wenn sie im Laufe des Tages gesammelt wird, für den Bedarf des Mieters ausreichen. Jedenfalls kann er seinen

Zapfhahn dieser Wassermenge entsprechend geöffnet lassen, ohne daß der Wassermesser die Durchgangsmenge anzeigt, also auf solche Weise diese Wassermenge entnehmen, ohne ersatzpflichtig zu werden.

Die von dem Hausbesitzer an die Verwaltung des Wasserwerks für das gelieferte Wasser gezahlte Entschädigung, Wassergeld oder Wasserzins genannt, wird bei der Abgabe ohne Kontrolle der Menge als Pauschalbetrag festgesetzt, der sich nach der Größe des Hauses richtet, und zwar wird als Grundlage entweder die Grundfläche der bewohnten Räume mit besonderen Zuschlägen für Badeeinrichtungen, Klosetts, Wagen, Pferde, Garten- und Hofflächen usw., oder der Mietwert eventuell auch der Gebäudesteuernutzungswert gewählt.

Bei Abgabe unter Kontrolle von Wassermessern wird die Vergütung nach dem wirklichen Verbrauche und dem Einheitspreis für das Wasser geleistet. Da die Bezahlung nach dem wirklichen Verbrauche aber leicht dazu führen kann, daß besonders bei kleineren Häusern einerseits mit dem Wasserverbrauch zu sehr gespart und andrerseits zu dem Versuche verleitet wird, die Unempfindlichkeit des Wassermessers tunlichst auszunützen, so empfiehlt es sich, für jedes Haus einen Mindestverbrauch vorzuschreiben, so daß der Hausbesitzer den diesem Mindestverbrauche entsprechenden Betrag als Mindestsatz bezahlen muß, gleichgültig ob er die entsprechende Wassermenge verbraucht hat oder nicht. Die Abstufung der Mindestsätze erfolgt nach verschiedenen Klassen, und die einzelnen Häuser werden entweder nach ihrem Mietwert, ihrer bebauten Fläche, ihrem Gebäudesteuernutzungswert oder nach sonstigen den örtlichen Verhältnissen entsprechenden Unterlagen den verschiedenen Klassen zugeteilt. Die Bezahlung des Wassers nach dem wirklichen Verbrauche unter Zugrundelegung eines Mindestsatzes ist heute die gebräuchlichste, sie entspricht sowohl den Interessen der Verwaltung als auch den Interessen des Abnehmers und ist überdies geeignet, den eigentlichen Zweck der Wasserversorgung, den Abnehmer zum Verbrauche einer gewissen für die Zwecke der Reinlichkeit unentbehrlichen Wassermenge anzuhalten, zu erfüllen. Bei der Festsetzung der Mindestsätze soll man diesem letzteren Gesichtspunkte auch besonders Rechnung tragen.

Die Bezahlung des Wassergeldes kann vierteljährlich oder monatlich erfolgen, und zwar wird dementsprechend der etwaige Mehrverbrauch vierteljährlich oder monatlich berechnet. Im Interesse des Abnehmers kann die Einrichtung auch so getroffen sein, daß in den zwei ersten Monaten eines jeden Kalenderquartals nur der Mindestsatz erhoben wird, während am Schlüsse des Vierteljahres die Berechnung des Mehrverbrauchs erfolgt. Bei dieser Berechnungsweise gleichen sich für den Abnehmer die Unterschiede zwischen größerem und geringerem Verbrauche innerhalb eines Quartals günstiger aus, als dies bei der monatlichen Abrechnung des Mehrverbrauchs der Fall ist. Die Abrechnung des Mehrverbrauchs am Schlüsse des Jahres ist im Interesse der Wasserwerksverwaltung jedoch nicht zu empfehlen, weil der Abnehmer in diesem Falle in der kühlen Jahreszeit mit dem Wasser sparen wird, um in der warmen Jahreszeit einen desto ausgiebigeren Gebrauch von der ihm zustehenden Wassermenge zu machen, wodurch der Höchstverbrauch im Verhältnis zum durchschnittlichen Verbrauch sehr erheblich in die Höhe schnellt, wie dies bereits bei der Besprechung der erforderlichen Wassermenge in Kap. I, § 1 erörtert worden ist.

Aus der dem Versorgungsgebiete täglich zugeführten Wassermenge und der Zuoder Abnahme des Behälterinhalts läßt sich der Wasserverbrauch für jeden Tag des Jahres ermitteln. Für den Betrieb ist nur der mittlere und höchste Tagesbedarf von

Interesse, weil das Werk jederzeit imstande sein muß, den voraussichtlichen Höchstbedarf decken zu können. Nach Ablauf eines Betriebsjahres wird die zugeführte Wassermenge in Vergleich gezogen mit der wirklich verbrauchten, wobei die Verbrauchsmenge geschieden wird nach dem durch die Wassermesser nachgewiesenen Verbrauche der Abnehmer und nach dem öffentlichen Verbrauche.

Die Abgabe an Wasser für öffentliche Zwecke wird in größeren Verwaltungen zweckmäßig zu trennen sein nach dem Verbrauch:

a)    für die Bewässerung öffentlicher Park- und Gartenanlagen,

b)    zur Speisung öffentlicher Springbrunnen,

c)    zur Versorgung öffentlicher Bedürfnisanstalten,

d)    zur Spülung von Rinnsteinen und Kanälen,

e)    für Feuerlöschzwecke,

f)    zur Straßenbesprengung,

g)    für etwaige andere öffentliche Zwecke.

Die Summe der gefundenen Verbrauchsziffern ergibt die Gesamtmenge des im Betriebsjahre durch das Rohrnetz verteilten Wassers, wobei manchmal — z. B. für den Verbrauch unter e — die Schätzung an Stelle der Messung treten muß. Vergleicht man die so ermittelte Wassermenge mit der zugeführten, so wird sich in der Regel ergeben, daß diese größer ist. Wie schon früher angedeutet, hat dieser Unterschied seine Ursache zum Teil in Verlusten durch undichte Stellen des Rohrnetzes, manchmal auch in der unvollkommenen Messung der Zulaufmenge, vorzugsweise aber in der Minderangabe der Wassermesser.

Ist der aus dem Vergleiche zwischen der zugeführten und der verbrauchten Wassermenge sich ergebende Gesamtverlust erheblich, so muß den Ursachen im einzelnen nachgeforscht werden.

Von Bedeutung für die Wasserabgabe sind der Wasserpreis und die wirklichen Selbstkosten des gelieferten Wassers. Der Wasserpreis wird von vornherein festgesetzt in der Weise, daß man eine gewisse Wassermenge, deren Verkauf ausreichen soll, um die Verzinsung und Abschreibung des Anlagekapitals, sowie die Kosten der Verwaltung, des Betriebes, der Unterhaltung und Erneuerung zu decken, zu Grunde legt. Der auf diese Weise ermittelte Wasserpreis wird in der Regel nach oben abgerundet und gilt als Einheitspreis für den Verkauf des Wassers an Private. Für gewerbliche und industrielle Zwecke sind besondere nach der Größe des Verbrauches gestaffelte Tarife zu empfehlen, und diese Preise richten sich in den meisten Fällen darnach, mit welchen Kosten die betreffende Industrie sich das erforderliche Wasser selbst beschaffen könnte, vorausgesetzt daß man bei Anlage eines Wasserwerkes von vornherein auf die Abgabe von Wasser für industrielle Zwecke im großen rechnet oder von dieser Wasserabgabe absieht. Für die Höhe der Abschreibung können allgemein gültige Zahlen nicht gegeben werden. Die Kapitalabschreibung wird vielfach von der Behörde vorgeschrieben, sie ist aber jedenfalls so zu bemessen, daß die Anlagekosten innerhalb der Lebensdauer der Anlage abgeschrieben werden. Neben dieser Kapitalabschreibung werden in der Regel noch Abschreibungen auf die einzelnen Bauglieder gemacht, deren Höhe nach der Abnutzung zu bemessen ist; diese Abschreibungen können unter Umständen als Erneuerungsfonds dienen.

Für die Inanspruchnahme des Wasserabnehmers kommt, abgesehen von der Abgabe an die Industrie, der Einheitspreis weniger in Betracht als die Höhe der Mindest-

Sätze. Werden diese letzteren hoch bemessen, so erreicht oder übersteigt der wirkliche Verbrauch nur in der heißen Zeit die Mindestsätze, während in der übrigen Zeit der Abnehmer mehr bezahlt als er verbraucht, so daß sich das verbrauchte Wasser höher berechnet, als dem Einheitspreis entsprechen würde.

Es empfiehlt sich daher für die größeren Verwaltungen, für jedes Betriebsjahr die wirklichen Selbstkosten für das geförderte Wasser unter Zugrundelegung der tatsächlichen Ausgaben für Verzinsung, Abschreibung, Betriebs- und Unterhaltungskosten einerseits zu ermitteln und andrerseits aus der Einnahme aus den Mindestsätzen, dem Mehrverbrauch und den wirklich nach Wassermessern abgegebenen Wassermengen die Einnahmen aus dem Kubikmeter verkauften Wassers festzustellen.

§ 3. Betrieb der Anlage.

Mit dem Betrieb der Anlage im engeren Sinne ist die Unterhaltung der einzelnen Bauglieder nahezu untrennbar verbunden. Aufgabe der Unterhaltung muß es sein, ängstlich darüber zu wachen, daß die Bauglieder in ihrer Beschaffenheit und Leistungsfähigkeit möglichst unverändert erhalten bleiben und daß die durch Abnutzung oder Bruch beschädigten Teile rechtzeitig ausgebessert oder ersetzt werden. Unabhängig von der Unterhaltung sind die Erweiterungen der Anlage, für deren Aufwendungen das Anlagekonto zu belasten ist. Dagegen sind alle Kosten der Unterhaltung, sowie die Kosten der Erneuerung, sofern die letzteren nicht einem besonderen Erneuerungsfonds entnommen werden können, als Betriebskosten zu verbuchen.

Beim Betriebe ist darauf zu achten, daß keines der Bauglieder über seine Leistungsfähigkeit in Anspruch genommen, ein sogenannter forcierter Betrieb also tunlichst vermieden wird. Es ist deshalb Vorsorge zu treffen, daß die Inanspruchnahme eines jeden Teiles der Anlage in jedem Augenblicke übersehen werden kann, so daß man rechtzeitig Vorkehrungen für eine erforderliche Erweiterung treffen kann.

Von Wichtigkeit ist es, die Menge des der Fassungsanlage entnommenen Wassers fortlaufend festzustellen und zu beobachten, welche Veränderungen diese Menge bis zur Verteilung an die Abnehmer erleidet. Durch diesbezügliche Kontrolle können Wasserverluste in der Zuleitung und Undichtigkeiten in der Hebungsanlage oder im Rohrnetz rechtzeitig behoben werden. Der Betrieb soll auch möglichst sparsam geführt werden. Dies zu erreichen, ist es erforderlich, daß der Verbrauch der Betriebsmaterialien für jeden Teil der Anlage und für jeden Tag nachgewiesen wird. Da man die Leistung eines jeden Baugliedes kennt, so kann die Verwaltung ohne weiteres nachprüfen, ob die MeDge der verbrauchten Materialien den nachgewiesenen Leistungen entspricht. Infolge unvorhergesehenen x4nwachsens des Bedarfes oder des teilweisen Versagens der Wassergewinnung kann der Fall eintreten, daß die Verwaltung vor die Notwendigkeit gestellt wird, das versorgte Gebiet entweder dem Wassermangel preiszugeben oder sich vorübergehend mit minderwertigem, vielleicht sogar nicht völlig einwandfreiem Wasser zu begnügen. Berücksichtigt man, daß, wie in Kap. I, § 1 gezeigt wurde, der Bedarf für menschliche Genußzwecke, der allein einwandfreies Wasser voraussetzt, verschwindend klein ist gegenüber den anderen Bedarfszwecken, für welche an die Eigenschaften des Wassers keine so strengen Anforderungen gestellt werden; berücksichtigt man ferner, daß das für den Trinkgebrauch des Menschen erforderliche Wasser durch vorheriges Abkochen unschädlich gemacht werden kann, so ergibt sich ohne weiteres, daß in solchen Fällen, wo man dem Wassermangel durch Verwendung minderwertigen Wassers steuern kann, dieses minderwertige Wasser tatsächlich zur Aushilfe herangezogen werden kann. Es ist aber selbstverständlich, daß die Verwaltung die Verwendung derartigen minderwertigen oder nicht einwandfreien Wassers den Abnehmern rechtzeitig bekanntgehen muß, und daß die Abnehmer eindringlich aufgefordert werden müssen, solches Wasser nur nach vorhergehendem Abkochen zu genießen. Ist der Wassermangel behoben und kann dem Versorgungsgebiet wieder einwandfreies Wasser zugefiihrt werden, so sind Zuleitung, Behälter und Verteilungsnetz ausgiebig zu spülen und zu reinigen.

In bezug auf die einzelnen Bauglieder hat der Betrieb die nachstehenden Aufgaben zu erfüllen.

a)    Betrieb der Wassergewinnung. Unabhängig von der Art der Wassergewinnung ist in erster Linie dafür Sorge zu tragen, daß in der Umgebung der Wasserfassung keinerlei Veränderungen der ursprünglichen Verhältnisse stattfinden, welche die Leistung der Wassergewinnung bezüglich Menge oder Eigenschaften des Wassers schädlich beeinflussen können. Diese Überwachung ist bei Entnahme von Oberflächenwasser besonders wichtig, bei einer solchen von Grundwasser kann man schon bei der Ausführung der Anlage geeignete Schutzmaßregeln treffen.

Bei Grundwasserfassungen sind die Wirkungen des Betriebes auf den umgebenden Grundwasserspiegel genau zu beobachten. Die Anordnung einer Grundwasserfassung erfolgt in der Regel auf Grund eines Pumpversuchs von größerer oder geringerer Ausdehnung, dessen Ergebnisse man auf das gesamte für die Wasserfassung zur Verfügung stehende Gebiet verallgemeinert. Es ist deshalb Aufgabe des Betriebes, festzustellen, ob der Gang des abgesenkten Grundwassers dem Gange des natürlichen, nicht beeinflußten Grundwasserspiegels dauernd entspricht, zu welchem Zwecke der Gang des Grundwasserspiegels an Punkten, die außerhalb der Einflußgrenze der Wassergewinnung liegen, mit dem Gange des Grundwasserspiegels an der Wassergewinnungsstelle verglichen werden muß. Für die Spiegelhöhen des Grundwassers sind die Brunnenwasserspiegel nur dann maßgebend, wenn geringe Eintrittswiderstände vorhanden sind. Bei größeren Eintrittswiderständen sind die Spiegelhöhen in der Umgebung der Brunnen maßgebend. Die Spiegelhöhen außerhalb der Brunnen sind deshalb auch zu beobachten und außerdem noch aus dem Grunde, um ein Bild über die Eintrittswiderstände und deren Veränderungen in den einzelnen Brunnen zu gewinnen. Bei Grundwasserfassungen ist darauf zu achten, daß das entnommene Wasser sandfrei ist, und vorkommenden Falles ist den Quellen des Sandeintritts unverzüglich nachzuforschen. Besondere Sorgfalt erfordert der Betrieb der Heber- und Saugleitungen. Es empfiehlt sich, von Zeit zu Zeit nach den Spiegelhöhen in den einzelnen Brunnen die Drucklinien aufzuzeichnen, denn die Form dieser Drucklinie läßt sofort Unregelmäßigkeiten in der Wirkungsweise der Leitungen oder einzelner Brunnen erkennen.

b)    Betrieb der Hebewerke. Die Vorgänge auf der Pumpstation sind täglich in einem Berichte niederzulegen, der alle Angaben enthalten soll, die zur Beurteilung der Arbeitsleistung und des dafür erforderlichen Aufwandes an Betriebsmitteln erforderlich sind. Hierzu gehören:

Die Hubzahl der Pumpen. Dieselbe ist während der Betriebsdauer stündlich abzulesen, um aus der Hubzahl und der Veränderung des Behälterinhalts die stündliche Fördermenge uud den stündlichen Verbrauch feststellen zu können. Da der Volumeffekt der Pumpen selbst bei sorgfältiger Instandhaltung und Wartung doch Veränderungen unterworfen ist, so ist derselbe von Zeit zu Zeit nachzuprüfen.

Die Höhe des Wasserspiegels im Sammelbrunnen oder Reinwasserbehälter. Diese Spiegelhöhe kann unter Umständen zweckmäßig selbsttätig aufgezeichnet werden, so daß die sonst erforderlichen stündlichen Ablesungen entbehrlich werden. Bei längeren Saugleitungen ist der Druck in der Saugleitung, in welchem die Widerstände in derselben zum Ausdruck kommen, ebenfalls fortlaufend aufzuzeichnen.

Die Druckhöhe am Druck Windkessel, welche den Wasserstand im Hochbehälter, sowie den Druckverlust in der Zuleitung zum Ausdruck bringt. Diese Druckhöhe ist entweder stündlich am Manometer abzulesen oder noch besser selbsttätig aufzuzeichnen.

Die Bezeichnung der im Gange befindlichen Aggregate und die Arbeitsdauer eines jeden Aggregates, welche ebenfalls in dem Tagesberichte ersichtlich zu machen sind.

Der Verbrauch an Betriebsstoff. Derselbe ist pro Tag anzugeben, und zwar der Betriebsstoff für jedes Aggregat gesondert. Bei Dampfbetrieb ist für jeden Kessel neben dem Kohlenverbrauch auch der Verbrauch an Speisewasser anzugeben, ferner die Temperatur des letzteren, der Dampfdruck im Kessel und der Dampfdruck vor der Maschine, ebenso ist die Menge des Kondenswassers aus den Rohrleitungen anzugeben.

