Schöpfungen der Ingenieurtechnik der Neuzeit

Während des Baues stellten sich unvorhergesehene, nur mit äußerstem Aufwande besonderer neuer Maßnahmen zu überwindende Schwierigkeiten ein. Man hatte dieselben um so weniger erwartet, als die geologischen Verhältnisse sich im Laufe des Vortriebs des Tunnels nicht im Einklang mit den Gutachten der Sachverständigen ergaben, die eine überaus günstige Gesteinslagerung als wahrscheinlich vorhanden angegeben hatten. Unsre Abb. 10 gibt in ihrem oberen Teile das geologische Profil wieder, wie man es erwartet hatte, und in ihrem unteren Teile, wie es auf Grund der gemachten Erfahrungen sich ergab. Die auftretenden Schwierigkeiten waren mehrfacher Art. In der mittleren 7 km langen Strecke hatte man trockenen, steil aufgerichteten Gneis erwartet. Statt dessen traf man auf wasserführende, flach und selbst wagerecht verlaufende Schichten, wodurch die Bohrarbeit und die Ausmauerung des Tunnels auf das äußerste erschwert wurden. Auf der nördlichen Seite, wo man auf eine Gesteinswärme von höchstens 42° C gerechnet hatte, stieg diese auf die gewaltige Höhe von 56° C. Auf der Südseite schlug man kalte Quellen an, die unter hohem Druck bis zu 1200 l Wasser in der Sekunde in den Stollen ergossen. Um die Schwierigkeiten zum Übermaß zu steigern, schloß sich an diese wasserführende Strecke eine Druckstelle an mit derartig brüchigem Gestein, daß dessen Druck selbst die stärksten Holzrüstungen nicht zu widerstehen vermochten. Hier mußte ein besondrer 42 m langer Eisenbetonstollen geschaffen werden, dessen Vortrieb, Ausweitung und Ausmauerung allein etwa 1½ Jahre in Anspruch nahm, mit einem Kostenaufwand von rund 20 000 Mk. für das laufende Meter. Schließlich traten, als die Vortriebsarbeiten sich von Norden und Süden her bis auf etwa 2 km genähert hatten, heiße Quellen von 45° C, ja bis zu 50° C auf, die an die Arbeiter die übermenschlichsten Anforderungen stellten. Am 25. Februar 1905 erfolgte der Durchschlag. Hierbei wichen, wie bereits erwähnt wurde, die Tunnelachsen nur 202 mm in der Wagerechten und 87 mm in der Höhe ab, gewiß ein glänzender Beweis für die Sorgfalt, mit der die Vorarbeiten ausgeführt waren. Die Zahl der Todesopfer, die der Bau gefordert hatte, betrug auf der Nordseite 22, auf der Südseite 20. Am 25. Januar 1906 durchfuhr der erste Zug den Tunnel; am 1. Juni 1906 wurde dieser dem Verkehr übergeben. Die Kosten beliefen sich einschließlich der Herstellung und teilweisen Ausmauerung des Parallelstollens sowie Beschotterung und Gleisverlegung im Haupttunnel auf 58,2 Mill. Fr.; hiervon entfielen 8,4 Mill. auf die Werkstattsanlagen vor den Tunnelmündungen in Brig und Iselle.

Der auf der Simplonbahn sich vollziehende Verkehr hat eine große Förderung durch den Bau der Lötschbergbahn erfahren, die am 1. Juli 1913 dem Betrieb übergeben wurde. Diese Bahn hat insgesamt nur eine Länge von 74 km. Auf dieser kurzen Strecke aber häuften sich die zu überwindenden Schwierigkeiten in ganz außergewöhnlichem Maße. Unter den zahlreichen Bauten dieser Bahn steht an erster Stelle der Lötschbergtunnel mit einer Länge von 14,536 km. Derselbe verläuft nicht nach einer geraden Linie, sondern weist beiderseits erhebliche Kurven auf. Während des Baues sah man sich sogar genötigt, die Achse des Tunnels zu verlegen. Es war dies eine Folge des Umstandes, daß am 24. Juli 1908 man unerwarteterweise das Gasteinertal anbohrte, was das Hereinbrechen großer Schlamm- und Schuttmassen zur Folge hatte, in denen 25 Arbeiter den Tod fanden. Die nunmehr dem Tunnel gegebene neue Richtung umgeht das Gasteinertal, hat aber eine Verlängerung des Tunnels um nicht weniger als 800 m zur Folge. Der erzielte tägliche Vortrieb betrug auf der Nordseite gegen 9, auf der Südseite etwa 5 m.

