Wasserbau

Als Wasserbau werden Maßnahmen, technische Eingriffe und Bauten im Bereich des Grundwassers, der Oberflächengewässer und der Meeresküsten bezeichnet. Heute weniger gebräuchlich ist die Bezeichnung Hydrotechnik für dieses Fachgebiet.

Der Wasserbau nimmt ober- und unterirdische Eingriffe am Gelände sowie an Gewässern vor und schafft Wasserbauwerke in Form von technischen, wasserwirtschaftlichen Anlagen.

Übersicht

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Ein Kerngebiet des Wasserbaus ist die Wasser- und Siedlungswasserwirtschaft. Als Teil der Versorgungstechnik bewirtschaftet sie Trink- und Brauchwasser und stellt Abwasserableitung und -reinigung sicher. Gewässerausbau und Flussbau als weitere Kerngebiete befassen sich mit der Gewässerunterhaltung, mit der Gewässerqualität und dem Hochwasserschutz.

Der landwirtschaftliche Wasserbau unterstützt die landwirtschaftliche Produktion durch Einrichtungen und Maßnahmen zur Verbesserung der Bodenbewirtschaftung durch Entwässerung und Bewässerung.

Der Verkehrswasserbau nutzt die Binnen- und Küstengewässer für den Schiffstransport durch Hafen-, Kanal- und Küstenschutzbauwerke. Die Energie des Wassers wird im Energiewasserbau erschlossen durch Stauanlagen, Wasserkraftanlagen und Speicherbecken.[1]

Die vielfältigen Arbeitsfelder des Wasserbaus lassen sich anhand der Aufgaben und Zielsetzungen untergliedern:

Die Fachrichtungen des Wasserbaus greifen als Teil des Bauingenieurwesens auf die grundlegenden ingenieurtechnischen Berechnungs- und Planungsmethoden zurück. Die Grundlagen für die Beurteilung der ober- und unterirdischen Wassermengen werden mit Methoden der Hydrologie erfasst, zu denen die Hydrometrie und die Gewässerkunde gehören. Dieses Fachgebiet ist eng mit der Meteorologie, Geologie und Geographie verbunden.

Besondere Bedeutung für den Wasserbau haben die hydraulischen Berechnungsverfahren für Wasser in Ruhe (Fluidstatik) und in Bewegung (Fluiddynamik).[3] Diese rechnerischen Methoden werden ergänzt durch ein ausgeprägtes wasserbauliches Versuchswesen, insbesondere zur Erkundung grundlegender hydraulischer Vorgänge, zur Erkundung von Abflussverhältnissen in vielgliedrigen Flusssystemen und an Hafenanlagen sowie zur Erkundung der Dynamik von Meereswellen, da sich diese Vorgänge der rein mathematisch-analytischen Beurteilung verschließen. Diese physischen Modellierungen werden ergänzt bzw. mittlerweile ersetzt durch computergestützte Modellierungen, die in den letzten Jahren mit fortschreitender Leistungsfähigkeit von Großrechneranlagen möglich wurden.[4][5]

Wortkombinationen mit dem Bestandteil Hydro- kennzeichnen den Zusammenhang mit Wasser (vom altgriechischen Wort ὕδωρ (hydōr) für Wasser). In der fachtechnischen Anwendung sind Kombinationen beispielsweise als Hydrologie oder Hydraulik gebräuchlich. Mit Hydrotechnik wird auch der Wasserbau gekennzeichnet, allerdings ist die fachtechnische Verwendung wenig gebräuchlich geworden.[6] Weitere Wortkombinationen mit Hydro sind von Firmen zur Namensgebung genutzt worden, um eigene Tätigkeitsschwerpunkte in der Wasserwirtschaft zu kennzeichnen (Hydrotech, Hydrotechnik). Im englischsprachigen Raum sind Wortkombinationen mit Hydro fachtechnisch weiter verbreitet und vor allem im Bereich der Energieerzeugung geläufig.