Diese Angaben liefern ein genaues Bild des Betriebes in technischer und wirtschaftlicher Beziehung, daneben erscheint es aber erforderlich, sich von Zeit zu Zeit durch Indikatorversuche von dem Zustande und der Wirkungsweise der Maschinen und Pumpen zu überzeugen. Durch die getrennte Feststellung des Dampf- und Kohlenverbrauches ist man in der Lage, die Wirkungsweise der Dampfmaschine und des Dampfkessels für sich und dadurch insbesondere auch die Arbeit des Heizers und die Leistung des Heizmaterials beurteilen zu können.

c) Betrieb des Hochbehälters. Derselbe ist einfach und beschränkt sich in der Hauptsache auf die Feststellung des wechselnden Behälterinhalts und gegebenenfalls der Temperatur des Wassers. Zur Feststellung des Behälterinhalts dient die Angabe des Wasserstandes in demselben, der durch einen besonderen Schwimmerapparat (Wasserstandsanzeiger) gleichzeitig an verschiedenen Stellen angezeigt und fortlaufend aufgezeichnet werden kann. In der Regel wird der Wasserstand im Behälter selbst, im Büro der Verwaltung und an der Pumpstation angezeigt, so daß Verwaltung und Maschinist jederzeit über den Wasserstand in dem Behälter unterrichtet sind und den Betrieb entsprechend einrichten können. Vielfach sind Vorkehrungen getroffen, daß, sobald der Wasserstand auf eine gewisse Höhe sinkt oder der Hochbehälter gefüllt ist, Alarmsignale auf der Pumpstation und im Verwaltungsbüro ertönen. Elektrische Wasserstandsanzeiger werden von einer Reihe von Firmen in verschiedenen Ausführungen geliefert und basieren fast durchweg auf dem Prinzip des Schwimmers, der entweder in einem Standrohr außerhalb der Behälterkammern oder in einem besonderen Führungsrohr im Hochbehälter selbst untergebracht ist. Ist ein Standrohr nicht vorhanden, so empfiehlt es sich, in jeder der Behälterkammern einen besonderen Wasserstandsanzeiger anzubriDgen. Die Unterhaltung ist bei eingebauten Behältern in der Regel sehr einfach und beschränkt sich darauf, daß die Kammern zeitweilig gereinigt werden, wobei der Verputz nachgesehen wird. Ebenso ist die Erdaufschüttung und die Anpflanzung derselben instand zu halten. Bei schmiedeeisernen Behältern auf Unterbau ist neben

der Reinigung des Behälters der Instandhaltung des Anstrichs besondere Beachtung zu schenken.

d) Betrieb der Zuleitung und des Rohrnetzes. Neben der Erhaltung der guten Eigenschaften des Wassers ist es Hauptaufgabe des Betriebes der Zuleitung und des Rohrnetzes, diese Bauglieder möglichst dicht zu erhalten und auftretende Undichtigkeiten und Rohrbrüche tunlichst rasch zu beseitigen. Daneben muß auch noch Sorge getragen werden, daß die Schieber und Hydranten jederzeit zugänglich und dienstbereit sind.

Im allgemeinen wird das Wasser bei der Bewegung in der Zuleitung und im Rohrnetz seine Eigenschaften nicht ändern, abgesehen von der unvermeidlichen Temperaturzunahme, die durch die entsprechende Tiefenlage auf ein geringes Maß herabgemindert wird. Dagegen erleidet das Wasser, wenn es sich längere Zeit in den Rohrsträngen in Ruhe befindet, wie dies in den Endsträngen der Fall ist, eine Beeinflussung dadurch, daß sich Luft, Kohlensäure und die im Wasser mitgeführten Fremdkörper abscheiden. Zur Beseitigung dieser Mißstände ist es erforderlich, die Endstränge in gewissen Zeiträumen mittels Hydranten energisch zu spülen und dadurch das abgestandene Wasser zu entfernen. Neigt das Leitungswasser aber im allgemeinen zu Abscheidungen, so darf sich die zeitweise Spülung nicht nur auf die Endstränge beschränken, sondern ist auch auf die Zuleitung und das gesamte Verteilungsnetz auszudehnen.

Rohrbrüche kommen bei ruhigem Boden und sachgemäßer Ausführung im allgemeinen selten vor und sind in der Hauptsache auf Fehler des Rohres oder der Verlegung zurückzuführen, die beim Bau übersehen worden sind. Eine Quelle von Rohrbrüchen kann aber unter Umständen die spätere Ausführung von Rohrleitungen werden, die tiefer liegen als die Wasserleitungsrohre in denselben Straßen, wie es beispielsweise bei den Entwässerungsleitungen in der Regel der Fall ist. Bei tiefen Rohrgräben, die in der Nähe des Wasserleitungsrohres zur Ausführung kommen, sind trotz sorgfältigen Stampfens nachträgliche Senkungen kaum zu vermeiden, und deshalb ist das Wasserleitungsrohrnetz nach Ausführung von Entwässerungs- und anderen Leitungen besonders sorgfältig bezüglich seiner Dichtigkeit zu überwachen.

Während der Rohrbruch in der Regel durch aufquillendes Wasser in der Straßenoberfläche oder durch Senkungen des Straßenpflasters oder mitunter sogar durch eruptive Ausbrüche in die Erscheinung tritt, können kleinere Undichtigkeiten, wie undichte Muffen, Flanschen oder Stopfbüchsen von Schiebern oft lange Zeit bestehen, ehe sie entdeckt werden. Vorhandene Undichtigkeiten machen sich in erster Linie durch den Wasserverlust bemerkbar, der sich nicht nur bei der Gegenüberstellung von Verbrauch und Förderung, sondern auch dadurch zeigt, daß der Wasserverbrauch in den Nachtstunden an wächst. Wird der Leitungsdruck an verschiedenen Punkten des Rohrnetzes fortlaufend aufgezeichnet, so gibt der Vergleich der Druckschwankungen, insbesondere in der Zeit des geringsten Verbrauches, also des Nachts, wertvolle Aufschlüsse darüber, wo man undichte Stellen zu suchen hat. Bei Zuleitungen kann man durch Feststellung des Druckes an den verschiedenen vorhandenen Hydranten die wirkliche Drucklinie auftragen, und Unregelmäßigkeiten in derselben zeigen die Stellen an, wo Undichtigkeiten zu suchen sind. Dieses Verfahren kann auch beim Rohrnetz angewendet werden. An einzelnen Orten hat man zur Feststellung der Undichtigkeiten Distriktswassermesser angewandt, und zwar in der Weise, daß das Rohrnetz in einzelne Bezirke eingeteilt und für jeden Bezirk ein Wassermesser eingeschaltet wurde, den das gesamte diesen Bezirk speisende Wasser passieren muß. Werden nun des Nachts sämtliche Hauszuleitungen abgeschlossen, so zeigt der Distriktswassermesser den durch die undichten Rohrleitungen in diesem Bezirke entstehenden Wasserverlust an. Diese Methode hat aber den Nachteil, daß die durch Undichtigkeiten in den Abschlußhähnen entstehenden Wasserverluste das Ergebnis ebenfalls beeinflussen. Größere Undichtigkeiten, die ein Ausfließen des Wassers zur Folge haben, kann man durch »Abhorchen« der Leitung finden, da sich das Geräusch durch die Rohrleitung auf größere Entfernung fortpflanzt. Hält man an der aufgegrabenen Stelle eine eiserne Stange an das Rohr, so wird das Geräusch ganz gut hörbar. Zur Wahrnehmung dieses Geräusches hat man sich auch mit Erfolg des Mikrophons bedient, welches ganz geringe Geräusche noch vernehmen läßt. Bei kleineren Undichtheiten an den Muffen usw. versagen aber diese Hilfsmittel, und hier kann nur, weun man das Vorhandensein derartiger Undichtigkeiten überhaupt festgestellt hat, durch Aufgraben der einzelnen Dichtungen Abhilfe geschaffen werden. Diese Erwägungen zeigen, wie wichtig es ist, bei der Ausführung von Rohrleitungen auf die sorgfältige Herstellung der Dichtungen und zuverlässige Einbettung der Rohre zu achten. Es ist ferner wichtig, daß von den ausgeführten Leitungen genaue Revisionszeichnungen angefertigt werden, aus welchen die Lage des Rohrstranges und auch die einer jeden einzelnen Dichtung ersichtlich ist.

Bei unreinem oder zum Absetzen neigendem Wasser können Verengungen des Rohrquerschnitts eintreten, die bis zur nahezu völligen Verstopfung führen. Die Lage dieser Verstopfungen ist durch Druckmessungen zu ermitteln, und man kann, wenn die Hydranten zu weit voneinander entfernt sind, die betreffende Leitung zum Zwecke der Druckmessung an verschiedenen Punkten anbohren.

Bilden sich Ansätze in den Rohrleitungen, so müssen die letzteren von Zeit zu Zeit gereinigt werden, es sind deshalb in Leitungen mit unreinem oder zum Absetzen neigendem Wasser in nicht zu großen Entfernungen die im vorhergehenden Kapitel IV, § 15 erwähnten Spund- oder Streifkästen einzubauen, welche gestatten, die zur Reinigung der Rohrleitungen dienenden Rohrbürsten oder sonstige Reinigungsvorrichtungen einzuführen.

Abb. 1. Apparat zur Rolirreinigung.

Abb. 1 zeigt einen solchen Rohr-Reinigungsapparat, wie ihn die Gesellschaft für Röhrenreinigung, Berlin-Schöneberg, zur Einführung gebracht hat. Derselbe besteht aus einer Turbine mit elastischer Manschette für den Wasserabschluß, deren Laufrad in einem dicht abgeschlossenen Kugellager läuft, einer Führung und einem Bohrkopf mit Schneidewerkzeugen. An der Führung ist ein Drahtseil befestigt zum Führen und Zurückziehen des Apparates. Der Apparat wird entweder unter Benutzung von Streifkästen oder auch von geeigneten Absperrschiebern, deren Oberteil und Keil entfernt wird, in die zu reinigende Rohrleitung eingeführt. Nach Schließung des Kastens oder Schiebers wird das Wasser angestellt, so daß im Rohre der normale Leitungsdruck herrscht. Für die Reinigung genügt im allgemeinen ein Druck von 2 bis 3 Atmosphären. Das Leitungswasser setzt die Turbine mit den Schneidewerkzeugen in rasch drehende Bewegung und drückt gleichzeitig den ganzen Apparat vorwärts. Das Leitungswasser dient gleichzeitig als Spülwasser zur Entfernung der durch die Schneidewerkzeuge von der Rohrleitung abgelösten und zerkleinerten Ablagerungen, das man durch einen in angemessener Entfernung von der Einführungsstelle des Apparates geöffneten Hydranten abfließen läßt. Mit dieser Reinigungsvorrichtung können bis zu 1000 m in einem Zuge gereinigt werden; der Wasserverbrauch ist verhältnismäßig gering.

Aufgabe des Betriebes ist es, die Schieber und Hydranten jederzeit betriebsfähig zu halten. In der warmen Jahreszeit sind hierzu besondere Vorkehrungen kaum erforderlich, beim Eintritt der kalten Jahreszeit hat man sich jedoch davon zu überzeugen, ob die Entwässerungsvorrichtungen der Hydranten wirksam sind, und etwaiges im Hydrantenkörper befindliches Wasser auszupumpen. Bei eingetretenem Frost sind die Deckel von Absperrschiebern und Hydranten zu reinigen und durch Einfetten gegen Einfrieren zu schützen.

Im Interesse der Unterhaltung und der raschen Ausbesserung bei auftretenden Rohrbrüchen hat man stets einen genügenden Vorrat von Rohren und Doppelmuffen auf Lager zu halten. Bei langen Zuleitungen empfiehlt es sich, in gewissen Abständen von 10 bis 15 km kleine Niederlagen von Rohren und Doppelmuffen anzulegen, damit man im Falle eines Rohrbruches diese Materialien ohne allzu großen Zeitverlust zur Hand hat.

¹

Die Ausführung von Wasserleitungsanlagen innerhalb der Gebäude und Grundstücke darf nur durch solche Unternehmer erfolgen, die sich durch schriftliche Anerkennung dieser Vorschriften verpflichten, den darin gestellten Forderungen auf das genaueste nachzukommen, damit den Bestellern die Gewähr geboten wird, eine gesundheitlich und technisch einwandfreie Wasserleitungsanlage zu erhalten. Die Zulassung der Unternehmer erfolgt auf deren Antrag.

Ein Verzeichnis dieser Unternehmer liegt in den Geschäftsräumen des Wasserwerkes zu jedermanns Einsicht aus.

²

Dr. Rudolf Abel: Die Vorschriften zur Sicherung gesundheitsgemäßer Trink- und Nutzwasser

§ 4. Wassermesser.

Die Aufgabe des Wassermessers ist es, wie schon die Bezeichnung sagt, die Menge des einem Verbrauchsorte zugeführten Wassers zu bestimmen. Die Anforderungen, die man an die Genauigkeit eines solchen Wassermessers stellt, sind verschieden je nach dem Zwecke, dem der Wassermesser dient. Handelt es sich um die Abgabe von Wasser, welches nur nach der abgegebenen Menge bezahlt wird, so muß der Wassermesser diese Menge natürlich möglichst genau angeben. Dies ist der Fall bei dem Verbrauch zu gewerblichen Zwecken oder bei Abgabe für ein ganzes Versorgungsgebiet und auch bei einer solchen an Private ohne Mindestsatz usw. Erfolgt die Abgabe aber unter Festsetzung eines Mindestsatzes, so kommt es nicht so sehr darauf an, dem Verbraucher das Wasser ängstlich genau zuzumessen, sondern es genügt, durch Kontrolle der Wasserabgabe einer Wasservergeudung vorzubeugen. Wenn auch für diese Zwecke eine möglichst große Genauigkeit in der Angabe des Wassermessers wünschenswert ist, so machen sich doch ungenaue Angaben des Wassermessers nicht in demselben Maße unangenehm geltend wie bei den oben genannten Fällen.

Die maßgebenden Eigenschaften des Wassermessers sind Empfindlichkeit, Genauigkeit, Druckverlust und Dauerhaftigkeit, welch letztere sich aber nicht nur auf die Unveränderlichkeit der einzelnen Teile des Messers, sondern auch auf die Beständigkeit seiner Eigenschaften, Empfindlichkeit und Genauigkeit, bezieht.

Die Empfindlichkeit eines Wassermessers findet ihren Ausdruck in der Angabe der Wassermenge pro Stunde, bei deren Durchfluß der Wassermesser sich zu bewegen beginnt. Wassermengen unter dieser Grenze läßt der Wassermesser ohne Anzeige durchfließen; die größere oder geringere Empfindlichkeit ist daher von Einfluß auf den durch das mangelhafte Anzeigen der Wassermesser bedingten Teil des Wasserverlustes.

Die Genauigkeit des Wassermessers ist heute im allgemeinen auf ±2 % der durchgeflossenen Wassermenge vorgeschrieben, doch werden diese Fehlergrenzen erst

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Handbuch der Ing.-Wissensch. HI. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

von einer gewissen Durchflußmenge ab erreicht, die demnach als Maßstab für die Genauigkeit angesehen werden kann.

Je geringer die Wassermenge ist, bei welcher der Wassermesser sich zu bewegen beginnt, desto empfindlicher ist der Messer, und je geringer die Wassermenge ist, welche der Wassermesser bereits innerhalb der obigen Fehlergrenzen anzeigt, desto genauer wird der Messer sein.

Der Druckverlust, welchen das Wasser beim Durchgang durch einen Wassermesser erleidet, wird bedingt durch die Reibungsverluste beim Passieren des Apparates mit allen Nebenbestandteilen, wie Sieben usw., sowie durch die Leerlaufarbeit, welche erforderlich ist, um den Apparat in Bewegung zu setzen und in Bewegung zu halten. Im Interesse der für die Versorgung erforderlichen Druckhöhe ist es geboten, den Druckverlust durch den Wassermesser möglichst gering zu gestalten. Der Druckverlust kann durch Manometer vor und hinter dem Wassermesser ohne weiteres direkt ermittelt werden.

Trägt man für einen bestimmten Wassermesser als Abszissen die Durchflußmengen in Kubikmetern pro Stunde und als Ordinaten in einem Falle den Druckverlust in Metern Wassersäule und im anderen Falle die Fehler im Anzeigen der durchgeflossenen Wassermengen in Prozenten derselben auf, so erhält man die Schaulinien für Druckverlust, Empfindlichkeit und Genauigkeit, wie sie in Abb. 2 und 3 dargestellt sind.

Abb. 2.

gm

Abb. 3.

+5% +2"

0,5

10

2,0    30    ¥0    5,0 6,0 cbm.

-2" -5

-10

-15" -20" -25"

-30"

1    2    3    ¥    5    6    7 cbm.

Abb. 2 zeigt den Druckverlust, der in einem gewissen Verhältnis mit der durchgeflossenen Wassermenge zunimmt, Abb. 3 die Schaulinien für die Empfindlichkeit und Genauigkeit eines Wassermessers, der bei einer Durchflußmenge von 45 1 sich zu bewegen anfängt und bei etwa 160 1 die Fehlergrenze von ± 2 % erreicht, innerhalb welcher er bis zu etwa 6 cbm Durchfluß bleibt. Je genauer der Wassermesser ist, desto mehr wird sich die Fehlerkurve der Abszissenachse nähern und parallel mit derselben verlaufen.

Welche Bedeutung der Druckverlust eines Wassermessers für seine Eignung im Wasserwerksbetriebe hat, kann man daraus ersehen, daß der Deutsche Verein von Gas- und Wasserfachmännern bei Festsetzung seiner Normalien für Wassermesser an Stelle der früher üblichen Größenbezeichnung nach der Lichtweite des Ein- und Auslaufstutzens die Durchlaßmenge bei 10 m Druckverlust gewählt hat, und zwar sind

diese Durchflußmengen nach Kubikmetern pro Minute abgestuft. Die nachstehende Zusammenstellung zeigt den Vergleich zwischen diesen beiden Größenbestimmungen und gibt ferner die ebenfalls festgelegten Normalien für die Baulängen.