Dem Tunnelbau werden in nächster Zeit voraussichtlich eine Anzahl besonders schwieriger Aufgaben gestellt werden. Zwar wird der in Kellermanns Roman »Der Tunnel« anschaulich geschilderte Bau des Tunnels Europa–Amerika noch lange auf sich warten lassen, aber die Untertunnelung des Ärmelkanals, der Straße von Gibraltar, der Beringstraße, des Bosporus u. a. m. rücken der Verwirklichung immer näher. Dieses erscheint um so wahrscheinlicher, als die Untertunnelung breiter Flußläufe, so der Themse bei London, der Elbe bei Hamburg, der Spree bei Berlin sowie verschiedener amerikanischer Ströme mit vollem Erfolg ausgeführt wurde.

III. Kanalbauten.

Der Plan eines Durchstichs der Landenge von Panama wurde schon alsbald nach der Entdeckung Amerikas, seit dem Jahre 1524, zum Teil unter Benutzung des Nicaragua-Sees, erwogen und ist dann im Laufe der Jahrhunderte wiederholt aufgetaucht, um erst in jüngster Zeit zur Ausführung gebracht zu werden. Auch Alexander von Humboldt und Goethe haben sich mit dieser gewaltigsten Verkehrsfrage beschäftigt. Letzterer hat hierbei eine verblüffende prophetische Voraussicht entwickelt. Im Jahre 1827 äußerte er sich: »Wundern sollte es mich, wenn die Vereinigten Staaten es sich sollten entgehen lassen, ein solches Werk in ihre Hände zu bekommen. Es ist vorauszusehen, daß dieser jugendliche Staat bei seiner entschiedenen Tendenz nach Westen in 30 bis 40 Jahren auch die großen Landstrecken jenseits der Felsengebirge in Besitz genommen und bevölkert haben wird … Ich wiederhole also: Es ist für die Vereinigten Staaten durchaus unerläßlich, daß sie sich eine Durchfahrt aus dem Mexikanischen Meerbusen in den Stillen Ozean bewerkstelligen, und ich bin gewiß, daß sie es erreichen.«