Geschichtliche Entwicklung

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Die heutigen Hauptrichtungen des Wasserbaus haben sich mit der Siedlungsgeschichte des Menschen entwickelt: Zeugnisse für wasserbauliche Maßnahmen sind daher in allen Kulturkreisen der Erde zu finden. Die ersten größeren menschlichen Ansiedlungen und Städte in Europa um 3000 v. Chr. führten zu einem Wasserbedarf, der nur durch künstliche Eingriffe in den natürlichen Wasserkreislauf gedeckt werden konnte. Dazu wurden die ersten Talsperren als Speicher in Mulden und Tälern aus Erddämmen angelegt, die der Wasserversorgung der Siedlungen und der Bewässerung dienten. Zur Bewässerung sollen schon 600 v. Chr. technische Systeme in den hängenden Gärten von Babylon eingesetzt worden sein.

Die Bewässerungslandwirtschaft hat ebenfalls frühe Zeugnisse von wasserbaulichen Tätigkeiten mit Speichern, Zuleitungskanälen und Regelungsbauten hinterlassen. Die Siedlungen waren außerdem – besonders in Flussnähe – vor Hochwasser zu schützen. Ein frühes Beispiel ist der Hochwasserschutz an der Stadt Tiryns auf dem Peloponnes um ca. 2000 v. Chr.[7]

Mit zunehmendem Handel und Fischfang waren Aufgaben des Hafenbaus und des Küstenschutzes zu lösen. Frühzeitig wurde auch die Nutzung des Wassers als Energieträger durch den Bau von Mühlen erschlossen. Eine besondere Bedeutung kam wasserbaulichen Maßnahmen im Bergbau zu – sowohl bei der Entwässerung der Gruben als auch bei der Energieversorgung zu.

Wasserbauliche Bauwerke[1] Wasserbauliche Grundlagen[1]
v. Chr. v. Chr.
ab ca. 5000 Haus- und Brauchwasserversorgung (Fischerei, Transport, Erholung)
ca. 3200 Talsperre Jawa (Jordanien) zur Trinkwasserspeicherung
ca. 3100 System von Dämmen, Kanälen und Wasserreservoirs im Jangtse-Delta als Hochwasserschutz und zur Bewässerung in der chinesischen Liangzhu-Kultur[8]
ca. 2600 Bau der Talsperre Sadd-el-Kafara in Ägypten für den Hochwasserschutz
ca. 1600 Schifffahrtskanal am 1. Nilkatarakt
1055 Abwasserleitungen in Jerusalem
5. Jh. Han-Kanal, erste Teile des bis heute in Betrieb befindlichen Kaiserkanals, China
427–347 Platon: Wasserkreislauf, Erosion, Sedimentation
ca. 200 Trinkwassersystem mit Druckrohrleitungen in Pergamon[9] 287–212 Archimedes: Grundlagen der Hydrostatik, Auftrieb und Stabilität von Schwimmkörpern
134 Aquädukt mit einer Druckleitung aus Bleirohren in Alatri, Italien
104–102 Rhone–Marseille-Kanal (Fossa Marina)
100 nachgewiesene Wasserkraftnutzung zum Betrieb von Mühlen
10 Kanäle und Deiche in Holland
n. Chr. n. Chr.
60 Versuch eines Durchstichs der Landenge von Korinth durch Kaiser Nero
783 Karl der Große versucht den Bau eines Kanals zwischen Rhein- und Donaugebiet (Fossa Carolina)
1100–1200 Bau von Deichen und Entwässerungsanlagen an Oder und Weichsel
1325 Bau der ersten Kammerschleuse in Deutschland
ca. 1450 Einführung von Wasserrohren aus Gusseisen in Deutschland und England
1564–1642 Galileo Galilei: Kraftwirkung in strömenden Flüssigkeiten
1650 Erste Wildbachverbauung in Tirol 1577–1644 Benedetto Castelli: Abflussbestimmung und Kontinuität
1660 Erste Wasserklosetts in Frankreich und England 1642–1727 Isaac Newton: Bewegungssätze
1784–1833 Errichtung des Rhein-Rhône-Kanals 1700–1782 Daniel Bernoulli: Energieerhaltungssatz
1836 Baubeginn für einen Kanal zwischen Main und Donau (Ludwig-Donau-Main-Kanal)
1830–1890 Ausbau der Donau
1859–1869 Bau des Suez-Kanals
1873 Nutzung von elektrischem Strom aus Wasserkraft (Beleuchtung Schloss Linderhof, Bayern)
1891 Inbetriebnahme der ersten deutschen Trinkwassertalsperre bei Remscheid
1895 Erstes Klärbecken in Deutschland in Frankfurt am Main[10]
1904–1914 Bau des Panamakanals
1934 Schiffshebewerk Niederfinow dem Verkehr übergeben
1924 Walchensee-Kraftwerk in Betrieb genommen
1931–1936 Bau des Hoover Dam am Colorado (Nevada/Arizona)
1939 Bau des Großen Ferghanakanals zur Bewässerung des Ferghanatals (Usbekistan)
1960–1970 Bau des Assuan-Hochdammes
1960–1992 Bau des Main-Donau-Kanals
1962 Fertigstellung der Talsperre Grande Dixence, Schweiz (Höhe 285 m)
1993–2008 Drei-Schluchten-Damm, China