Lichte Rohranschlußweite des Messers

Zoll engl, mm

^ O co tH

co

<*> S

^ co ^ co

_i HO

CM

^ O

co CM

~s° >o

iO t-H

T* o

rH

& 05

o

to

O 00

Durchflußmenge in cbm pro Minute bei 10 m Druckverlust

Normale Baulänge mm

20    30    50 100 200

300

220 220 220 220 260

300 550 650 800 1000

1250

Bezüglich der Dauerhaftigkeit wird von dem Wassermesser in erster Linie verlangt, daß er seine ursprüngliche Empfindlichkeit und Genauigkeit möglichst unverändert beibehält. Um dies zu erreichen, ist bei der Anordnung und der Auswahl des Materials darauf zu achten, daß die Abnutzung der einzelnen Teile eine möglichst geringe ist. Anordnungen, welche in bezug auf etwaige vom Wasser mitgeführte Fremdkörper, wie Sandkörner, Hanffäden und dergl., weniger empfindlich sind, werden daher bezüglich Dauerhaftigkeit bessere Ergebnisse liefern als Apparate, welche solchen Fremdkörpern gegenüber empfindlicher sind. Man schaltet deshalb vor die Wassermesser in der Hegel Siebe oder Schlammfänge, doch können diese Maßregeln, die einen erheblichen Druckverlust verursachen, wenn sie einigermaßen wirksam sein sollen, keine unbedingte Gewähr für das Fernhalten solcher Fremdkörper bieten. Von großem Einfluß auf die Dauerhaftigkeit bzw. auf die geringe Abnutzung ist die Wahl des Materials, aus welchem der Wassermesser in seinen einzelnen Teilen hergestellt wird. Neben der Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung muß das Material auch widerstandsfähig gegen den Angriff von Rost und gegen Korrosionen sein. Die heute zur Herstellung von Wassermessern verwendeten Materialien sind Messing, Bronze, Deltametall (Messing mit etwa ?>% Eisen), Hartgummi, Nickel und andere; für Spurzapfen und Spurzapfenlager findet Achat Verwendung.

Der Wassermesser muß so beschaffen sein, daß er noch Wasser durchläßt, wenn er auch durch irgendeine Beschädigung zum Stillstand gekommen ist. Auch das Auswechseln muß bequem, ohne besondere Umstände möglich sein; der Wassermesser wird deshalb in der Regel zwischen zwei Hähnen eingeschaltet, von denen der eine der vom Wasserwerk gestellte und plombierte Haupthahn, der andere der von dem Hausbesitzer zu stellende Privathaupthahn ist, der mit einem Entleerungshahn verbunden sein soll. Deshalb sind in den oben erwähnten Wassermesser-Normalien Baulängen und Anschlußgewinde einheitlich vorgeschrieben.

Bei Neuanlagen von Wasserwerken kommt es vor, daß trotz sorgfältiger Spülung des Straßenrohrnetzes in der ersten Zeit an manchen Stellen mehr oder weniger unreines Wasser zum Ausfluß kommt; es empfiehlt sich daher unter Umständen, um frühzeitige Auswechselungen von Wassermessern zu vermeiden, den Betrieb ohne Wassermesser zu eröffnen und dieselben erst nach mehrwöchentlicher Betriebsdauer einzuschalten. In solchen Fällen wird in der Leitung an Stelle des Wassermessers ein Paßstück von gleicher Baulänge eingebaut.

Die durch den Wassermesser geflossene Wassermenge wird auf einem besonderen Zifferblatte abgelesen, dessen Einteilung und Ziffern möglichst klar und leserlich sein sollen. Für die Meßzwecke würde die Angabe von Kubikmetern ausreichen, für die Prüfung der Genauigkeit und Empfindlichkeit ist es jedoch erforderlich, daß mindestens

31*

Wichtig ist es, den Wassermesser vor den Einwirkungen des Frostes zu schützen, da ein Einfrieren des Messers denselben unbrauchbar macht. Der einzige wirksame Schutz gegen das Einfrieren besteht darin, daß man dem Messer entweder einen zuverlässig frostfreien Standort anweist oder, falls dies nicht möglich ist, denselben mit einem Kasten umgibt, der mit schlechten Wärmeleitern ausgestampft wird. Durch besondere Vorkehrungen am Wassermesser selbst kann man zwar die durch das Einfrieren auftretenden Schädigungen beschränken, das Einfrieren selbst kann aber nur durch eine der beiden oben genannten Maßregeln verhütet werden. Das Einfrieren hat jedoch nicht nur die erwähnten Beschädigungen des Messers allein zur Folge, sondern es können auch durch Beschädigungen des Messers große Wasserverluste mit ihren schädigenden Folgen auftreten. Für die Betriebsleitung sind die Begleiterscheinungen einer Frostperiode besonders unangenehm, weil das Einfrieren zumeist bei einer größeren Anzahl von Wassermessern gleichzeitig erfolgt, wenn der frostsicheren Aufstellung nicht von vornherein genügend Aufmerksamkeit geschenkt wird.

5 Liter, möglichst jedoch auch Einzelliter abgelesen werden können. Man kann bei den Wassermessern die Registrierung der Durchflußmenge so einrichten, daß nur die nach einer gewissen Richtung, also nach der Verbrauchsstelle durchgeflossenen Wassermengen verzeichnet werden, oder auch so, daß das Zeigerwerk sowohl die nach der Verbrauchsstelle hin, als auch die von derselben zurückgeflossene Wassermenge anzeigt. In Versorgungsgebieten, welche starken Druckschwankungen ausgesetzt sind, kann es hei Hausleitungen, die Luftsäcke haben, Vorkommen, daß ein solches Hin- und Herströmen von Wasser durch den Wassermesser stattfindet, ohne daß eine wirkliche Wasserentnahme erfolgt. Würde nun der Wassermesser nur vorwärts und nicht auch rückwärts registrieren, so würde der Wassermesser den Durchfluß größerer Wassermengen anzeigen, als tatsächlich verbraucht worden sind. Derartige Fälle sind vielfach vorgekommen, deshalb empfiehlt es sich, in Versorgungsgebieten mit starken Druckschwankungen nur solche Wassermesser zu verwenden, die vor- und rückwärts registrieren.

Die verschiedenen Arten von Wassermessern werden, je nachdem das gesamte Zählwerk oder nur ein Teil desselben im Wasser läuft, in Naß- und Trockenläufer unterschieden, und es scheint heute bei sachlicher Prüfung des Unterschiedes kaum glaublich, daß früher ein so heftiger Kampf über die Vor- und Nachteile dieser beiden Anordnungen von den Vertretern derselben geführt worden ist. Bei den Trockenläufern, der älteren Anordnung, erfolgt die Verbindung des im Wasser liegenden Teiles des Räderwerkes mit dem im Trockenen befindlichen mittels einer Stopfbüchse, durch welche die Verbindungswelle, deren Umdrehungszahl schon herabgemindert ist, hindurchgeht. Das Zifferblatt befindet sich im Trockenen und ist nur durch eine verhältnismäßig dünne Glasscheibe gegen Staub und Schmutz gesichert. Bei den Naßläufern, die erst später Einführung gefunden haben, fällt die Stopfbüchse und damit der durch dieselbe verursachte Widerstand weg, so daß die Naßläufer bei sonst gleicher Bauart unzweifelhaft empfindlicher und genauer sind als die Trockenläufer. Das Zifferblatt befindet sich beim Naßläufer im Wasser, und der Abschluß des Messers nach oben erfolgt durch eine Glasplatte, um das Zifferblatt ablesen zu können. Diese Glasplatte muß, um den Wasserdruck aushalten zu können, entsprechend kräftig und widerstandsfähig gehalten sein.

Als Nachteil des Naßläufers wurde von den Gegnern dieser Anordnung hervorgehoben das schwierige Ablesen des Zifferblattes, das Verschmutzen desselben bei un-reinem Wasser und in letzter Linie die Gefahr, daß beim Einfrieren des Messers die Glasscheibe als schwächster Teil des Messers bricht und das austretende Wasser Schädigungen verursachen kann. Die Erfahrung hat inzwischen gezeigt, daß diese Befürchtungen zum Teil nicht begründet, zum Teil jedenfalls übertrieben sind. Die Nachteile des dicken Glases beim Ablesen sind durch Verbesserungen im Zitferblatt und Verwendung vergrößernder Deckgläser heute als beseitigt anzusehen. Die Gefahr der Verschmutzung mag zu den Zeiten, in denen die Verwendung von unfiltriertem oder mangelhaft filtriertem Tagwasser zu Wasserversorgungszwecken noch häufiger war, tatsächlich Vorgelegen haben, heute verlangt man aber von dem Wasser städtischer Leitungen, daß es absolut rein ist, womit auch dieser Punkt ausscheidet. Dazu kommt noch, daß, falls das Wasser tatsächlich absetzt, das Zifferblatt beim Naßläufer nach Abschließen der beiden früher erwähnten Hähne ohne Schwierigkeit vor dem Ablesen gereinigt werden kann. Bezüglich des Einfrierens kann der Gefahr aber rechtzeitig durch frostfreie Aufstellung vorgebeugt werden, und überdies ist zu bemerken, daß das Einfrieren des Naßläufers wohl ein Springen des Deckglases, aber nicht immer ein Austreten von Wasser zur Folge hat. Die schädlichen Wirkungen des Frostes auf den Apparat selbst sind aber im allgemeinen beim Naßläufer geringer, weil hier der Spannungsausgleich durch Nachgeben der Glasscheibe erfolgt, während beim Trockenläufer Deformationen des Gehäuses eintreten können. Gegenüber den gerügten Nachteilen ist aber als besonderer Vorteil des Naßläufers hervorzuheben, daß das Trieb-und Zählwerk ein Ganzes bilden, wodurch die Unterhaltung des Messers wesentlich vereinfacht und verbilligt wird. Ebenso ist es möglich, bei Revisionen das ganze Werk auszuheben und nachzusehen, ohne den Messer auszubauen. Ferner kann man bei Verwendung von Naßläufern bei der Inbetriebsetzung neuer Werke zunächst nur die Gehäuse einbauen und dann nach kürzerer oder längerer Betriebsdauer die Zählwerke folgen lassen, wenn das Rohrnetz vollständig gereinigt ist. Daß die gerügten Nachteile des Naßläufers nicht imstande sind, die großen Vorzüge seiner größeren Empfindlichkeit und Genauigkeit, sowie seine übrigen Vorteile aufzuwiegen, geht wohl am schlagendsten daraus hervor, daß der Naßläufer immer mehr Anklang findet, und daß auch solche Fabriken, die früher ausschließlich Trockenläufer gebaut haben, heute die Herstellung von Naßläufern ebenfalls aufgenommen haben.

Die heute im Gebrauch befindlichen Wassermesser scheiden sich zunächst grundsätzlich in unbewegte und bewegte Wassermesser. Bei ersteren erfolgt die Messung der durchfließenden Wassermenge durch die Bestimmung der Druckdifferenzen bei dem Passieren verschiedener Querschnitte, bei letzteren durch die Registrierung der Umdrehungen oder Kolbenhübe usw. von Scheiben, Flügelrädern oder Kolben, welche durch die lebendige Kraft des den Messer durchströmenden Wassers in Bewegung gesetzt werden.

Zu den unbewegten Wassermessern gehören: der Venturimesser und der Teilstrom-Wassermesser.

Die bewegten Wassermesser gliedern sich in folgende Gruppen: Kolben wassermesser,

Kapsel wassermesser,

Scheibenwassermesser,

Flügelradwassermesser,

welch letzteren auch die sogenannten Woltmannmesser zugehören.

Abb. 4. Venturimesser.

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Tinie des Gefälles

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Der Venturimesser ist in Abb. 4 dargestellt. Derselbe beruht auf dem Vergleich der verschiedenen Geschwindigkeitshöhen, welche beim Durchfließen derselben Wassermenge durch ein Rohr in den verschiedenen Querschnitten A und B entstehen. Der Venturimesser besitzt keinerlei bewegte Teile, sondern besteht lediglich aus der Einschaltung eines Rohrstückes mit der Einschnürung B in das Wasserleitungsrohr vom Durchmesser d, dessen Durchflußmenge gemessen werden soll. Der Durchmesser dx bei A am Beginn der Einschnürung ist gleich dem Durchmesser d; d₂ ist der Durchmesser der Einschnürung bei B, hinter welcher der Rohrdurchmesser allmählich wieder zunimmt, bis er die Größe d erreicht.

Bezeichnet

hs den hydrostatischen Druck, hx und /z₂ die dyuamischen Druckhöhen,

vx und v₂ die Geschwindigkeiten in den Querschnitten A und i>,

Q die das Rohr und den Messer durchfließende Wassermenge, so ist

hs — hx -f-

v:

v\

— "2 + TTZ

und daraus ergibt sich

K — h₂ =

Iz K — v\)-

(I)

Die Geschwindigkeiten vx und v₂ bestimmen sich wie folgt:

und der Wert Q zu

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Vy = - • ,2 7t d\

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und v₂ = — •

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7t d:    7t dl

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v₂.

Setzt man den ersten Wert von Q in die vorstehende Gleichung für v₂ ein, so

v₂ = vx •

di \~

d₂

Durch Einsetzen dieses Wertes in die obige Gleichung (I) ergibt sich:

v\ d\ — dl

Setzt man den für einen und denselben Venturimesser konstanten Wert

1 d\ - d\

so ist

(II)

v₁ =

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Die Ermittlung der dynamischen Druckhöhen hv und A₂ erfolgt durch Differentialmanometer. Man kann auch die Einrichtung so treffen, daß der Druckhöhenunterschied bzw. die demselben entsprechende Wassermenge fortlaufend registriert wird.

Die Venturimesser haben in Deutschland bis jetzt wenig Eingang gefunden und können nur bei Rohren von größerem Durchmesser und bei größeren Wassermengen in Betracht kommen.

Der Teilstromwassermesser, oder auch Partialwassermesser genannt, beruht ebenfalls auf dem Grundsatz der Druckhöhendifferenz wie der Venturimesser. Legt man zwischen den Einlaufquerschnitt A und die Einschnürung B eine Verbindungsleitung außerhalb der Venturiröhre und schaltet in diese Verbindungsleitung einen gewöhnlichen Wassermesser beliebiger Bauart ein, so wird der diesen Wassermesser durchfließende Teilbetrag der gesamten Wassermenge dem Druckhöhenunterschied zwischen den Querschnitten A und B entsprechen. Man kann das Zählwerk des zwischengeschalteten Wassermessers nun so einrichten, daß es nicht die den Zwischenmesser durchfließende Wassermenge, sondern gleich die gesamte Wassermenge anzeigt. Die Teilstromwassermesser haben bei der Messung großer Wassermengen, wie Abflußmengen bei Talsperren, Fördermengen von Kreiselpumpenanlagen usw., wiederholt Anwendung gefunden, und ungünstige Erfahrungen damit sind nicht bekannt geworden.

Die Kolbenwassermesser stimmen in ihrer Wirkungsweise mit den Wassersäulmaschinen überein nur mit dem Unterschiede, daß die den Kolbenmesser passierende Wassermenge lediglich einen Teil ihrer lebendigen Kraft abgibt, welcher zur Überwindung der Leerlaufarbeit erforderlich ist. Das eintretende Wasser bewegt den Kolben vorwärts, und Ein- und Ausfluß wird umgesteuert, sobald der Kolben am Ende seines Hubes angelangt ist. Die Zahl der Hübe wird registriert und aus ihr sowie der jedem Hube entsprechenden Wassermenge die Gesamtdurchflußmenge ermittelt. Aus diesem Grunde werden Kolbenwassermesser vielfach zutreffenderweise Volumenmesser genannt.

Die Kolbenwassermesser zeigen hohen Druckverlust, dafür aber große Empfindlichkeit und Genauigkeit. Diese beiden Eigenschaften können jedoch durch Undichtigkeiten der Stopfbüchse und des Kolbens, abgesehen von Niederschlägen aus dem Wasser usw., beeinträchtigt werden. Der Kolbenwassermesser eignet sich deshalb nur für ganz reine Wässer, die keine Fremdkörper führen und auch keine Neigung zeigen, Niederschläge zu bilden. Neben dem großen Druckverlust sprechen gegen den Kolbenwassermesser seine große Raumbeanspruchung, sein hohes Gewicht und die hohen Anschaffungs- und Unterhaltungskosten. Als weiterer Nachteil ist zu erwähnen, daß der Kolbenwassermesser bei einem Defekte den Wasserzufluß vollständig absperrt. Die erwähnten Nachteile, hauptsächlich aber die hohen Anschaffungs- und Unterhaltungs-

Bei den Kapselwassermessern wird der im zylindrischen Kolbengebäuse oszillierende Kingkolben in Bewegung gesetzt und die Anzahl der durch diese Bewegung eintretenden Füllungen und Entleerungen des Zwischenraumes zwischen Kolbengehäuse und Kolben registriert. Der Kapselwassermesser kann also grundsätzlich als Volumenmesser angesprochen werden. Er besitzt eine große Empfindlichkeit und Genauigkeit, zeigt aber einen verhältnismäßig großen Druckverlust. Die Kapselwassermesser setzen reine neutrale Wässer voraus, da mitgeführte Fremdkörper die Abnützung befördern und damit die Empfindlichkeit und Genauigkeit des Messers herabsetzen. Die Kapselwassermesser stammen aus Amerika, sie werden aber auch in Deutschland und Österreich von mehreren Firmen und zwar als Trocken- und Naßläufer gebaut.

kostetffrhaben einer allgemeinen Verwendung von Kolbenwassermessern bis jetzt entgegengestanden.

Abb. 5.

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Die Scheibenwassermesser sind ebenso wie die Kapselwassermesser zuerst in Amerika gebaut worden, doch werden sie jetzt auch in Deutschland von verschiedenen Fabriken hergestellt. Die typische Ausführung eines solchen Wassermessers zeigt Abb. 5. Er besteht im wesentlichen aus einem festen Hohlkegel, in welchem sich die an einer Kugel befestigte gewundene »Scheibe« abwälzt, indem sie von dem durch den Hohlkegel fließenden Wasser bewegt wird. Die BeweguDgsübertragung auf das Zählwerk erfolgt durch einen in die Kugel e schräg eiugesetzten Stift, dessen oberes Ende g einen Kreis beschreibt und bei dieser Kreisbewegung durch einen Mitnehmer f die vertikale Hauptantriebswelle h des Zählwerks dreht.