Die Ereignisse haben Goethes Voraussicht bestätigt: die Vereinigten Staaten haben das Erbteil der Franzosen angetreten, die als die ersten sich an das große Werk herangewagt haben, ohne es der Vollendung entgegenführen zu können. Im Jahre 1879 trat zu Paris unter dem Vorsitz von Ferdinand v. Lesseps eine internationale Kommission zusammen, um von den für den Durchstich des Isthmus von Panama eingegangenen elf Plänen einen zur Ausführung auszuwählen. Unter diesen Plänen befanden sich die verschiedensten Lösungen. Mehrere schlugen einen Durchstich in der Höhe des Meeresspiegels vor, das sogenannte »Seehöhenprojekt«, wobei für den Durchschlag der Kordilleren ein Tunnel oder ein Einschnitt erforderlich wurde. Andere brachten einen Kanal in Vorschlag, der durch Schleusentreppen das Gebirge überschritt. Nach eingehenden Beratungen entschloß man sich für den Bau eines von Meer zu Meer ohne Schleusen verlaufenden Niveau- oder Seehöhen-Kanals. Der Kanal sollte eine Länge von 75 km, eine Tiefe von 8,5 m, eine Breite von 56 m in der Ebene und eine Breite von 22 m im Berglande erhalten. Das Gebirge sollte in einem 6 km langen Tunnel durchstochen werden. Die Kosten waren auf 843 Millionen Fr. veranschlagt. Die Bauzeit war vertragsmäßig auf 12, höchstens auf 18 Jahre festgesetzt. Auffallenderweise hatte das Großkapital bei der Zeichnung der Aktien eine starke Rückhaltung beobachtet. Die Vereinigten Staaten von Amerika brachten den Unternehmern unter Betonung der Monroedoktrin ein starkes Mißtrauen entgegen. Auch England bewies kein Wohlwollen. Als man mit dem Bau am 1. Februar 1882 begonnen hatte, zeigte sich, daß man die Schwierigkeiten des Unternehmens erheblich unterschätzt hatte. Diese bestanden nicht nur in zu überwindenden Hindernissen, die die eigenartigen Boden- und Wasserverhältnisse mit sich brachten, sie lagen vielmehr auch großenteils auf gesundheitlichem Gebiet und stellten den Fortgang der Arbeiten durch mörderische Seuchen in Frage. Bis zum Jahre 1884 mußten vier Anleihen aufgenommen werden. Im folgenden Jahre, als man sich vor täglichen Ausgaben von mehr als 1 Mill. Fr. sah, schätzte Lesseps die für den Bau erforderliche Summe auf 1400 Mill. Fr. Etwa 20 000 Arbeiter waren bei dem Bau beschäftigt, 150 Lokomotiven, 5000 Kippwagen, 20 Naßbagger, 80 Trockenbagger, 4 Seebagger zählten zu den Betriebsmitteln der Bauunternehmer. Schon damals hatten die Erdarbeiten durch massenhafte Rutschungen zu leiden. Der Chagresfluß erwies sich durch die gewaltigen Wassermassen, die er zur Zeit der Regenzeit dahinwälzt, als überaus tückisch. Im Laufe des Jahres 1886, als man 22 Mill. cbm Erde ausgeschachtet und festgestellt hatte, daß dies nur ein Viertel der gesamten Erdarbeiten ausmachte, kam man zu der Überzeugung, daß der Bau eines Niveaukanals nicht ausführbar sei. Man entschloß sich daher zum Bau eines Schleusenkanals, für welchen das erforderliche Betriebswasser in mehreren großen Sammelbecken aufgespeichert werden sollte. Die finanziellen Schwierigkeiten nahmen aber inzwischen immer mehr zu; im März 1889 geriet die Baugesellschaft in Konkurs, nachdem Lesseps kurz vorher die Leitung des Unternehmens niedergelegt hatte. Den Passiven im Betrage von 1172 Mill. standen Aktive nur im Betrage von 231 Mill. gegenüber. Zahlreiche kleine Kapitalisten hatten den Verlust ihrer Spargroschen zu beklagen. Die Gerichte griffen ein, und es entrollte sich jener hinfort zum Schlagwort gewordene Panamaskandal, in den eine große Zahl von Beamten, Parlamentariern und Geldleuten verwickelt wurde. Lesseps, der 87jährige Erbauer des Suezkanals, wurde mit 5 Jahr Gefängnis bestraft. Dieses Urteil wurde aus formalen Gründen wieder aufgehoben, da das Vergehen verjährt war. Lesseps aber starb am 7. Dezember 1894 in geistiger Umnachtung. Eine Liquidationskommission wurde eingesetzt, der es gelang, eine neue Gesellschaft mit einem Kapital von nur 65 Mill. Fr. zu bilden, während 900 Mill. erforderlich gewesen wären. Dieser Gesellschaft wurde die inzwischen erloschene Baukonzession bis zum Jahre 1903 verlängert, und sie suchte nunmehr, ihre Rechte an die Vereinigten Staaten zu verkaufen. Hier stellte sich aber eine unvorhergesehene Schwierigkeit ein, indem der Staat Kolumbien sich weigerte, an die Vereinigten Staaten das für den Kanalbau erforderliche Land zu überlassen. Diese Schwierigkeit wurde schließlich dadurch beseitigt, daß der Staat Panama sich von Kolumbien trennte und den Vereinigten Staaten zu beiden Seiten des Kanals einen Landstrich von 18 km Breite nebst allen Hoheitsrechten abtrat. Dies geschah im November 1903. Nunmehr begann eine erneute Prüfung der Frage, in welcher Form der Kanal am vorteilhaftesten zur Ausführung gelangen könne. Zu diesem Zwecke wurden zwei Kommissionen, eine amerikanische und eine internationale, eingesetzt. Erstere entschied sich für einen Schleusenkanal, letztere für einen Niveaukanal. Präsident Roosevelt entschloß sich für einen Schleusenkanal. Der Kongreß entschied sich in dem gleichen Sinne, und die Vereinigten Staaten begannen in der zweiten Hälfte des Jahres 1906 mit dem Bau nach folgendem allgemeinen Plane.

