Talsperren

Rohwassergewinnung aus Talsperren

Dort, wo die Niederschläge hoch sind und die Siedlungsdichte gering, begann man ab  Ende des 19. Jahrhunderts die nötigen Wasserressourcen für industrielle Ballungsräume in Talsperren zu sammeln. In NRW sind z.B. das Bergische Land oder die Eifel dafür besonders geeignet.
Neben Rohwasserspeicherung für die industrielle Verwendung, den Hochwasserschutz sowie Wahrung einer Mindestwasserabgabe an die Bäche unterhalb der Talsperren hat die Trinkwassergewinnung eine besondere Bedeutung. So sind z.B. im Wupper-Einzugsgebiet über eine Millionen Haushalte direkt von der Trinkwasserbereitstellung durch Talsperren abhängig. Die Trinkwasserverordnung gibt vor, wie die Wasserqualität des Talsperrenwassers nach der Aufbereitung im Wasserwerk sein muss. Um die Aufbereitungskosten so gering wie möglich zu halten, sollte dem Wasserwerk möglichst ein in der Regel kaltes Rohwasser zugeführt werden, das arm an Nährstoffen sowie Mikroorganismen (Plankton, Algen) ist. So kann das Wasserwerk die Einhaltung der Trinkwasserverordnung am einfachsten sicherstellen.

Damit der Talsperrenbetreiber dies gewährleisten kann, versucht er den Wasserkörper so nährstoffarm und voluminös wie möglich zu halten. Wichtigstes Instrument hierfür ist die Wasserschutzgebietsverordnung, die sicherstellt, dass keine unerwünschten Fremdeinträge aus dem Einzugsgebiet  in die Zuläufe der Talsperre gelangen, die die Qualität des Rohwassers negativ beeinflussen. (Auflagen zur Düngung, Gefahrenstofflagerung, Abwasserentsorgung).
„Die Anforderungen an die Qualität des Wassers in einer Trinkwassertalsperre ergeben sich aus der Forderung, dass dieses Wasser so beschaffen sein muss, dass es unter Einsatz normaler Aufbereitungsverfahren (Oxidation, Flockung, Filtration, Entsäuerung, Desinfektion) mit einem hohen Sicherheitsgrad jederzeit zu einem in jeder Beziehung einwandfreien Trinkwasser aufbereitet werden kann.“ (LAWA, „Limnologie und Bedeutung ausgewählter Talsperren in der Bundesrepublik Deutschland“, 1990)
Weiterhin ist der Talsperrenbetreiber dazu in der Lage, durch die technische Ausstattung der Talsperre ein den Anforderungen entsprechendes Rohwasser vorzuhalten. Dabei nutzt er bestimmte Entnahmetiefen um z.B. im Sommer ein kaltes, keimfreies Rohwasser aus einer tieferen Wasserschicht entnehmen zu können.

Im Sommer erwärmt sich infolge der hohen Lufttemperaturen die obere Wasserschicht.  Unter der fast gleichmäßig warmen Oberschicht befindet sich eine Zone, in der die Temperatur mit zunehmender Tiefe sprunghaft abnimmt. Wegen dieser Eigenschaft wird diese Zone als „Sprungschicht“ bezeichnet. Darunter befindet sich der gleichmäßig kalte Tiefenwasserbereich. Das beschriebene Dreischichtgebilde ist relativ stabil, denn die unterschiedlichen Wassertemperaturen führen auch zu unterschiedlichen Dichten, dadurch wird ein Wasseraustausch von unten nach oben erschwert.  Wenn im Herbst die Lufttemperatur sinkt, kühlt sich die warme Oberschicht langsam wieder ab. Jeder Herbststurm wird dann eine vollständige Durchmischung der Wassermassen von oben bis unten bewirken. Der jahreszeitliche Wechsel zwischen stabiler Schichtung und Durchmischung zeigt sich aber nicht nur in der Temperatur, sondern auch in der Wasserqualität.