Da dieses Zählwerk also angibt, wie oft die Leerung einer Wasserkammer c von bestimmtem Inhalt stattgefunden hat, so gehört der Wassermesser zu der Klasse der Raummesser. Er teilt bei sorgfältiger Ausführung deren gute Eigenschaft, auch kleine Durchflußmengen genau zu messen; ferner kann er in jeder beliebigen Lage eingebaut werden und gibt sowohl das vor- wie rückwärts durchfließende Wasser an. Scheibenwassermesser werden jetzt in Deutschland von verschiedenen Firmen hergestellt.

Abb. 6 veranschaulicht den Scheibenwassermesser der Meinecke A.-G. Breslau-Carlowitz, dessen Scheibe nicht mehr eben ist, wie bei den älteren Konstruktionen, sondern eine gewölbte Oberfläche zeigt, wodurch die Scheibe erheblich widerstandsfähiger wird. Die Scheibenwassermesser zeigen wie die Kapselwassermesser zunächst eine große Empfindlichkeit und Genauigkeit, haben aber wie jene den Nachteil, daß ein geringer Verschleiß oder eine geringe Undichtigkeit in dem Abschluß der Scheibe

Abb. 6.

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gegen das Gehäuse die Empfindlichkeit und Genauigkeit wesentlich herabsetzt. Die früher so häufigen Scheibenbrüche treten zwar nicht mehr so zahlreich auf infolge der vervollkommneten Konstruktionen und sorgfältigen Auswahl des Materials, doch geben selbst die heutigen Verbesserungen noch keine vollständige Gewähr gegen die unangenehmen Folgen der Abnützung und gegen Bruch. Jedenfalls sind die Scheibenwassermesser nur bei ganz reinem und neutralem Wasser zu empfehlen.

Bei den Flügelradmessern wird ein Teil der lebendigen Kraft des durchfließenden Wassers dazu verwendet, ein Flügelrad in Bewegung zu setzen, und die durchgeflossene Wassermenge wird entsprechend der Anzahl der Umdrehungen dieses Flügelrades angegeben. Da bei dem Flügelradmesser die Durchflußmenge aus der Geschwindigkeit des durchfließenden Wassers abgeleitet wird, nennt man diese Art von Wassermessern vielfach auch Geschwindigkeitsmesser zum Unterschiede von den vorher behandelten Volumenmessern, welche das durchgeflossene Wasser aus dem beim Durchfließen in Anspruch genommenen Raum ermitteln. Die ersten Flügelradmesser Wurden in Deutschland im Jahre 1858 von der Firma Siemens und Halske Berlin eingeführt. Seit dieser Zeit haben diese Messer von den Fabriken, die sich mit ihrer Herstellung befassen, vielfach Veränderungen und Verbesserungen erfahren, die sich zum Teil auf das verwendete Material, zum Teil auf die Gestalt des Flügelrades beziehen.

Grundsätzlich unterscheiden sich sämtliche heute gebräuchlichen Arten von Flügelradwassermessern, abgesehen von der schon oben erwähnten Verschiedenheit der Ausführung als Naß- und Trockenläufer, durch die Art und Weise, in welcher das Wasser durch den Apparat geführt wird, in zwei Gruppen und zwar in solche mit einheitlichem oder ungeteiltem Strom und solche mit geteiltem Strom. Bei den ersteren durchfließt der Wasser ström ungeteilt den Messer, während er bei den letzteren durch einzelne Öffnungen geführt wird und das Flügelrad dadurch in einzelnen Strahlen beaufschlagt. Durch die Teilung des Stromes kann eine Erhöhung der Empfindlichkeit des Messers erreicht werden, man tauscht dafür aber den Nachteil ein, daß kleine Änderungen der Durchflußöffnungen durch Kalk- oder Eisenniederschläge die Empfindlichkeit und Genauigkeit beeinflussen. Andrerseits wird aber durch die Teilung des Stromes erreicht, daß die Welle des Flügelrades gleichmäßig belastet wird, während bei dem einheitlichen Strom eine einseitige Beanspruchung der Spurzapfenlager eintritt, was eine besonders sorgfältige Lagerung der Flügelradwelle bedingt.

Abb. 7.

Es würde hier zu weit führen, die sämtlichen heute im Gebrauch befindlichen Anordnungen von Flügelradmessern, die sich in der Hauptsache nur durch Einzelheiten unterscheiden, anzuführen. Für das Verständnis dürfte es genügen, wenn im nachstehenden einige verschiedene Bauarten vorgeführt werden.

Abb. 7 stellt einen von Siemens u. Halske Berlin gebauten Trockenläufer dar, der als Mehrstrahlmesser ausgebildet ist. Das Flügelrad, dessen Welle in einer besonderen Graphitkohle gelagert ist, wird aus Zelluloid hergestellt, das gegen die Einflüsse des Wassers sehr widerstandsfähig und außerdem sehr leicht ist, wodurch die Empfindlichkeit und Genauigkeit erhöht werden. Die Regulierung des Messers erfolgt durch eine von außen zu betätigende, über dem Flügelrade angeordnete StauvorrichtuDg, so daß eine Regulierung des Messers vorgenommen werden kann, ohne daß derselbe auseinander genommen werden muß. Dem Flügelrad ist ein sackartiges Sieb vorgeschaltet, das zwecks Reinigung aus dem Messer herausgenommen werden kann, ohne daß derselbe ausgebaut werden muß. Der Messer wird mit Vor- und Rückwärtsregistrierung geliefert, ferner kann er auch mit Frostschutzvorrichtung versehen werden.

Abb. 8 zeigt einen von der Firma Dreyer, Rosenkranz u. Droop Hannover hergestellten, als Naßläufer ausgebildeten Einstrahlwassermesser. Das Wasser durchströmt den Messer ungeteilt und nahezu geradlinig, wodurch der Widerstand im Messer sehr herabgemindert wird, was wiederum eine Steigerung der Empfindlichkeit und Genauigkeit und Verminderung des Druckverlustes zur Folge hat. Vom Wasser mitgeführte Fremdkörper, Schmutzteilchen usw. werden von dem ungeteilten Wasserstrome durch den Messer hindurchgeführt, ohne daß sie sich absetzen, zumal auch in dem Meßraume Ecken und Winkel vermieden sind. Das Meßrad und die Spurlager werden aus Hartgummi hergestellt; dieses Material hat ein geringes spezifisches Gewicht und ist auch gegen die Angriffe des Wassers sehr widerstandsfähig. Infolge des geringen Gewichts ist das Meßrad leicht beweglich, und infolgedessen erhöht sich die Empfindlichkeit des

Abb. 8.

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Messers. Der Antrieb des Übersetzungswerkes erfolgt nicht durch eine starre Wellenverbindung, sondern durch einen Mitnehmer, wodurch eine zu starke Spurachsenbelastung

Abb. 9.

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vermieden wird. Die Regulierung des Messers erfolgt in einfacher Weise durch Verstellung der Hartgummi-Eintrittsdüse. Die Messer werden mit Vor- und Rückwärts-reo-istrierung gebaut. Diese Messer werden auch in großen Dimensionen als sogenannte

Einstrahl-Hauptwassermesser ausgeführt und finden als solche, ebenso wie die Woltmannmesser, Verwendung zum Messen großer Wassermengen.

Abb. 9 stellt einen von der H. Meinecke A.-G. Breslau-Carlowitz gebauten Trockenläufer mit geteiltem Wasserstrom dar, der durch symmetrisch angeordnete, tangential auf das Flügelrad gerichtete Kanäle geführt dasselbe gleichmäßig beaufschlagt. Das Flügelrad besteht aus Zelluloid, hat eine verstellbare Flügelradstange und läuft auf einem Grundstift aus Reinnickel mit Achatspurspitze. Das Wasser durchströmt vor seinem Eintritt in den Meßraum eine horizontal gelagerte und ohne Ausbauen des Messers leicht zu reinigende Siebkapsel, an deren Stelle bei größeren Messern ein besonderer Siebkasten tritt. Der Messer kann durch Stauflügelregulierung um etwa dz 10 % beeinflußt werden. Die kleinen Messer bis einschließlich 40 mm Lichtweite der Anschlußstutzen werden vor- und rückwärtszählend, die größeren Messer nur mit Vorwärtsregistrierung ausgeführt.

Abb. 10a und 10b.

Querschnitt.

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Grundriß.

Abb. 10a u. b zeigt den von der Firma A. C. Spanner hergestellten Fallerschen Wassermesser, einen als Naßläufer ausgebildeten Einstrahlwassermesser. Infolge der Wasserführung in ungeteiltem Strahle, Vermeidung von Horizontallagern, Wellen und Schneckenrädern, sowie sorgfältiger Lagerung der Hauptwelle mit Hartgummikuppe auf poliertem Achatstein und Konstanthaltung eines günstigen Aufschlagwinkels auf

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das Flügelrad bei wechselnden Durchflußgeschwindigkeiten wird eine große Empfindlichkeit und Genauigkeit erreicht, da keine Verteilungs- und Reibungswiderstände, sowie keine Drosselungen und Stauungen auftreten. Durch die Anordnung genügend großer Zu- und Ableitungskanäle für das Wasser wird die Gefahr, daß durch Ablagerungen Querschnittsverengungen mit daraus hervorgehender Steigerung der Durchflußgeschwindigkeit, Beschleunigung des Flügelrades und damit Zuvielzeigen des Messers auftreten, stark vermindert und dadurch eine lange Dauer der ursprünglichen Empfindlichkeit und Genauigkeit gewährleistet. Die Regulierung des Fallerschen Messers erfolgt durch Veränderung des Aufschlagwinkels und zwar vermittelst eines Leitwinkels, der zwischen Ein- und Ausströmung drehbar gelagert ist, wodurch jedoch keine Querschnittsveränderung und Gegenströmung auf das Flügelrad, sondern nur eine geringe Stauung eintritt. Die Flügelräder werden aus Metall oder Hartgummi hergestellt. Auch die Fallerschen Wassermesser werden mit Vor- und Rttckwärtsregistrierung ausgeführt.

Um ein übersichtliches Bild der Empfindlichkeit und Genauigkeit der Wassermesser verschiedener Fabrikate zu geben, sind in der vorstehenden Tabelle (S. 493) die entsprechenden Zahlen für die Empfindlichkeit [E) und Genauigkeit (G) zusammengestellt, welche den Katalogen der betreffenden Fabriken entnommen sind.

Zu den Flügelradwassermessern gehört noch der Woltmannmesser, der nach dem Prinzip des Woltmannflügels gebaut und deshalb eigentlich als Geschwindigkeitsmesser anzusprechen ist. Beim Woltmannmesser ist das Flügelrad mit seinen schraubenförmig geformten Flächen so gelagert, daß der Wasserstrom das Flügelrad parallel zu dessen Achse durchstreicht. Die Wolt-

Abb. 11.

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mannmesser zeichnen sich durch eine große Empfindlichkeit, Genauigkeit und geringen Druckverlust aus und sind gegen im Wasser befindliche Fremdkörper ziemlich unempfindlich. Der Woltmannmesser wird hauptsächlich zur Messung größerer Wassermengen verwendet und kann wegen seines geringen Druckverlustes ohne Nachteil in Zuleitungen und dergleichen eingebaut werden. Abb. 11 zeigt einen Woltmannmesser, wie er von der Firma Siemens & Halske, Berlin, hergestellt wird. Die Leistungen und zweckmäßigen Normalbeanspruchungen für 10- und 24stündigen Betrieb ergeben sich aus der nachfolgenden Tabelle (S. 495).

Häufig kommt der Fall vor, daß einer und derselben Zuleitung neben dem Wasser für gewerbliche Zwecke auch Wasser für den Hausgebrauch entnommen wird. In solchen Fällen, d. h. für große Schwankungen der Durchflußmenge, würde ein großer, dem gewerblichen Verbrauch entsprechender Wassermesser die kleinen Entnahmen gar nicht oder ungenügend verzeichnen, weil dieselben unter der Empfindlichkeitsgrenze des

Lichte Weite des Woltmannmessers

Leistung in cbm pro Stunde

zweckmäßige Normalbeanspruchung in cbm pro Stunde

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minimale, bei welcher der Messer noch mit ± 2 °/o anzeigt

bei 10 Stundenbetrieb

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Abb. 12b.

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Wassermessers liegen. Um diesem Mißstand zu begegnen, wendet man zwei Wassermesser an, die zu einem sogenannten Verbund wassermesser vereinigt werden. Abb. 12a und b zeigt einen solchen Verbundwassermesser, wie ihn die »Hydrometer«, Breslauer Wassermesserfabrik A.-G. ausführt. Der große Wassermesser ist unmittelbar hinter den Schlammfang geschaltet, während der kleine Wassermesser in einer Umgangsleitung angeordnet wird. Beim Durchfluß großer Wassermengen werden dieselben in der Hauptsache von dem großen, zum Teil auch von dem kleinen Wassermesser angezeigt, während das Anzeigen kleiner Wassermengen nur durch den kleinen Wassermesser erfolgt, nachdem der große Wassermesser durch ein im Schlammtopfe befindliches Gewichtsventil abgesperrt ist. Dieses ist so belastet, daß es, sobald die Grenze der Genauigkeit des großen Messers erreicht ist, nicht mehr gehoben wird.

Unabhängig davon, ob das für Straßenbesprengung oder Kanalspülung verbrauchte Wasser seiner Menge nach der Wasserwerksverwaltung vergütet wird oder nicht, ist es doch für letztere von Wichtigkeit, eine Kontrolle darüber zu haben, welche Wassermengen für diese Zwecke Verwendung gefunden haben. Zur Durchführung einer diesbezüglichen Kontrolle werden die Standrohre, mittels derer das Wasser aus den Hydranten entnommen wird, mit Wassermessern ausgerüstet, welche die entnommene Wassermenge anzeigen. Abb. 13 a und b zeigt die Anordnung eines solchen Standrohrwassermessers.

Standrohr-Wassermesser.

Abb. 13 b. Ansicht.

Abb. 13a und b.

Abb. 13 a. Durchschnitt.

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Wassermesser - Prüfungsstation. Jede WasserwerksVerwaltung, welche Wassermesser in größerem oder geringerem Umfange im Betriebe hat, muß in der Lage sein, Wassermesser auf Empfindlichkeit, Genauigkeit und Druckverlust prüfen zu können. Solche Prüfungen haben nicht nur bei der Abnahme neu angelieferter Wassermesser zu erfolgen, sondern bei geordnetem Betriebe ist es auch erforderlich, die eingebauten Wassermesser in gewissen Zeiträumen nachzuprüfen. Die Länge des Zeitraumes zwischen solchen Nachprüfungen richtet sich einerseits nach den Eigenschaften des Wassers, andererseits nach der Bauart des Messers. Sehr häufig sind solche

Prüfungen aber auch erforderlich, wenn zwischen Verwaltung und Abnehmer Meinungsverschiedenheiten über das richtige Anzeigen des Wassermessers auftreten. Die Prüfung des Wassermessers erfolgt in der Weise, daß das denselben durchfließende Wasser, sowie der Druck vor und hinter dem Wassermesser gemessen werden. Die Messung des durchgeflossenen Wassers erfolgt durch geeichte, mit Skala versehene Behälter, und die Skala soll so eingerichtet sein, daß man die Durchflußmenge auf Liter ablesen kann. Die Durchflußmenge wird durch Hähne oder Kaliberscheiben reguliert, die Empfindlichkeit, Genauigkeit und der Druckverlust durch eine Reihe von Versuchen festgestellt. Sehr häufig werden bei größeren Anlagen, um Zeit zu sparen, bei der Prüfung mehrere Wassermesser hintereinander geschaltet. Im allgemeinen ist dieses Verfahren jedoch nicht zu empfehlen, da das Wasser beim Passieren des Wassermessers Wirbel bildet, die den nachfolgenden Wassermesser beeinflussen können. Man kann eine derartige Hintereinanderschaltung daher nur beim Prüfen von Wassermessern mit ganz geringen Durchflußmengen als zulässig ansehen.

Abb. 14.

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Abb. 14 zeigt den Prüfungsapparat, wie er von der Stuttgarter Wassermesser-fabrik C. Andrae, Gr. m. b. H., geliefert wird, und zwar in seiner einfachsten Ausführung. Der Apparat besteht aus zwei Teilen, dem eigentlichen Prüfungstisch und

32

Handbuch der Ing.-Wissensch. III. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

dem Meßgefäß. Zum Prüfungstiscli gehören: Die Einspannvorrichtung, bestehend aus einer Hohlspindel, durch welche das Wasser dem Messer zugefiihrt wird und mittels derer der Messer eventuell unter Zuhilfenahme von Paßstücken in die Wasserzuleitung eingespannt wird; die Absperr-und Reguliervorrichtungen; die Zu-und Ableitungen vor und hinter dem Messer; die Differentialmanometer zur Messung des Druckverlustes und eventuell Leistungsanzeiger, welche die sekundlichen Durchflußmengen auf das genaueste abzulesen gestatten. Das Wasser wird, nachdem es den zu prüfenden Messer passiert hat, in dem Meßgefäß gemessen. Dasselbe besteht aus einem runden oder auch quadratischen, schmiedeeisernen Behälter, der mit einem durch einen Hahn verschließbaren Leerlauf und eventuell einem Überlauf versehen ist. Das Meßgefäß ist genau geeicht und mit einer Skala versehen, an welcher der Inhalt des Gefäßes bis auf 1 Liter genau abgelesen werden kann.

Derartige Prüfungsapparate zur Wassermesserkontrolle werden in den verschiedensten Ausführungen von den meisten Fabriken, die sich mit der Herstellung von Wassermessern befassen, hergestellt.

§ 5. Kosten von Wasserwerken.