Fachleute im Wasserbau

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Die Aufgaben des Wasserbaus werden meist von Wasserbauingenieuren wahrgenommen, die sich im Rahmen des Bauingenieur- oder Umweltingenieurstudiums auf dieses Gebiet spezialisiert haben, und handwerklich oft von Wasserbauern ausgeführt.

Die vielfältigen Aufgabenstellungen werden meist in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit anderen Fachbereichen und Fachleuten gelöst, wie Informatikern, Verfahrenstechnikern, Mikrobiologen, Biochemikern oder Erd- und Grundbauingenieuren, Landschaftsplanern, Geologen und Geographen.[11]

Sonstiges

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Im Deutschen Bundestag hat sich Mitte 2007 eine Parlamentarische Gruppe „Frei fließende Flüsse“ gebildet. Ihr gemeinsames Ziel ist es, den Ausbau der Donau und anderer Flüsse zu verhindern. Sie hatte in der 17. Legislaturperiode (2009–2013) etwa 41 Bundestags-Abgeordnete als Mitglieder.

Siehe auch

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Commons: Wasserbau – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Deutschland:

Einzelnachweise

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  1. ↑ a b c Theodor Strobel, Franz Zunic: Wasserbau: aktuelle Grundlagen – neue Entwicklungen. Springer Verlag, Berlin 2006, ISBN 3-540-22300-2.
  2. ↑ Michael Hütte: Ökologie und Wasserbau – Ökologische Grundlagen von Gewässerverbauung und Wasserkraftnutzung. Parey-Buchverlag, Berlin 2000.
  3. ↑ Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) – Wasserbauwerke. Abgerufen am 21. September 2018.
  4. ↑ Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) – Forschung & Entwicklung Wasserbau. Abgerufen am 21. September 2018.
  5. ↑ BfG – Aufgaben. Abgerufen am 21. September 2018.
  6. ↑ Josef R. Ritter Lorenz von Liburnau: Was thut dem Wasserbau noth? Vorschläge für den Fortschritt der Hydrotechnik in Lehre und Dienstorganisation. Faesy & Frick–Verlag, Wien 1879.
  7. ↑ Günther Garbrecht: Wasserbauten im Königreich Urartu, 9. bis 7. Jahrhundert vor Christus, Schriften der Deutschen Wasserhistorischen Gesellschaft e. V., Band 5, Siegburg 2004, ISBN 3-8334-1502-9.
  8. ↑ Riesige Wasserbauanlage aus dem alten China entdeckt. In: Der Standard. 9. Dezember 2017, abgerufen am 9. Dezember 2017.
  9. ↑ Günther Garbrecht: Meisterwerke antiker Hydrotechnik, Teubner Verlagsgesellschaft, Stuttgart 1995, ISBN 3-8154-2505-0
  10. ↑ Stadt Frankfurt am Main: Historisches Klärwerk mit Fotos Internetdarstellung, Frankfurt 2012
  11. ↑ Kurt Lecher, Hans-Peter Lühr, Ulrich Zanke: Taschenbuch der Wasserwirtschaft. 8. Auflage, Parey-Buchverlag, Berlin 2001, ISBN 3-8263-8493-8.