Die größten Probleme bei der Aufbereitung von Talsperrenwasser werden durch Plankton und Algen sowie deren Stoffwechsel- bzw. Abbauprodukte verursacht. Da die obere Wasserschicht, die die größten Temperaturschwankungen aufweist, auch dem höchsten Lichteinfluss unterliegt, können sich hier Algen besonders gut entwickeln. Sie bilden durch Assimilation Kohlenhydrate. Sauerstoff wird dadurch frei. Sauerstoffliebende Algen dienen wiederum als Nahrungsgrundlage für andere Tiere z. B. tierisches Plankton. Besonders in nährstoffreichen Gewässern kommt es in der warmen Jahreszeit dann kurzfristig zu massenhaftem Auftreten von Algen. Das Wasserwerk kann darauf nur sehr begrenzt und keinesfalls besonders schnell reagieren. Dadurch kann es z. B. zu einer völlig unzureichenden Planktonelimienirung kommen.

Wenn im Wasserwerk Plankton oder Algentoxine nicht ordnungsgemäß durch Filter bzw. Desinfektionsanlagen aus dem Rohwasser herausgeholt werden können,  kann es u. U. zu Verkeimungen und Wachstum von Mikroorganismen im Trinkwasser kommen. Die Folgen sind Geruchs- und Geschmacksbeeinträchtigungen sowie gesundheitliche Gefahren. Die Wahl der Entnahmetiefe ist wiederum dadurch begrenzt, dass sich bei Sauerstoffmangel im Tiefenwasser möglicherweise sedimentbedingte Stoffe freisetzen, die die Aufbereitungsanlagen des Wasserwerkes zusätzlich an ihre Grenzen kommen lassen. So kann z. B.  geogen (Untergrundgestein) bedingtes Mangan die Filteranlagen eines Wasserwerks verstopfen, was zu höheren Spülvorgängen im Wasserwerk führen kann. Ideal für die Trinkwasserstalsperre ist daher ein nährstoffarmer und damit auch algen- bzw. organismenarmer See, der wesentlich durch die Bewirtschaftung der Einzugsgebiete der Zuläufe geprägt ist.

Die beschriebenen, häufig kurzfristig auftretenden Phänomene im Wasserkörper führen dazu, dass der Rohwasserkörper einer ständigen regelmäßigen Untersuchung im Hinblick auf die Wasserqualität unterliegt, um den Talsperrenbetreiber bzw. dem Wasserwerk signalisieren zu können, welche Wassertiefe in einem bestimmten Augenblick besonders gut geeignet ist.
Des Weiteren kann es auch sehr kurzfristig zu Einträgen aus dem Einzugsgebiet kommen. Die Böden in den Mittelgebirgsregionen sind neben ihrer Nährstoffarmut in der Regel als flachgründig anzusehen. Das bedeutet für die Wassergewinnung, dass das Regenwasser schnell einem Bachlauf zugeführt wird. Entweder läuft es zügig von der Fläche direkt in einen Bach oder trifft, wenn es versickern kann, relativ schnell auf eine wasserundurchlässige Deckschicht und gelangt innerhalb weniger Tage wieder an die Oberfläche und somit innerhalb von wenigen Stunden im Talsperrenkörper.

Daher ist ein besonders hohes Augenmerk darauf zu richten, was wann im Einzugsgebiet unternommen wird. Im Schadensfall kann dann schnell reagiert werden, indem man verhindert, dass kontaminiertes Wasser aus einem Zulauf  weiterfließt und damit nicht die Gefahr besteht, die gesamte Talsperre aus dem Betrieb nehmen zu müssen.

Eschbachtalsperre

Die Eschbachtalsperre wurde als erste Trinkwassertalsperre Deutschlands erbaut. Mit seiner Konstruktion schuf der berühmte Aachener Bauingenieur Otto Intze nicht nur ein Pionierwerk für den Talsperrenbau, sondern auch die erste Trinkwassertalsperre in Deutschland. Drei Jahre nach dem ersten Spatenstich war der Bau abgeschlossen und die Eschbachtalsperre konnte 1892 in Betrieb genommen werden. Für unzählige weitere Talsperren diente sie fortan als Mustermodell.
Die Eschbachtalsperre ist mit der höher gelegenen Neyetalsperre über eine 15 km lange Rohrleitung verbunden, aus der bei Wasserknappheit eine zusätzliche Einleitung möglich ist. Der Wupperverband betreibt die Eschbachtalsperre für die Eigentümerin, die EWR GmbH.