Für die Beurteilung der wirtschaftlichen Verhältnisse eines zu erbauenden Wasserwerkes sind nicht nur die Anlagekosten, sondern auch die Betriebsausgaben von Bedeutung, so daß ein wirtschaftlicher Abgleich nur in Würdigung dieser beiden Momente möglich ist. Sehr häufig kommt der Techniker in die Lage, sich über die Baukosten äußern zu sollen, bevor der Bezugsort des Wassers und die allgemeine Anordnung des Werkes festliegen. Ein Vergleich der Anlagekosten ausgeführter Wasserwerke zeigt, daß die Anlagekosten je nach den besonderen Verhältnissen des zu versorgenden Gebietes so verschieden sind, daß es unmöglich ist, die Baukosten lediglich nach der Bevölkerungsziffer oder Leistungsfähigkeit des Werkes von vornherein auch nur näherungsweise zu bestimmen. Wohl kann der erfahrene Techniker es unternehmen, in übersichtlichen Fällen zur Schätzung zu greifen, doch ist hier sehr zur Vorsicht zu raten, und selbst ungefähre Angaben über voraussichtliche Baukosten sollte man im allgemeinen nur auf Grund eines allgemeinen Kostenanschlags machen, zu dessen Aufstellung aber die Kenntnis des Wasserbezugsortes und der allgemeinen Anordnung der Anlage unerläßlich ist. Wichtiger aber als die voraussichtlichen Baukosten ist die Einschätzung der wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit des betreffenden Versorgungsgebietes, d. h. die Ermittlung des Betrages, welchen man der Bevölkerung pro Kopf an jährlichem Beitrag für Bau- und Betriebskosten der Wasserversorgungsanlage zumuten kann. Ein Urteil über die Leistungsfähigkeit in dieser Beziehung ist nur durch den Vergleich mit den Leistungen an anderen Orten möglich, die in bezug auf Einwohnerzahl, Wohlhabenheit, Bebauung, Industrie und Gewerbe ähnliche Verhältnisse zeigen wie das in Rede stehende Versorgungsgebiet.

Es dürfte deshalb von Interesse sein, aus nachstehender Zusammenstellung für eine Reihe von Städten der verschiedensten Art die Ausgaben ersehen zu können, die pro Kopf der Bevölkerung jährlich für den Bezug des Wassers geleistet werden, und zwar sind die Ausgaben für die drei Jahre 1911, 1912 und 1913 aufgeführt.

Aus dieser Zusammenstellung, in welcher auch der spezifische Wasserverbrauch nach der Statistik des Deutschen Vereins von Gas- und Wasserfachmännern vom Jahre 1913 für die betreffenden Städte angeführt ist, ergibt sich zunächst die Tatsache,

Stadt

Berlin.....

Hamburg (Stadt) München . . . Leipzig .... Dresden.... Breslau .... Coin a. Eh. . . Frankfurt a. M. Düsseldorf. . . Hannover . . . Stuttgart . . . Magdeburg. . . Bremen ....

Königsberg i. P. Dortmund . . .

Mannheim

Straßburg i. E. Karlsruhe i. B. Lübeck . . . Hagen i. W. . Darmstadt . .

Offenbach a. M. Pforzheim . .

Metz............

Halberstadt.........

Neumünster.........

Weimar...........

Schiltigheim, Bischheim und

Hönheim.........

Fulda............

Bensberg ..........

Artern i. Th..........

Bergen b. Frankfurt a. M. . .

Hagenow i. Meckl.......

Kirchheimbolanden......

Bentheim i. Hannover . . . . Woltersdorf b. Erkner . . . .

Zusammenstellung.

Einwohner

zahl

1913

: Durchschnittl. spez. Wasser-verbr. nach der Statistik vom I Jahre 1913

Einnahme aus dem Wasserzins pro Jahr und Kopf der Bevölkerung 1911 i 1912    1913

Bemerkungen

2 181141 1 004 000 640 000 615 800 553 900 541 347 482 600 442 300 390100 361 806 308 140 276 628 270000

265 540 250 000

208 200

185 217 140845 98118 96 298 86 561

80 300 80 000

68 500 49 260 36 494 35 500

29 919 23 500 11 852 6 000 5 655 4 062 3 560

2 874

2 560

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Im Jahre 1911 wurden Wassermesser obligatorisch eingeführt.

Im Jahre 1913 ging ein Teil d. Versorgungsgebietes mit ca. 122000 Einwohnern an das Kreiswasserw. Hörde über.

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Im Jahre 1912 ist infolge veränderter Verrechnung des Mehrverbrauchs die Einnahme vorübergehend zurückgegangen.

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In den Zahlen ist ein großer Verbrauch der Eisenbahn enthalten.

Die starke Verbrauchssteigerung ist bedingt durch die Einführung der Spülaborte.

32*

Kap. V. Wasserwerksbetrieb. Kosten von Wasserwerken.

500

daß die Einnahmen aus dem Wasserzins durchaus nicht dem spezifischen Wasserverbrauch proportional, sondern von demselben bis zu einem gewissen Grade ziemlich unabhängig sind. Diese für den ersten Augenblick vielleicht etwas befremdende Feststellung erklärt sich zwanglos aus der Erfahrung, daß für die Leistung der Bevölkerung nicht der Einheitspreis pro Kubikmeter Wasser allein, sondern die Art und Weise der Abgabe, insbesondere der Mindestsatz und seine Berechnung maßgebend ist. Man sieht aber aus der Zusammenstellung weiter, daß bei kleineren und mittleren Städten eine Belastung der Bevölkerung mit etwa 3 Mk., bei größeren Städten mit 4 Mk. pro Kopf und Jahr zulässig erscheint, und daß man bei größeren Anlagen, bei denen auf Wasserabgabe für gewerbliche Zwecke gerechnet werden darf, auch noch eine Belastung von 4 bis 5 Mk. pro Kopf als zulässig ansehen kann. Mit Hilfe dieser Ziffern kann der projektierende Techniker sich ungefähr die Summe ermitteln, die er pro Jahr für Verzinsung, Abschreibung und Betriebskosten zur Verfügung hat, und er ist dadurch in die Lage gesetzt, die zu projektierende Anlage so anzuordnen, daß er im Rahmen einer zulässigen wirtschaftlichen Inanspruchnahme der Bevölkerung des Versorgungsgebietes bleibt.

Die vorstehend entwickelten Gesichtspunkte sind besonders zu berücksichtigen in dem Falle, wo verschiedene Bezugsquellen vorhanden und gegeneinander technisch und wirtschaftlich abzuwägen sind. Sie sind ferner auch den Stellen zur Berücksichtigung zu empfehlen, die vorliegende Wasserversorgungsprojekte zu prüfen haben.

TABELLEN

ZUR BESTIMMUNG DES ROHRDURCHMESSERS AUS DER WASSERMENGE UND DEM GEFÄLLE.

Tabelle I für vollaufende Rohre von der Lichtweite D. u Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde, Q\ Wassermenge in Seknndenlitern.

Gefälle

mm

b = 00 mm

b = 70 mm

b = 80 mm

b = 90 mm

Verhältn.

Spez. a

Ci

Çi

Çi

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

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2,3

2,0

1,8

1,6

1,5

1,4

1,3

1,3

1,2

1,1

1.0

0,9

0,9

0,8

0,7

0,7

0,6

0,6

0,6

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,3

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

0,2

1,60

1,31

1,13

1,01

0,92

0,85

0,80

0,75

0,71

0,65

0,60

0,56

0,53

0,50

0,45

0,41

0,38

0,36

0,34

0,32

0,30

0,29

0,28

0,27

0,26

0,25

0,24

0,24

0,23

0,23

0,21

0,21

0,20

0,19

0,18

0,18

0,17

0,17

0,16

0,16

0,15

0,14

0,14

0,13

0,13

0,12

0,12

0,12

0,12

4,5

3,7

3,2

2,9

2,6

2,4

2,3

2,1

2,0

1,8

1,7

1,6

1,5

1/4

1,3

1,2

1,1

1,0

0,9

0,9

0,9

0.8

0,8

0,8

0,7

0,7

0,7

0,7

0,6

0,6

0,6

0,6

0,6

0,5

0,5

0,5

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0,5

0,5

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,4

0,3

0,3

0,3

0,3

1,73

1,41

1,22

1,09

1,00

0,92

0,86

0,81

0,77

0,70

0.65

0,61

0,58

0,55

0,49

0,45

0,41

0,39

0,36

0,34

0,33

0,31

0,30

0,29

0,28

0,27

0,26

0,26

0,25

0,24

0,23

0,22

0,21

0,21

0,20

0,19

0,19

0,18

0,18

0,17

0,16

0,16

0,15

0,14

0,14

0,14

0,13

0,13

0,12

6,6

5.4

4,7

4,2

3,8

3,5

3,3

3,1

3,0

2,7

2,5

2,3

2,2

2,1

1,9

1,7

1,6

1,5

1,4

1,3

1,3

1,2

1,2

1,1

1,1

1,0

1,0

1,0

1,0

0,9

0,9

0,8

0,8

0,8

0,8

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

0,6

0,6

0,6

0,6

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

1,85

1,51

9,3

7,6

1,31    6,6

1,17

1,07

0,99

0,92

0,87

0,83

0,75

0,70

0,65

0,62

0,58

0,52

0,48

0,44

0,41

0,39

0,37

0,35

0,34

0,32

0,31

0,30

0,29

0,28

0,27

0,27

0,26

0,25

0,24

0,23

0,22

0,21

0,21

0,20

0,19

0,19

0,18

0,18

0,17

0,16

0,15

0,15

. 0,14

0,14

0,14

0,13

5,9

5,3

5,0

4,6

4,4

4,1

3,8

3,5

3,3

3,1

2,9

2,6

2,4

2,2

2,1

2,0

1,9

1,8

1,7

1,6

1.6

1,5

1,5

1,4

1,4

1,3

1,3

1,2

1,2

1,1

1,1

1,1

1,0

1,0

1,0

0,9

0,9

0,9

0,8

0,8

0,8

0,7

0,7

0,7

0,7

0,7

1,96

12,5

1,60

1,38

1,24

1,13

1,05

0.98

0,92

0,88

0,80

0,74

0.69

0,65

0,62

0,55

0,51

0,47

0,44

0,41

0,39

0,37

0,36

0,34

0,33

0,32

0,31

0,30

0,29

0,28

0,28

0,26

0,25

10,2

8,8

7,9

7,2

6,7

6,2

5,9

5,6

5,1

4,7

4,4

4,1

3,9

3,5

3,2

3,0

2,8

2.6

2,5

2,4

2,3

2,2

2,1

2,0

2,0

1,9

1,9

1,8

1,8

1,7

1,6

0,24    1,5

0,23

0,22

0,22

0,21

0,21

1,5

1,4

1,4

1,3

1,3

0,9

0,15

0,14

0,9

Tabelle II für vollaufende und halbgefüllte Rohre von der Lichtweite D. u Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde, ft und ft Wassermengen in Sekundenlitern.

Gefälle

D — 100 mm

D = 125 mm

1) = 150 mm

D = 175 mm

Verhältn. J Spez. «

Qi

Q*

Qi

Qi

Qi

I g»

Q2

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

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1,16

1,06

14,3

13,0

0,98

0,92

0,87

0,82

0,73

0,67

0,62

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0,29

0,28

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0,27

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0,21

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5,0

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1,18

1,10

1,04

0,99

0,88

0,80

0,74

0,70

0,66

0,62

0,59

0,57

0,55

0,53

0,51

0,49

0,48

0,46

0,45

0,44

0,42

0,40

0,39

0,37

0,36

0,35

0,34

0,33

22,5

19,5

17,4

15,9

14,7

13,8

13,0

12,3

2,46

2,13

1,91

1,74

1,61

1,51

1,42

72,5

36,3

22,5

20,8

19,5

18,4

17,4

15,6

14,2

13,2

12,3

11,6

11,0

10,5

10,1

9,7

9,3

11,3

1,40

1,23

10,4

9,8

9,2

8,7

7,8

7,1

6,6

6,2

5,8

5,5

5,3

5,1

1,14

1,07

1,01

0,95

0,85

0,78

0,72

0,67

0,64

0,60

0,58

0,55

4,9    0,53

4,7

0,51

7,8

7,4

7,1

6,8

6,6

6,3

6,2

6,0

5,8

0,32    5,6

0,31

0,30

0,28

1,4    0,27

1,4

1,3

1,3

1,2

1,2

1,2

3,9

3,7

3,6

0,26

0,25

0,24

0,24

0,23

0,23

5,5

5,2

5,0

4,8

4,6

4,5

4,3

4,2

4,1

4,0

0,43

0,42

0,39

2,8 o,31

2,8

2,6

2,5

2,4

2,3

2,3

2,2

0,30

0,29

0,28

0,26

0,26

0,25

0,24

²>1 0,23 ²>1 0,23 ²>° 0,22 2,0 0,21

59,2

51,3

45,9

41,9

38,8

36,3

34,2

32,4

29,6

27,4

25,6

24,2

29,6

25,7

23,0

21,0

19,4

18,2

17,1

16,2

14,8

13,7

12,8

12,1

22,9 ! 11,5 20,5    10,3

18,7

17,3

16.2

15,3

14,5

13,8

13,2

12,7

12,3

11,8

11,5

11,1

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

9,4

8,7

8,1

7,7

7,3

6,9

6,6

6,4

6,2

5,9

5,8

5,6

5,4

5,3

5,2

4,9

4,7

4,5

4,4

4,2

4,1

4,0

3,8

3,7

3,6

3,5

3,3

3,2

3,1

3,0

2,9

2,8

2,7

2,7

Tabelle III für vollaufende und halbgefüllte Rohre von der Licht weite D. u Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde, Qi und Q-i Wassermengen in Sekundenlitern.

Gefälle

V - 200 mm

1) = 225 mm

D = 250 mm

D — 275 mm

Verhältn. Spez. a

Qi

Qi

Q*

Qi

Qi

Qi Qi

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

3,65

2,98

2,58

2,31

2,11

1,95

1,83

1,72

1,63

1,49

1,38

1,29

1,22

1,16

1,03

0,94

0,87

0,82

0,77

0,73

0,70

145,2

118,5

102,7

91,6

83,8

77,6

72,6

68,4

64.9

59,3

54,9

51,3

48,4

45,9

41,1

37,5

34,7

32,5

30,6

29,0

72,6

59,3

51,4

45,8

41,9

38,8

36,3

34,2

32,5

29,6

27,4

26,7

24,2

23,0

20,6

18,8

17.4

16,3

15,3

9,5

9,2

8,8

8,5

8,3

8,0

7,8

7,6

9,6

9,2

8,3

8,0

7,8

7,4

7,1

6,8

6,5

6,3

6,1

5,8

5,7

5,5

5,4

5,2

5,0

4,8

4,6

4,4

4,3

4,2

0,67

0,64

0,62

0,60

0,58

0,56

0,54

0,53

0,52

0,49

0,47

0,45

0,44

0,42

0,41

0,40

0,39

0,38

0,37

0,35

0,33

0,32

0,31

0,30

0,29

3,95

3,23

2,80

2,50

2,28

2,11

1,98

1,86

1,77

1,61

1,49

1,40

1,32

1,25

1,12

1,02

0,95

0,88

0,83

14,5    0,79

27,7    13,9

26,5

25,5

24,5

23,7

23,0

22,3

13,3

12,8

12,3

11,9

11,5

11,2

21,6    10,8

21,1    10,6

20,5

19,6

18,7

18,0

17,4

16,8

16,2

15,7

15,3

14,9

14,5

13,8

13,3

12,7

12,3

11,9

11,5

103,7

97,0

51,9

48,5

91,4

86,8

79,2

73,3

68,6

64,7

61,3

54,9

50,1

46,4

43,4

40,9

38,8

45,7

43,4

39,6

36,7

34,3

32,4

30,7

27,5

25,1

23,2

21,7

20,5

19,4

10,3

9,8

9,4

9,0

8,7

8,4

8,1

7,9

7,7

7,5

7,3

6,9

6,7

6,4

6,2

6,0

5,8

0,75

0,72

0,69

0,67

0,65

0,63

0,61

0,59

0,57

37,0

35,4

34,0

32,8

31,7

30,7

29,8

28,9

28,1

0,56    27,4

0,53

0,51

0,49

0,47

0,46

0,44

0,43

0,42

0,41

0,40

0,38

0,36

0,35

0,33

0,32

0,31

18,5

17,7

17,0

4,25

3,47

3,00

2,69

2,45

2,27

2,12

2,00

1,90

1,73

1,60

1,50

1,42

1,34

1,20

1,10

1,02

0,95

252,1

205,8

178.3

159.4

145.5

134.7 126,0

118.8 112,7 102,9

126,1

102,9

89,2

79,7

72,8

67,4

63,0

59,4

56,4

51,4

95,3

89,1

47,7

44,6

84,0

42.0

79,7

39,9

71,3

35,7

65,1

60,3

56,4

32,6

30,2

28,2

0,75

16,4    0,72

15,9    0,69

44,2

42,6

41,2

15,4

14,9

14,5

14,1

13,7

26,2    13,1

25,0

24,1

23,2

22,4

21,7

21,0

20,4

19,9

19,4

18,5

17,7

17,0

16,4

15,8

15,3

12,5

12,1

11,6

11,2

10,9

10,5

10,2

10,0

9,7

9,3

8,9

8,5

8.2

7,9

7,7

7,5

7,3

7,1

0,67

0,65

0,63

0,62

0,60

0,57

0,55

0,53

0,51

0,49

0,48

0,46

0,45

0,44

0,42

0,41

0,39

0,37

0,36

0,35

0,34

0,33

0,32

0,31

39,9

38,7

37,6

36,6

35,7

34,0

32,5

31,3

30,1

29,1

28,2

27,3

26,6

25,9

25,2

24,0

23,0

22,1

21,3

20,8

19,9

19,3

18,8

18,3

22,1

21,3

20,6

20,0

19,4

18,8

18,3

17,9

17,0

16,3

15,7

15,2

14,6

14,1

13,7

13,3

13,0

12,6

12,0

11,5

11,1

10,7

10,4

10,0

9,7

9,4

9,2

Tabelle IV für vollaufende und halbgefüllte Rohre von der Lichtweite D. u Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde, Q\ und Qi Wassermengen in Sekundenlitern.