Sanierung

Nachdem die Eschbachtalsperre dem Wasser rund 100 Jahre standgehalten hatte, wurde die Staumauer zwischen 1991 und 1994 umfassend saniert, um weiterhin sicher und zuverlässig zu bleiben. Zur Wasserseite erhielt die aus Remscheider Schieferbruchstein bestehende Mauer eine 35 cm dicke Betonverstärkung und in ihrem Inneren wurde ein Kontrollgang eingebaut. Zusätzlich erhielt die Eschbachtalsperre im Rahmen der Sanierung neue Messeinrichtungen und eine neue Entnahmeanlage.

Technische Daten   

Bauzeit:                                                         

Sanierung:

Hauptabsperrdamm                                            

Höhe über Gründungssohle:

Kronenlänge:

Kronenbreite                                           

Sohlenbreite:

Stauraum                   

Stauziel: 

Stauinhalt bei 243,32                                            

Wasserfläche bei Vollstau:                           

Inhalt bis Kronenhöhe:                                                          
Kronenhöhe:

1889 – 1891

1992 - 1994

 

223,83 m ü. NN

160 m

5,1 m

17,9 m

 

243,32 m ü. NN

1,052 Mio. m³

14 ha

1,119 Mio. m³

243,80 m ü. NN

 

 

Wasserwirtschaft  

Niederschlagsgebiet:                                    

Bemessungshochwasser HQ 1000:              

5,25 km²

10,3 m³/s bzw. 1960 l/s km²

 

 

 

 

Herbringhauser Talsperre

Die Herbringhauser Talsperre (bis 2006 „Obere Herbringhauser Talsperre“) wurde von 1898 bis 1901 von der Stadt Barmen gebaut, die damals noch selbstständig war. Der Bau hat seinerzeit 1.500.000 Mark gekostet. Um die Mauer bauen zu können, mussten Steinbrüche erworben werden. Der Transport der Steine und Erdmassen wurde mit der Feldbahn bewältigt. Hierzu wurden von der Barmer-Beyenburger Eisenbahn 2 Lokomotiven und Kippwagen übernommen und über ein Nebengleis zur Bauststelle geschafft. Hinzu kam noch eine dritte Lok und einige Kippwagen, die neu erworben wurden. Bei der Ausschachtung für die Talsperre wurden 7.000 m³ Erde und 1.500 m³ Fels beseitigt. Beim Bau der Mauer wurden 42.000 m³ Grauwacke Bruchsteine verwendet.

Die Talsperre dient der Trinkwasserversorgung der Stadt Wuppertal. Die Staumauer ist im Laufe ihres Betriebes mehrmals umgebaut und saniert worden. Z. B. wurde 1933 die Staumauer um 4 m erhöht. In den Jahren von 2000 bis 2003 erhielt die Mauer eine wasserseitige Geomembrandichtung (Kunststoffdichtungsbahn), die auf die vorhandene Spritzbetonschale aufgebracht wurde. 2004 wurde die Staumauer und die vorgelagerte Stauwasserfläche unter Baudenkmalschutz gestellt. 2016 hat der Wupperverband die Talsperre von der WSW Energie & Wasser AG übernommen.
  

Technische Daten           

Bauzeit:                                                         

Probestau:                                                   

Sanierung:                                                     

Absperrbauwerk:                                          

Höhe über Gründungssohle:

Kronenlänge:

Kronenbreite                                           

Sohlenbreite:

Volumen Absperrbauwerk:                  

Stauziel:                                                       

Wasserfläche bei Vollstau:                           

Stauhöhe:                                                      

Fassungsvermögen/Stauinhalt:                   

 

1898 – 1901

Januar 1901

2015 - Juni 2017

Schwerlastmauer nach Prof. Intze

34 m

200 m

4,5 m

25 m

ca. 47.000 m³

271,50 m ü. NN

29,3 ha

30,5 m

2,9 Mio m³

Wasserwirtschaft  

Niederschlagsgebiet:                                    

Bemessungshochwasser HQ 1000:              

5,86 km²

17,6 m³/s