Gefälle

D = 300 mm

l) = 325 mm

I) = 350 mm

D = 375 mm

Verhältn. Spez. a

Qi Qi

Ql Q2

Qi I Qu

Qi

Q2

1:10 0,10000

1:15    0,06 667

1: 20    0,05 000

1: 25    0,04 000

1: 30    0,03 333

1: 35    0,02 857

1:40    0,02500

1: 45    0,02 222

1: 50    0,02 000

1: 60    0,01 667

1: 70    0,01 429

1: 80    0,01 250

1: 90    0,01111

1:100 0,01000 1:125    0,00800

1:150    0,00667

1:175    0,00 571

1: 200    0,00 500

1: 225    0,00 444

1:250    0,00400

1: 275    0,00 364

1: 300    0,00 333

1: 325    0^00 308

1: 350    0,00 286

1:375    0,00267

1: 400    0,00 250

1: 425    0,00 235

1: 450    0,00 222

1: 475    0,00 210

1:500    0,00200

1: 550    0,00 182

1: 600    0,00167

1: 650    0,00154

1: 700    0,00 143

1: 750    0,00133

1: 800    0,00125

1: 850    0,00117

1:900    0,00111

1: 950    0,00 105

1:1000 0,00 100

1:1100 0,00091 1:1200 0,00083 1:1300 0,00 077 1:1400 0,00071 1:1500 0,00 066

4,53

3,70

3,20

2,86

2,62

2,42

2,26

2,14

2,03

1,85

1,71

1,60

1,51

1,43

1,28

1,17

1,08

1,01

0,96

0,91

0,86

0,83

0,79

0,77

0,74

0,72

0,70

0,68

0,66

0,64

0,61

0,59

0,56

0,54

0,52

0,51

0,49

0,48

0,47

0,45

0,43

0,41

0,40

0,38

0,37

0,36

0,35

0,34

0,33

488

244

CO tH

4,14

3,58

398

345

308

282

261

5,63

199

172

154

141

130

4,36

3,77

3,37

3,08

05 H I> CO O CO CO H h ^ CO CO

I-¹    H    K)    M    M

•a    cd    o    ►    to

O    05    CO    H    Ol

15

14

14

13

13

12

12

0,44

0,42

0,41

0,39

0,38

0,37

0,36

36

35

34

33

32

31

30

12 0,35 29 11 0,34 I 28

£££££ £ S £ £ ä o o “ Eo g £ g SSS £ g 8 £ $ g g g> $ » ê S & 2 gggää £ $ £ 8

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 ‘    0,36

244

230

218

199

184

172

163

154

138

126

117

109

103

98

93

89

86

82

122

115

109

100

92

86

81

77

69

63

58

55

51

49

47

45

43

41

80    40

77

75

73

71

69

66

63

61

58

56

55

53

51

50

49

47

45

43

41

40

39

37

36

35

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

315 157 295 147 278 139 264 132 241 120

39

37

36

35

35

33

32

30

29

28

27

26

26

25

24

23

22

21

21

20

19

19

18

18

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

Tabelle V für vollaufende und halbgefüllte Rohre von der Lichtweite D. u Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde, und Q$ Wassermengen in Sekundenlitern.

Gefälle

H r= 400 mm

I) = 425 mm

I) — 450 mm

D - - 475 mm

Verhältn.

Spez. a

u \ Qi

Ql

<?2

1:10 1:15 1:20 1:25 1:30

0,10 000 0,06 667 0,05 000 0,04 000 0,03 333

0,02 857 0,02 500 0,02 222 0,02 000 0,01 667

1 :    70    0,01    429

1:    80    0,01    250

1:90 1:100 0,01 000 1:125    0,00 800

1:150    0,00 667

1:175    0,00 571

1:35 1:40 1:45 1:50 1:60

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40

Tabelle VI für vollaufende und halbgefüllte Rohre von der Lichtweite D. u Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde, Qi und Qi Wassermengen in Sekundenlitern.

Gefälle

D = 600 mm

D 550 mm

D = 600 mm

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Verhältn. Spez. a

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Qi Qi

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92

Tabelle VII für vollaufende und halbgefüllte Rohre von der Lichtweite D. u Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde, Qi und Q-î Wassermengen in Sekundenlitern.

Gefälle

D = 700 mm

D = 750 mm

D = 800 mm

D = 900 mm

Verhältn.

Spez. a

Qi Qi

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Qi Qi

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1:35 1:40 1:45 1:50 1 :60

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1:150 1:175 1:200 1:225 1:250

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264

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247

240

233

227

221

Tabelle VIII für vollaufende und halbgefüllte Rohre von der Lichtweite D.

u Geschwindigkeit in Metern pro Sekunde, Q\ und Qo Wassermengen in Sekundenlitern.

Gefälle

D = 1000 mm

D = 1100 mm

D — 1200 mm

Verhältn.

Spez. a

Qi

Ç2

Qi

Qi

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1:10 1:15 1:20 1:25 1: 30

1:35 1:40 1:45 1:50 1 :60

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1:100

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1 :275 1:300 1:325 1:350 1:375

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1:550 1:600 1:650 1:700 1:750

1:800 1:850 1:900 1:950 1:1000

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0,01 429 0,01 250 0,01111 0,01000 0,00 800

0,00 667 0,00571 0,00500 0,00 444 0,00 400

0,00 364 0,00 333 0,00308 0,00 286 0,00 267

0,00 250 0,00 235 0,00 222 0,00 210 0,00 200

0,00 182 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

10667

8710

7543

6747

6159

5702

5334

5029

4770

4355

4032

3771

3556

3373

3017

2754

2550

2385

2249

2133

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

13474

11002

9528

8522

7780

7203

6737

6352

6026

5501

5093

4764

4492

4261

3811

3479

3214

3013

2841

2695

2,01

1,93

1,85

1,78

1,72

1,67

1,62

1,57

1,53

1,49

1,42

1,36

1,31

1,26

1,22

1,18

1,14

1,11

1,08

1,06

1,01

0,96

0,92

0,89

0,86

0,83

0,81

0,79

0,77

2034

1948

1871

2,27

2,18

2570

2460

1400

1352

1309

1270

1235

1202

1171

1117

1069

1027

990

956

926

898

873

850

828

790

756

726

700

676

655

635

617

601

700

676

655

635

617

601

586

558

535

514

495

478

463

449

437

425

414

395

378

363

350

338

327

318

309

300

0,75 [    586 I 293

1,90

1,83

1,78

1,72

1,67

1,63

1,59

1,51

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

1803

1742

1687

1636

1590

1548

1509

1438

1377

1323

1275

1232

1193

1157

1124

1094

1067

1017

974

936

902

871

CO CO t-H 05 CO D-

2,09

2,01

1,95

1,88

1,83

1,78

1,73

1,69

2364

2278

2200

2131

2067

2009

1955

1906

719

689

662

638

616

596

579

509

487

468

451

436

H H H t-T t-T

1,33

1,29

1,26

1,22

1,19

1,14

1,09

1,05

1,01

0,97

1817

1740

1671

1611

1556

1507

1462

1420

1385

1348

1285

1230

1182

1139

1100

6737

5501

4764

4261

3890

3601

3369

3176

3013

2751

2547

2382

2246

2131

1906

1740

1607

1507

1420

1348

1285

1230

1182

1139

1100

1065

1034

1004

978

953

909

870

836

805

778

753

731

710

691

674

642

615

591

569

550

CO

422

0,94

1065

533

-O -O

Ox

05 CO I> O 05 CO

377

0,91

0,89

0,86

0,84

1033

1004

CO CO t>- »O 05 05

517

502

489

476

Sachregister.

(Die Ziffern bedeuten die Seiten.)

---nach Intze 387.

476.

A.

Abessinierbrunnen 320.

Abflußbeiwert 126.

Abflußhöhe 126.

Abhorchen von Leitungen 480.

Ablagerung zum Zwecke der Wasserreinigung 335.

Abmessungen von Rohren 400, 403, 408.

Absenkung, Verhältnis zwischen Brunnendurchmesser, — und Ergiebigkeit 152.

Absenkungsfläche 145.

Absenkungskurve 145.

Absitzbecken 367.

Absolute Feuchtigkeit 63.

Absturzschacht 240, 416.

Absturzstrecke 411, 413, 416.

Abteufpumpen 443.

Aggressivität des Wassers 49, 372, 393, 394.

Aggressive Kohlensäure 373.

Amerikanische Zisterne 278.

Ammoniak, Gehalt des Wassers an — 47.

Anleitung für die Einrichtung, den Betrieb u. die Überwachung v. Wasserversorgungsanlagen 174, 471.

Anreicherung des Grundwassers im großen 329.

Anreicherungsgraben 328.

Anschlußschelle 457.

Aquädukt 412, 414, 417.

Arbeitsdruck (der Filter) 340.

—, Regulierung des —s 348.

Arbeitsgeschwindigkeit (der Filter) 340.

Arbeitsleistung der Pumpstation

258.

Armaturen des Rohrnetzes 446.

Artesische Bohrlöcher, Wirkungsweise der —n —, 155.

Artesisches Wasser 82, 89.

--, Gewinnung von —m —,

327.

Ast (Heberleitung) 199.

Atmidometer (Atometer) 71.

Auflagerring für Hochbehälter 386.

—, spannungsloser 387.

Aufspeicherung, Anlagen zur — des Wassers 378.

Ausflußmenge, Bestimmung der — aus Getäßen 201.

Ausgleichsbehälter 241.

Automatische Pumpwerke 243.

B.

Bachkreuzung 418.

Baggerung von Brunnen 312. Bahnkreuzung 420.

Bakterien, pathogene 50. Bakteriologische Untersuchung des Wassers 53, 56, 341, 342. Bastardpumpe von Jakobi 371. Behälter, Auflagerung des —s 386, 389.

—,---— Smreker 388.

—    auf Unterbau 243, 378, 385.

—    aus Eisen 378, 385.

--Eisenbeton 378, 381, 385.

—    Anordnung der Rohrleitungen der — 381, 382, 390.

—, eingebaute 378.

—    mit Kugelboden 386.

—    Wasserdichtheit der — 381.

—    Wassertiefe der — 378. Beharrungszustand 145.

—, Ermittlung des —es 163. Beiwerte z. Bestimmung der Depressionskurve 165. Bergfeuchtigkeit 60. Bestandteile, gelöste — des Wassers 46.

Betonringe f. Hausbrunnen 310. Betonrohr 392, 394, 411.

Betrieb der Anlage 174, 180, 471,

Betriebsform 27, 30, 261, 265, 269.

—, Einfluß der — auf die fluktuierende Wassermenge 34, 269.

Betriebskosten 263, 443.

Betriebskräfte (Motoren) 424.

Bevölkerung, Zunahme der — 18, 36, 171.

Bevölkerungszunahme, Berechnung der — 39.

Bewegung des Wassers in offenen und geschlossenen Leitungen 180.

Bewegungswiderstände bei Rich-tungs- und Querschnittsänderungen 189.

Bleirohr 394, 414, 417, 458, 463.

Bodenfeuchtigkeit 60, 63, 64, 78.

Bodenwasser 58.

Bohrbrunnen 310, 320.

Bohrloch artesisches, Wirkungsweise der —n Bohrlöcher 155.

Bohrlochpumpe 442.

Bohrrohr 321.

Braschmannsche Formel 125.

Brunnen 296, 310.

—, gemauerte 312.

—, Wirkungsweise in unbewegtem Grundwasser 144.

—, — im Grundwasserstrom

147.

Brunnendurchmesser, Verhältnis zwischen —, Absenkung und Ergiebigkeit 152. Brunnenkammer 290. Brunnenkranz 312.

Brunnenrost 312. Brunnenständer 448, 469. Brunnenstube 290.

47.

43.

482.

47.

48.

481.

C.

Caisson 317.

Chemische Beschatfenheit des Wassers 46.

— Untersuchung--55.

Chlor, Gehalt an — 47. Chlormagnesium, Gehalt an —

D.

Dampfmaschine 424,432,435,437. Dampfquelle 86. Dampfstrahlpumpen 428. Dampfturbine 424, 438. Darcysches Gesetz 142. Delphinpumpwerk 243. Depressionsfläche 145. Depressionskurve 145. Destilliertes Wasser 106. Dichtigkeit (Regen) 66. Dichtigkeitsprobe von Heberleitungen 319.

Dichtungseiniage für Flanschenrohre 402.

Dieselmotor 425, 440. Differentialpumpe 422. Dilatationsstück 319, 390, 418. Distriktswassermesser 479. Doppelfilter 354.

Doppelmuffe 402, 447, 463, 481. Drainleitung 296, 298. Drillingspnmpe 422, 439, 440. Druck, artesischer 82.

—, dynamischer 44.

—, statischer 44.

Druckerhöhung (im Brandfalle)

Druckfläche 82, 272. Druckgefälle, Linie des — s 272. Druckhöhe, dynamische 44, 258, 478.

—, erforderliche 40.

—, wirtschaftlicher Einfluß der Vergrößerung der — 41. Druckkote 272.

Druckkurve 44.

Druckleitung 198, 230, 264, 392, 414, 422, 432.

Drucklinie, Gleichung der — 194. — in Heberleitungen 226. Druckluftheber 428. Druckpumpen 233, 260, 434, 435. Druckregulierung 236.

—, Apparat zur — 238. Druckverlust (Wassermesser) 481,

Druckwasser 96.

Druckwindkessel 244, 422, 478. Druckzone 44, 120, 172, 214, 234, 254.

Ducker 414, 417.

Dünenwasser 62, 92.

—, Gewinnung von — 297.

—, Versorgung durch — 118. Durchflußbeiwert 142.

—, direkte Ermittlung des —s 166.

Durchflußmenge, Bestimmung der — von Grundwasserströmen 157.

Durchgangsbehälter 384. Durchlässigkeit 63, 151. Durchlässigkeitsbeiwert 142. Durchlässige Schichten 63. Durchlaufhahn 465.

Durchmesser, wirtschaftlich günstigster — 265.

Durchwachsen (Filter) 335.

E.

Eichhahn 469.

Einfrieren (Wassermesser) 484. Einlaßvorrichtung (Filter) 348. Einrichtung von Wasserversorgungsanlagen 174, 177. Einsteigschacht 291, 307, 348, 411, 413.

Einstrahl - Hauptwassermesser 491.

Einzugsgebiet 57, 83, 115.

, Eisen, Gehalt des Wassers an —

Eisenverbindungen, huminsaure

Ejektor 428.

Elektromotoren 426, 440, 442. Empfindlichkeit (Wassermesser)

Endbehälter 241.

Enteisenung 360, 377.

— durch Belüftung 361.

--Regenfall 361, 362, 365.

--Riesler 361, 363, 365.

Enteisenungsanlage, Beispiele ausgeführter —n 367.

—, geschlossene 361, 370.

—, offene 361, 362.

Enthärtung des Wassers 360, 377. Entlastungskasten 417. Entlüftung von Leitungen 414, 415, 449.

Entlüftungsschacht 414. Entnahme aus Seen 287.

Entnahme aus künstlichen Sammelbecken 289.

— von Oberflächenwasser 280.

Entnahmegebiet 149, 151.

Entnahmegrenze 149.

Entnahmevorrichtung für Flußwasser 282.

Entsäuerung des Wassers 372.

Entwicklungsfähigkeit der Bauglieder 172.

Erdbehälter 243, 378.

Ergiebigkeit, Verhältnis zwischen Brunnendurchmesser, Absenkung und — 152.

Erhebungshöhe, kapillare 58, 60.

Erneuerung der Anlage 476.

Erscheinungsformen des Tag-und Grundwassers 81.

Erweiterung der Anlage 476.

Erzeugung von Grundwasser 328.

Evaporimeter 71.

Explosionswasserheber 429.

F.

Falleitung 197.

Fallrohr 242, 382, 390, 417. Fassungsanlage f. Grundwasser 225.

—    — vorübergehende Grundwasserhaltung 332.

—, Wirkungsweise der horizontalen —n 153.

Fassungsanlage, Wirkungsweise der vertikalen —n 144. Fassungsschacht für Flußwasser 283.

Festigkeit zylindrischer Rohre 394.

Feuchtigkeit, absolute 63.

—, relative 64.

—, spezifische 63.

Filter, Brunnen- 321, 322.

—    (zur Wasserreinigung) 335,339. —, Arbeitsdruck des — s 340,

342.

—, Arbeitsgeschwindigkeit des —s 340.

—    von Puëch-Chabal 355.

—, Wasserhöhe im — 348.

—, nicht überstautes — 356. Filteranlagen, Beispiele von —

343.

Filterbecken, Anordnung und Größe der — 343.

Filterbett 345.

Filterdruck 340, 342, 362.

84.

49.

Gasmotoren 425, 439, 440.

—, Brennstoffe der — 425.

Gaspumpe 429.

Gefällsbrechpunkt (Grundwasser)

97, 98.

Gefällsleitung 198.

Gegenbehälter 241.

Genauigkeit (Wassermesser) 481.

Geothermische Tiefenstufe 54.

Gesamthärte 45.

Geschwindigkeit des Wassers in Rohrleitungen 204.

—, Ermittlung der — bei Grundwasserströmen 157, 158.

— wirtschaftlich günstigste —

205, 265.

Geschwindigkeitsbeiwert 181.

Geschwindigkeitsmesser 489,494.

Gespanntes Wasser 82.

Geysir 86.

Graben zur Wassergewinnung 297.

Handbuch der Ing.-Wissensch. HI. Teil. 3. Bd. 5. Aufl.

256.

Grundwasserfassungsanlagen, Wirkungsweise der — 139.

Grundwassergang 84, 477.

Grundwasserhaltung, vorübergehende 332.

Grundwasserhorizont 82.

Grundwasserhorizontale 133.

Grundwasserisohypse 133.

Grundwasserprofil 82.

Grundwasserscheide 83.

Grundwasserschwankungen 84.

Grundwasserspiegel 82.

Grundwasser Stockwerk 82.

Grundwasserstrom, Ermittlung der Geschwindigkeit des —s 157.

—, Längenprofil des —s 82.

—, Mächtigkeit des —s 82, 151.

Grundwasserträger 82.

Grundwasserwelle 82.

207.

Filtergeschwindigkeit 340, 342, 356, 359, 362.

—, Regnlierung der — 348. Filterhaut 336, 337, 339, 356. Filterkorb, beweglicher 323. Filterpumpen 233.

Filtertrommel 357.

Filtration, Kosten der — 354.

—, natürliche 102, 118.

Fitting 463.

Flanschenrohre, gußeiserne 402. Flügelradwassermesser 489. Fluktuierende Wassermenge 27, 269.

Flußkreuzung 414, 418. Flußwasser, natürlich filtriertes 102, 118, 305.

—, Versorgung durch — 106. —, Zusammensetzung des —s 107. Fluß Wasserwerk 170.

Förderhöhe, manometrische 258,

259.

Formstücke gußeiserner Leitungen 405.

Fußventil 318.

Futterrohr 321.

G.

Gang des Grundwasserspiegels

Gartenhahn 469.

Gartenhydrant 469.

Gase, Gehalt des Wassers an —n

Grundeis 282.

Grunderwerb bei Wasserwerken 171, 256.

Grundsätze für Anlage und Betrieb von Wasserwerken 178.

— für die Reinigung von Oberflächenwasser durch Sandfiltration 341.

Grundwasser, Aufspeicherung von — 306.

—, Aufsuchen von — 121.

—, Definition des — s 61, 62.

—, Entstehung des —s 77.

—, Erscheinungsformen des —s 81, 131.

—, Erzeugung von — 80, 328.

—, Gewinnung von — 296.

—, Nachweis der Bewegung des -s 83.

—, Temperaturschwankungen des — s 54, 116.

—, Untersuchung des —s 55.

—, Versorgung durch ■— 115.

—, Wechselwirkung    zwischen

Tag- und — 93.

Grundwasserfassung,Ausführung von —en 225, 257.

—, Betrieb der — 477.

—, Leistungsfähigkeit der —

Grundwasserwerk 170.

! Gruppenversorgung 219, 253. Gußeiserne Rohre 212, 392, 394, 397, 458.

--, Wandstärke von —n — n

212, 398, 400, 403.

H.

Härte des Wassers 45. Härtegrad 45, 46.

—, Schwankungen der —e 117. Hähne, selbstschließende 466. Hagel 64, 65.

Haupt-Absperrhahn 465, 483. Hauptbehälter 241.

Haupthahn 456, 457. Hauptsammelstube 291, 307. Hausbehälter 173, 236, 253. Hausbrunnen 310.

Hausfilter 19, 334. Hausleitungen, Ausführung der — 45a

Hausznleitungen 456. Heberleitung 199, 225, 228, 257, 318, 447, 477.

—, Dichtigkeitsprobe der — 319. —, Gefälle der — 257.

—, Geschwindigkeitinder—257. —, Verlegen der — 319. Heberschenkel 199.

Heberventil 318, 319. Heberwirkung 199.

Hebewerke, Betrieb der — 477. Hebung des Wassers 420, 426. — nach verschiedenen Druckzonen 234.

Hebungsarbeit, Teilung der — 233.

Hilfsmuffe, Reuthersche 402, 453.

Hochbehälter, allgemeine Anordnung der — 241.

—, Aufgabe des —s 243.

—, Betrieb des —s 478.

—, Höhenlage des — s 244.

—, Inhalt des —s 268.

—, örtliche Lage des —s 244. Hochdruckkreiselpumpe 423, 438. Hochdruckleitung 170. Hochquellenleitung 114, 170, 411, 413, 417, 455.

Höhenlage, Ermittlung der wirtschaftlich günstigsten — der Wassergewinnung 223. Hofhahn 464.

Holzrohre 392.

Hungerquelle 85.

Hydranten 9, 40, 415, 446, 447, 479, 481.

Hydranten ventil 449, 450. Hydraulisches Längenprofil 206, — Querprofil 206, 207.

33

125, 292, 414.

Mikrophon 480.

Mindestsatz 17, 474, 481. Mindestverbrauch 17, 474. Monatlicher Wasserverbrauch 23.

sorgung 261.

Muffenrohre, gußeiserne 399.

Muffenverbindung, bewegliche | profilradius 181. 419.

Prüfungsstation (Wassermesser) 496.

Pulsometer 427. ner Systeme bei gußeisernen Pumpbrunnen 310.

Pumpen 421.

Hydraulischer Eadius 181. Hydraulische Tiefe 181. Hydraulischer Widder 426. Hydrothermische Tiefenstufe 54. Hyetometer 66.

J.

Jahreskurve der Sturzregen 70. Jewellfilter 357. Infiltrationsanlage 329, 331. Infiltrationstheorie 78.

Inhalt des Hochbehälters 268. — von Staubecken 128. Intermittierende Quelle 85.

K.

Kaliberhahn 469, 473.

Kanal, Zuleitungs— 392, 411. Kapillarität 58.

Kapillare Erhebungshöhe 58, 60. — Zwischenräume 59. Kapselwassermesser 488. Keimgehalt des Wassers 50, 53, 55, 341.

Klärbehälter 335. Kleinlebewesen, Gehalt an — 50. Kluftwasser 62.

Kochstein 376.

Kohäsion 58, 195.

Kohlensäure, aggressive 373.

—, freie 49.

--, Ausscheidung der —n —

372.

Koksriesler 363.

Kolbenpumpen 421, 425, 440,442. —, Kolbengeschwindigkeit der— 422, 435.

—, Wirkungsgrad der — 422. Kolbenwassermesser 487. Kondensationsapparat 279. Kondensationstheorie 78. Kontraktionskoeffizient 201. Kosten eines Bohrstranges 212. Kreiselpumpen 423, 424,425, 438, 440, 442, 443.

—, Wirkungsgrad der — 423. Kreislaufsystem bei Eohrnetzen 247, 274.

Kreiswasserleitung 219.

Kreuzung von Flüssen und Bächen 418.

Kröhnkefilter 357.

Kükenhahn 463.

Kugelboden bei Behältern 386. Kulminationspunkt 97, 150. Kupferrohr 461.

L.

Längenprofil des Grundwasserstroms 82.

—, hydraulisches 206, 207.

Lebensdauer von Eohren 393,398, 407.

Leerlauf bei Behältern 382, 390.

Leitsätze über die Versorgung durch Talsperrenwasser 110.

Leitung des Wassers 392.

Leitungen innerhalb des Maschinenhauses 432.

— mit Eigengefälle 197, 264.

---innerem Druck 414.

Linie des Druckgefälles 272.

Lokomobile 424.

Luft, Ansammlung der — in Eohr-leitungen 204.

—, Bewegung der — in Heberleitungen 230, 257.

Luftventil 415, 455.

Lysimeter 73.

M.

Mächtigkeit des Grundwasserstromes 82.

Mammutpumpe 428.

Mangan, Ausscheidung von — 372, 377.

Marmorgries, Filter von — 373. Marmorriesler 374. Maschinenanlage, Eeserve der —

260.

Meerwasser, Verdampfung und Kondensation von — 279.

Messung, direkte — des Grundwasserspiegels 133.

— von Wassermengen durch Schwimmer 124.

----durch Überfall 124,291.

-----mitEegistrierung

Motoren 424.

—, Wahl der — zur Wasserver

—, deutsch normale 212, 399. Muffenverbindungen verschiede-

Eohren 401.

Muffenverbindungen von Stahlrohren 407, 408.

N.

Naßläufer (Wassermesser) 484, 490, 492.

Natürliche Filtration 102,118,305. Nebel 64.

Nebensammelbrunnen 228. Nichtkapillare Zwischenräume 59. Niederdruckkreiselpumpen 423, 442.

Niederschlag in Eohrleitungen 203.

Niederschlagsgebiet 81, 83. Niederschlagshöhe 65, 126. Niederschlagsmenge 65. Niederschraubhahn 463.

Niveau, piezometrisches 82. Normalflansche 402.

Normalmuffe, deutsche 399. Nortonbrunnen 320.

O.

Oberflächenwasser,Entnahme von — 280, 477.

Ombrograph 66.

Ombrometer 66.

Opalisieren des Wassers 360, 361, 362, 365.

Ozon, Wasserreinigung durch — 374.

Ozonisierungsanlage 375.

P.

Partialwassermesser 487. Periodisch fließende Quelle 85. Permutitverfahren 376. Physikalische Beschaffenheit des Wassers 45.

Piezometrisches Niveau 82. Plungerpumpe 421, 435, 437, 440. Pluviometer 66.

Poren 59.

Porenvolumen 59.

—, freies 63.

Privatwasserverbrauch 6, 12. Profile ausgeführter Zuleitungskanäle 412.

Profil (Druckleitung) 414.

394,

439.

Pumpstation 230.

—, Anordnung der — 258. —, örtliche Lage der — 231. Pumpversuch 161, 477. Pumpwerk 230.

—, automatisches 243.

Q-

Quantitätsversuch, Ausführung des —s 161, 477.

Quelle an Abhängen, Fassung v. —n-- 294.

—    aufsteigende, Fassung von —n —n 292.

Quellen, Anfsuchen von — 121.

—, Bestimmung der Ergiebigkeit von — 128.

—    durch Gasdruck 86.

—, Erscheinungsform der — 85.

—, geringste Ergiebigkeit von — 129.

—, intermittierende 85.

—, konstant fließende 85.

—, mittlere Ergiebigkeit der — nach Paramelle 130.

—, periodisch fließende 85.

Qnellenregime 88.

Quellenschacht 290.

Quellerschließung 290.

Quellfassung 290.

Quellwasser, Eigenschaften des —s 114.

—, Schwankungen der Ergiebigkeit des —s 115.

—, Versorgung durch — 114.

Quellwasserwerk 170.

Querprofil, hydraulisches 206, 207.

R.

Rammbrunnen 320. Rauhigkeitsbeiwert 186. Rauhreif 64. Raumwassermesser 488. Regen 64.

—, Dichtigkeit von — 66. Regenhöhe 65, 67. Regenkarte 66.

Regenmenge 68. Regenmesser 66. Regenschreiber 66. Regenwasser 65, 105.

—, Beimengungen im — 65. —, Gewinnung von — 277. Regime der Quellen 88.

Registrierapparat (Überfallmessung) 125.

Reibungskoeffizient 181.

Reif 64.

Reinigung von Rohren 480. Reinwasserbehälter 233.

Relative Feuchtigkeit 64. Ringbrunnen 326.

Ringleitung (Rohrnetz) 248. Rieselung (Enteisenung) 361. Riesler 363.

—, Anordnung und Wirkungsweise des —s 365.

Rohr aus Beton 392, 394, 411. --Blei 394, 414, 417, 458,463.

—    — — mit Zinnmantel 458. --gebranntem Ton 393, 411,

417.

--Gußeisen 212, 392, 394,

397, 458.

--Holz 392.

--Kupfer 461.

--Schmiedeeisen 392,

407, 458, 463.

--Stahl 392, 407, 458, 463.

--Stein 394.

—, Baulänge von —en 394, 403, 407.

! —, geschweißtes 407.

—, gußeisernes — mit Stahl-ringen 407.

Rohrbruch 7, 248, 402, 479, 481. Rohrbrunnen 310, 320. Rohrbürste 480.

Rohrleitungen, Berechnung von

—    203.

—    der Wasserhebungsanlagen 431.

—, Niederschläge in — 203.

—, Tabellen zur Berechnung von

—    503.

—, Verlegung von — 409.

—, Widerstände bei der Bewegung des Wassers in — 180. —, Zuwachsen von — 204. Rohrnetz, Anordnung des —es 247.

—, Ausrüstung des —es 446.

—, Betrieb des —es 479.

—, Leistungsfähigkeit des —es 270.

Rohrreinigungsapparat 480. Rohrschelle 463.

Rohrstrang, Kosten eines —es

| 212.

Rohrverlegung 409.

Rohrverlegung, gleichzeitige — von Gas-, Wasser- und Entwässerungsleitungen 168. Rückschlagklappe 382, 455.

S.

Sättigungsdefizit 64. Sättigungspunkt 64.

Salpetrige Säure, Gehalt des Wassers an —r — 47. Sammelbrunnen 225, 228, 258, 317.

Sammelkammer 290. Sammelkanal 296, 301. Sammelrohr 296, 299. Sammelstollen 296, 305. Sammelstube 290.

Sandfang 300.

Sandfilter 339.

Sandplattenfilter, Wormser — 359.

Sandschicht, Stärke der — bei Filtern 342, 345.

Sandwäsche 352, 367.

Sauerstoff, aktiver 374.

—, freier 49.

Saughöhe 199, 230, 258, 423, 436,

Saugleitung 199, 225, 230.

—, Anordnung von —en 258, 318, 422, 431, 432, 477, 478. —, Verlegen der — 319. Saugwindkessel 422, 431. Saugwirkung 199. Schachtbrunnen, gemauerte 310. —, eiserne 315. Scheibenwassermesser 488. Scheitel der Heberleitung 199.

Schenkel--199.

Schichtquelle 88, 90. Schichtwasser 62.

Schieber 446, 479, 481.

— mit Wassertopf 447. Schieberkammer, Anordnung von —n 382.

Schieberventil 466. Schlammauslaß 414. Schlammkasten 414, 415. Schmiedeeiserne Rohre 392, 394, 407, 458, 463.

Schnee 64.

—, Temperatur des —s 65. Schneetiefe, spezifische 65. Schnellfilter 356.

Schuttquelle 88.

Schutzbezirk 57,114,116,176,257.

Steinzeugrohr 393.

Steinzylinderfilter nach Kurka Überlaufquelle 88.

Überpumpstation 235, 241. Überschiebmuffe 402.

Stoßheber 426.

Straßenbrunnen 446, 453.

—, Wasserabgabe durch — 173.

Straßenkappe 447, 448, 450, 456. i Undurchlässige Schichten 63.

Schutzrohr (Schieberspindel) 447, j Stützschicht bei Filtern 345, 346. Unterflurhydrant 447.

Stundenverbrauch 24.

—, größter 26.

Sturzregen 69.

—, Jahreskurve der — 70.

Ventilzapfhahn 464. Talsperre, Vorarbeiten zur Er- Venturimesser 486.

richtung von —n 126.

Talsperren, Zusammenstellung bestehender — 112.

Verdampfungsziffer 436, 439. Verdunstung 70.

—, Einflüsse auf die — 72. Verdunstungshöhe 71. Verdunstungsmesser 71. Temperatur des Wassers 45, 53, Verlegungvon Rohrleitungen409.

55, 109, 116, 204.

Thermalwasser 54.

Tiefenstufe, geothermische 54.

— , hydrothermische 54.

Tonrohr 393, 411, 417.

Tressengewebe (Brunnenfilter)

323.

Verbundmaschine 424, 435, 436,

Verbundwassermesser 494.

Versickerung des Wassers 73. Versickerungsmesser 73. Versickerungstheorie 78. Versorgung durch mehrere Wasserbezugsquellen in verschiedener Höhenlage 221. (Wassermesser) Versorgungsgebiet, Höhenlage des —es 214.

Versorgungsdruck, bürgerlicher 40, 216.

Verstopfung der Rohre 480. Versuchsbrunnen, Betrieb des —s 161.

—, örtliche Lage des —s 162. Verteilung des Wassers 446. Verteilungsbehälter 241. Verteilungsnetz, Beispiele von —en 250.

—, Entwurf des —es 271. Verwerfungsquelle 88. Volumeffekt von Pumpen 259, 263, 422, 436, 438, 477. Volumenmesser 473, 487, 488. Vorarbeiten, Aufgaben der — 120.

456.

Schwankungen des Grundwasserspiegels 84.

Schwefelwasserstoff im Wasser

48.

—, Entfernung des —es 361.

Schwerlinie (Rohrnetz) 248.

Schwimmbagger (Filterreinigung) 352.

Schwimmerhahn 468.

Schwimmermessung 124.

Schwimmerventil 348.

Seewasser aus natürlichen Seen, Versorgung durch — 108.

—, natürlich filtriertes, Versorgung durch---118.

—, Temperatur des —s 109.

Selbstschließende Hähne 466.

— Ventile 467.

Sicherung der Wasserbezugsquelle 53, 57.

Sickerkanal 296, 298.

Sickerwasser 62.

Sickerwassermengen, Einflüsse auf die — 76.

Soffioni 86.

Spaltenwasser 62.

Spaltquelle 88.

Spannung des Wassers 82. Spezifischer Druck 194. Spezifische Ergiebigkeit 158.

—    Feuchtigkeit 63.

—    Schneetiefe 65.

Spezifischer Wasserverbrauch 6,

12, 18.

Springbrunnen 9, 202. Spundrohr (Streifrohr) 454, 480. Stahlrohr 392, 407, 458, 463. Standrohr 236, 382, 415.

—    (Hydrant) 450, 451, 469.

—    zur Grundwassermessung 133. Standrohrwassermesser 496. Staubecken, Inhalt von — 128. Steighöhe des Wassers 82.

—    freier Wasserstrahlen, Bestimmung der--- 202.

Steigrohr 242, 382, 390. Steinrohr 394.

359.

T.

Tabellen zur Berechnung von Rohrleitungen 503. Tagesverbrauch 6, 23, 474. Tagwasser 58, 257.

—, Entstehung des —s 77.

—, Erscheinungsform des —s 81. —, Untersuchung des -—-s 55.

—, Versorgung durch — 105.

—, Wechselwirkung zwischen — und Grundwasser 93.

Talkreuzung 414, 417.

j Talsperrenwasser,    Versorgung j

durch — 110.

Tandemmaschine 424.

Tau 64.

Taupunkt 64.

Teilkasten 454. Teilstromwassermesser 487.

Trockenläufer 484, 490, 491.

Trommelfilter (Kröhnke) 357. Tübbing 310.

U.

Udometer 66.

Überdeckung von Rohren 409. Überfall zur Messung v. Wasser

mengen 124, 291, 414. Überflurhydrant 447, 451, 469. Überlauf (Hochbehälter) 235, 242, 382, 390.

Überwachung von Wasserwerksanlagen 174, 472.

Unterhaltung von Wasserwerksanlagen 476.

Untersuchung, bakteriologische — des Wassers 53.

, chemische — des Wassers 55. -, besondere — von Tag- und Quellwasser 123.

V.

Vagabondierender elektrischer Strom 410.

Vakuumrieselung 373. Venetianische Zisterne 277. Ventilbrunnen 453. Ventilluftschraube 454. Ventilrohrschelle 457.

Verästelungssystem (Rohrnetz)

247.

437.

Verlusthöhe 126.

Vorarbeiten, Beispiel der Durch- Wasserentnahme aus oberirdischen Wasserläufen 280.

— zur Errichtung einer Talsperre--Seen 287.

j — durch Straßenbrunnen 173.

| —, unbeschränkte 172.

Wahl des Wassers 175.

— der Wasserbezugsquelle 105.

Wandscheibe 464.

Wasser, aggressive Eigenschaften des —s 49.

—, Ammoniakgehalt des —s 47.

—, artesisches 82, 89.

—, Auftrieb des —s 82.

—, Bestandteile, gelöste des —s 46, 55, 135.

—, chemische Beschaffenheit des —s 46.

—, Chlorgehalt des —s 47.

—, destilliertes 106.

—, Eisengehalt des —s 47.

—, Gehalt des —s an Gasen 49.

—, Härte des —s 45.

—, Härtegrade des —s 45, 46.

—, physikalische Beschaffenheit Wassermesser 6, 12, 16, 414, 456, des —s 45.

—, Spannung des —s 82.

—, Steighöhe des —s 82.

—, Temperatur des—s 45,53, 55,

109, 116, 204.

—, Untersuchung des —s 55.

Wasserabgabe, Art der—16,172,

473.

483.

Vorbecken (Enteisenung) 367.

Vorpumpen 233, 260, 434, 435. Wasserepidemie 51.

Vorschriften für die Ausführung Wasserführende Schichten 63. und Veränderung von Wasser- Wassergehalt der Luft 63. leitungsanlagen innerhalb der    Wassergeld 474.

Gebäude und Grundstücke 459.    Wassergeschwindigkeit    (Rohr

leitungen) 204.

Wassergewinnung, Anordnung ! Wasserturm 243, 378, 385. der — 222.    Wasserverbrauch außerdeutscher

| —, Betrieb der — 477.    Städte 19.

—, Leistungsfähigkeitder—256.    — Schwankungen des —es 19.

Wasserhebung 230.    —, —--im Monat 23.

Wasserhebungsanlagen,Beispiele —>----Tag 23.

von — 431.    —, — — — in den einzelnen

Wasserkapazität 61.

Wasserleitung 170.

. — mit natürlichem Druck 170.

Wasserleitungsbrücke 417.

Wasserlieferung, Verteilung der — auf mehrere Stränge 211.

Wassermenge,Bestimmungder — bei Grundwasserströmen 157.

—, Empfindlichkeit der — 481.

—, Genauigkeit der — 481.

— mit geteiltem Strom 490, 491. Widder, hydraulischer 426.

Widerstand bei der Bewegung des Wassers in Leitungen 180. Widerstandsbeiwert, Bestimmung des —s 141.

führung von — 135.

126.

W.

—    an einzelnen Punkten des Stranges 207.

—    am Ende des Stranges 208. —, gleichmäßige — auf der ganzen

Länge der Leitung 209.

—, gemischte — 210.

—, Gliederung der — 6. Wasserbedarf für Industrie und Gewerbe 6, 9, 14.

--öffentliche Zwecke 6,15,475.

--verschiedene Zwecke 7, 8, 9.

Wasserbezugsquelle, Aufsuchen der — 121.

—, Sicherung der — 53, 57.

—, Wahl der — 105. Wasserentnahme aus künstlichen Sammelbecken 289.

—,----Quellen 128.

—₎---— Tagwassser 124.

—,----Talsperren 126.

—, fluktuierende — 27, 269.

473, 479, 481.

— an Standrobren 496.

—, Beispiele von Flügelrad- 490. —, bewegte 485, 487.

—, Dauerhaftigkeit der — 481,

—, Druckverlust in dem — 481, 482.

—, Einfrieren der — 484.

--ungeteiltem — 490, 492.

—    nach Faller 492.

—    -Naßläufer 484, 490, 492.

--Prüfungsstation 496.

—, registrierende 292.

—, Registrierung der — 483.

—    Trockenläufer 484, 490, 491. —, unbewegte 485.

—, Venturi — 486.

—, Woltmann — 494. Wassermotor 6, 14, 424. Wasserpferd 259, 263. Wasserpreis 17, 474, 475.

Wasserprobe, Entnahme der — 55, 56, 134, 139. Wasserreinigung, Anlagen zur — 334.

Wasserscheide 81, 83, 130. Wasserschloß 290. Wasserstandsanzeiger 478. Wasserstrahl, Steighöhe freier —en 202.

Wasserstrahlpumpen 367. Wassertiefe in Behältern 378.

Tagesstunden 24.

—, Schwankungen des spezifischen — es 19, 22.

—, spezifischer — 6, 12, 18.

Wasserverlust 6, 15, 456, 475, 476, 479, 484.

Wasserversorgungsanlage, Einrichtung der — 174, 177.

—, Pläne, Bauausführung und Abnahme der — 178.

—, statistische Angaben über —n 119.

Wasserwerk 170.

—, allgemeine Anordnung von —en 251.

—, Kosten von —en 498.

Wasserwerksbetrieb 471.

Wasserzins 473, 474, 500.

Wasserzufluß, beständiger 173.

—, unterbrochener 172.

Wechselwirkung zwischen Tag-und Grundwasser 93.

Wendepunkt,-tangente der Bahnkurve 150.

Widerstandsgesetz für die Bewegung des Grundwassers 140. Windkessel 237, 244, 422. Windmotor 421.

Wirkungsgrad (Pumpen) 422, 423, 427, 429, 431.

Wirkungsradius 151, 152. Wirtschaftlich günstigste Geschwindigkeit 205, 265.

— mit freiem Wasserspiegel 411. -----, Beispiele von —en

59.

Wolken 64.

Woltmannmesser 494.

Z.

Zapfhähne 463.

Zapfständer 467.

Zementverputz, wasserdichter 381, 414.

Zentralhydrant 451.

Zeolith 376.

Ziegelsteinpackung (Riesler) 367. Zirkulationssystem (Rohrnetz) 247.

Zisterne 277.

Zubringerpumpen 233.

Zufluß, beständiger (Wasserabgabe) 173.

—, unterbrochener (—) 172. Zuleitung, Anordnung der — 239, 264.

—, Ausführung der — 392.

—, Betrieb der — 479.

411.

Zusammensetzung des Wassers, künstliche Veränderung der — --56.

Zusatzmittel (Wasserreinigung) 337, 356, 361.

Zuwachsen von Rohrleitungen 204.

Zwillingspumpe 422, 439. Zwischenbehälter 240, 241. Zwischenpumpstation 241. Zwischenräume des Untergrundes

Zwischensammelbrunnen 228. Zwischenschacht (Quellfassung) 291.

Zylindrische Rohre, Festigkeit —r — 394.

Atlas zum

Handbuch des Wasserbaues.

III. Band:

Die Wasserversorgung der Städte.

Fünfte, neu bearbeitete Auflage.

Inhalt der Tafeln.

Band III:

Die Wasserversorgung der Städte.

(Die beigefügten Ziffern bezeichnen die Seiten des Textes, auf denen die Besprechung erfolgt ist.)

Tafel I.

Schaulinien des Tagesverbrauchs im Jahre 1909 der Städte Berlin und Mannheim

23

Tafel II.

Abb. 1 u. 2. Hilfstafeln zur Berechnung von Leitungen »    3. Übersichtskarte des Ruhr- und Wuppergebietes mit den ausgeführten Staubeckenanlagen ....................................

»    4. Übersichtskarte der Wasserversorgung von New-York..............

»    5. Übersichtsplan der Pariser Quellwasserleitungen.................

»    6. Übersichtsplan der zur Wasserversorgung von Königsberg i. Pr. dienenden Stau

teiche

187, 206

112

112

253

253, 302, 411

Tafel III.

Hilfstafel für die Bestimmung von Durchmesser, Druckverlust und Geschwindigkeit nach der

Kutter-Ganguilletschen Formel mit dem Rauhigkeitskoeffizienten h = 0,25 ..... 206

Tafel IV.

Abb. lau. b. Wasserversorgung der Rauhen Alb, Gruppe I .

»    2 a u. b. Zuleitung für die Wasserversorgung von Dublin

»    3. Die Wasserversorgungsanlagen Hamburgs . . .

253, 295

253

254

Tafel V.

Die Wasserversorgung der Stadt Berlin

255

Abb. la—c. »    2 a—c,

* 3 a—e. » 4a—d.

5.

Tafel VI.

Reinigungsanlagen der Altonaer Wasserleitung . Filteranlage des Stralsunder Wasserwerks . . ■ Filter für die Wasserstation Patsch (Brennerbahn)

Filter der Königsberger Wasserleitung.....

Abflußkammer des Filters zu St. Louis (Entwurf)

343

343, 345, 348

343

343, 346, 348 . . 343, 349

Abb. 1-4. » 5a—c. > 6-8.

Tafel VII.

Enteisenungsanlage des Wasserwerks der Stadt Kiel..............

Sandwäsche für die Filter der Enteisenungsanlage in Kiel...........

Anlage zur Reinigung von Grundwasser durch Ozon in Schierstein b. Wiesbaden .

367

367

Tafel VIII.

* « g:

CO h-Ł

.    go    go ca

- t - - I ?? I I

Behälter zu Wiesbaden (Stampfbeton).........

»    » Minden i. W. (Stampfbeton)........

» aus Stampf- und Eisenbeton für 200 cbm Inhalt

»    » Eisenbeton für 500 cbm Inhalt......

Hochbehälter zu Halle a. S...............

»    » Diedenhofen.............

» mit Halbkugelboden und Standgerüst für 520 cbm Inhalt.....389

» zu Mannheim Wasserturm für Szegedin Hochbehälter zu Remscheid

385

385

. 385

386

387

388

388

387

c3

(M

tH

Behälter in Chaillot (Paris)

der Gasanstalt Straßburg i. E......

mit Halbkugelboden für 200 cbm Inhalt

389

389

386

Tafel IX.

Abb.

3S>

1-4. 5a —d.

6    a - c.

7    a—c. 8a u. b.

9.

O r-i rH t—<

Dücker des Verdon-Kanals...............

Dücker mit 4 Rohren unter dem Rhein-Marne-Kanal. . .

Leitung des Cavour-Kanals unter dem Sesiafluß.....

Dücker unter dem Speisegraben der Dora Baltea ....

Dücker bei Grenoble..................

Dücker in der Virginia- und Goldhill-Leitung (Kalifornien)

Zuleitung für Stadt und Bahnhof Sebenico.......

Zuleitung für das Wasserwerk der Stadt Salzburg ....

418

419

419

419

419

.    418

414

250

Handbuch der Ingenieurwissenschaften. III. Teil. Wasserbau. S.Aufl.

Februar

Januar

240000-

220000-

200000 ~

180000"

Al

160000■

140000 -

120000 -

100000

26000 -■

24000 -

22000 -

20000 -

18000 -

16000 A

r4000 -

12000 -

10000 A

Schaulinien des Tagesverbrauchs der Städte Berlin und Mannheim im Jahre 1909

Berlin 1909

Band 3. Tafel 1.

März

April

Mai

Juni

Ju/i

August

September

Oktober

November

Dezember

Maximalverbrauch . 238607 cbm Minimalverbrauch . 116440 „ Durchschnittl. Verbr. 182291 „

^ nj pJlf^ jW

Januar

Februar

Jh

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März

i\

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Mannheim 1909

Ln

N

Nf¹

ddraJu

durchschnittlicher

Verbrauch

April

Mai

Juni

Ju/i

August

September

Oktober

November Dezember

Maximaler Tagesverbrauch 26413 cbm Niedrigster Durchschnittl.

11168

16988

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durchschnittlich er Verbrauch

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BIBLIOTEKA POLilECÎIBieZiA

KRAKÓW

jjîandbucïider IxigernieurwissenscKaften .H.Teil.Wasserb&u. 5t£ Aufl.

Abb .la. 2 .Hilfstafeln zur Here chnungvon Leitung

Abb .1. Werte tou c Lei gegebenem kt mach. der Kutter ' sehen Eormel c-^Jlrfair die Rauhigkeitsgrade I-XŒ .

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2    Mohne

3    Lister

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16    Salbach

17    Seng bach

18    Herbrintjhmiser*

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Die Stau/oeiher, beim. Sammelbecken,sind schmore, die dazugehörigen Mederschlagsgebieie schraffiert dargestellt.

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Abb. 2 . Ermittlung vonvund d aus Qund Jbei Kreisrohren .

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Abb . b. Uebersichtskarte der Wasserversorgung von Kew-Tork.

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Abb.6.

Ueb ersieht splan der znr Wasservers orgruig Königsberg X/Pr. dienenden Stauteiche .

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Die llöhen zah/en beziehen sich aufhörrrwd Jfull.

Abb.5 .Uebersichtsplan. der Pariser Quellwasserleitungen. f

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BIBLIOTEKA POLITEDHiiiGZIâ

KRAKÓW

Hilfstafel

für die Bestimmung von Durchmesser, Druckverlust und Geschwindigkeit nach der Kutter-GanguilleVsehen Formel

mit dem Rauhigkeitskoeffizienten

Handbuch der Ingenieurwissenschaßen. III. Teil. Wasserbau. 5.Aufl.

m=0,25.

Band 3. Tafel III.

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^Handbuch der Ingenieurwissexiscliaften .H. Teil .Wasserbau.. S*î Aufl.

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Zuleitungen und Leitungsnetze .

Band 3.Taf. IV. ^

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Abb. 2b. Längenschnitt der Zuleitung .

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Handbuch der Ingenieuiwissenschaften. III. Teil. Wasserbau. S.Aufl.

Band 3. Tafel K

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Druckleitung. Pro/ektierte Druckleitung.

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Verlag von Wilhelm Engelmann in Leipzig und Berlin

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rHandbucłi der Ingenieurwissenschaften.IE. Teil. Wasserbau .4 Aufl.

Anlagen zur Reinigung des Wassers .

Band 3. Taf.YI.

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Abb. la Lageplan.. M. 1:2000 .

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: Reinigungs-Anlagen der Altonaer Wasserleitung .

Abb .L. Schnitt durch das Klärbecken. M. 1:400.

Abb. 2 a_c Abb. 2¹³ Schnitt A-B . M. 1:200

: Filter-Anlage des Stralsunder Wasserwerks .

Abb.2a Grundriss . M. 1:700 .

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Abb. 3a~e Filter für die Wasserstation Fatsch (Brenner Bahn ).

M.1:200 .

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Abb.4d Querschnitt der Filtermauern.

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Abb. 5 . Abflnsshammer des Filters zu St. L ouis . Entwurf.

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Abb .5a. Grundriss.

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Abb. 6 . Querschnitt nach, l-m des Grundrisses .

Abb. 6 - 8. Anlage

durch Ozoa ia ScMersteia bei Wiesbaden .

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Abb .7. Lsngenschnitt nada der Linie adv des Grundrisses .

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R Gleiehstrommaschinen .

C ^Wechselstrom 2) - Schleuderpumpe- mitFlektromotar. TT= Stei'üisattonstürme .

F“ Grosses Sccmmelrohr.

S = Sddeuderlnltpampeu .

T~ RRockmapparate für Ruft.

JE- Schalttafel.

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Q - Ozonapparate.

W- Rohr für Abwasser .

Abb . 5¹³ Längsschnitt.

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Abb .1. Grundriss des Lüfters und eines Filters .

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R - Retnroasserleitp R-^fbfhzsskanal zur Abführung des Schlammes. 44. L - Rettung xum Füllen der Filter mit Reimoasser.

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Abb.3 . Querschnitt durch das Lüfter gebäude .

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KRAKÓW

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Handbudh der Łigenieurwissensdhaften.. H.. Teil .Wasserbau. 5 Aufl..

Äbb.la"c' Behälter zu Wiesbaden.(Stampfbeton) .

Abb .h Grundriss .

Abb . 2 a d Behälter

Anlagen zur Aufspeiciierung des Wassers . (Behälter ).

Minden. i.W. (Stampfbeton).

Abb.2"¹³ SchnittA-B .

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Abb. 5.

Hochbehälter zu Halle a/S.

Hochbehälter/

Abb .ft 6 .

znRiedenhofen.

Abb .10.

Hochbehälter zu Remscheid.

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rHandbuch der Ingenieurwissenschaften.11. Teil. Wasserbau 5te Aufl.

Abt. 3a Anschlufs des H Rohres a d. Mauerwerk.

Abt.3k Schnitt. A B.

.Band3 .Taf -.IX

Abb.3a‘c

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Abt .2.

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Längen 1:125 000 Höhen 1:2500

Abb.l. Lageplan derDückervon Lauvière und St. Paul

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Abb. 6a-c Leitung des Cavour-Kanals unter dem Sesia-Fluss.

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DiicJcer von St . Pani, Tiefe 32™

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Abt.6?. Ansicht.

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Ansicht des geneigten Rohres.

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Abb. 1-4. D iicker des Verdon-Kanals.

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Att. 5a-d.I)iicker mit 4 Rohren unter dem Rhein-Marne-Kanal,

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Abt. 4d. Horizontales Rohr.

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Abb. 10. Zuleitung für Stadt und Bahnhof Sebenico.

Längen 1: 200 000 . Höhen 1:3000 .

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I Abt .9. Ducker in der Virginia- und Goldhill-Leitung (Californien).

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Abb .11. Zuleitung für das Wasserwerk der Stadt Salzburg .

Längen 1:100 000 . Höhen. 1:3000 . Rohrweite 22,5 cm.

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