Der Kanal (Abb. 11) benutzt so weit als möglich das Bett der Flüsse Rio Chagres und Rio Grande Superior, so daß der Kanal zum Teil einen seeartigen Eindruck erweckt. An der Wasserscheide der Landenge, bei Culebra, steht auf eine Länge von 12,8 km ein Flußlauf nicht zur Verfügung; hier muß das Gebirge mit einem gewaltigen Einschnitte durchbrochen werden. Ursprünglich hatte man aus Sparsamkeitsrücksichten hier eine geringere Kanalbreite in Aussicht genommen. Durch die auf die Zunahme der Größe der Kriegsschiffe gebotene Rücksichtnahme hat man sich aber veranlaßt gesehen, auch in diesem Einschnitt die Breite des Kanals auf 92 m zu bringen. Der Rio Chagres schwillt während der Regenzeit plötzlich derart an, daß es sich erforderlich machte, seine Wassermengen aufzustauen und diese allmählich je nach Bedarf zur Speisung des Kanals zu verwenden. Diesem Zwecke dient ein bei Gatun errichtetes Staubecken von 425 qkm Fläche, das in einer Höhe von 26 m über dem mittleren Spiegel der zu verbindenden Ozeane liegt. Zu diesem Stausee führen vom Stillen Ozean drei Doppelschleusen und vom Atlantischen Ozean ebenfalls drei Doppelschleusen hinauf. Für weitere Sicherung des für die Speisung des Kanals und seiner Schleusen erforderlichen Wassers sind dann noch zwei Vorratsbecken, bei Miraflores und bei Gamboa, vorgesehen. Der Kanal erstreckt sich an seinen beiden Enden in das Meer hinaus, und zwar 11 km weit in die Limonbucht und 13 km in die Bai von Panama. Im Jahre 1906 schätzte man die Gesamtkosten für die Arbeiten am Kanal auf 140 Mill. Dollar, nach Verlauf von 3 Jahren schätzte man sie auf das Doppelte. Hierzu kamen noch für die Hafenbauten in Colon und Panama, für Eisenbahnbauten, für an die französische Gesellschaft und an die Republik Panama zu leistende Zahlungen mehr als 200 Mill. Dollar, so daß die Gesamtkosten im Jahre 1909 durch Taft auf etwa 360 Mill. Dollar oder 1½ Milliarde Mark geschätzt wurden.

Am 10. Oktober 1913 fiel die letzte Erdwand, die den Gatun-See von dem Culebra-Einschnitte trennte, durch eine von Washington aus durch Präsident Wilson bewirkte Sprengung, so daß hinfort die Wasser der beiden Ozeane miteinander in Verbindung standen.

Am 8. Juni 1914 durchfuhr der erste größere Dampfer von 4000 t Rauminhalt die Schleusen von Gatun, und am 15. August fand die Eröffnung des Kanals statt. An diesem Tage legte der Dampfer »Ancon« mit dem um die Fertigstellung des Kanals hochverdienten Oberst Goethals an Bord die Fahrt von Christobal zum Stillen Ozean in 9 Stunden zurück, wovon 70 Minuten auf die Schleusen von Gatun entfielen. Die Summe der Baukosten wurde zu 1575 Mill. Mark angegeben. Hierin sind 168 Mill. Mark eingeschlossen, die die französische Kanalgesellschaft erhalten hat, aber nicht deren auf 700 bis 800 Mill. Mark bezifferte Verluste. Die Unterhaltungskosten werden auf jährlich 2 205 000 Mark geschätzt; hierzu kommen noch 1 050 000 Mark für die an Panama zu zahlende Rente.

Die ernsteste Gefahr droht dem Kanal, abgesehen von Erdbeben und vulkanischen Ausbrüchen, auch nach seiner Vollendung von den Abrutschungen, die an den Böschungen auftraten und im Culebra-Einschnitt immer wieder neue Erdmassen in das Kanalbett warfen. Dieser Einschnitt erreicht eine Tiefe von 160 m unterhalb seines Randes; der Kölner Dom könnte also in demselben stehen, ohne mit seinen Turmspitzen über die Böschung emporzuragen. Das hier zu durchfahrende Gestein ist allerdings, so lange es im Gebirge ansteht, überaus hart, verwittert jedoch, wenn es mit der Luft in Berührung kommt, schnell. Außerdem ist es mit Ton durchsetzt, der durch die tropischen Regengüsse erweicht wird und das Gestein in das Kanalbett hinabgleiten läßt. Schon im Jahre 1887 stürzten in einer Nacht 78 000 cbm von den Böschungen. Am 9. Februar 1911 stürzten 30 0000 cbm Erde und Fels ab, 50 Menschenleben vernichtend und 3 Eisenbahnzüge unter sich begrabend; am 5. September 1912 stürzte eine Erdmasse ab, die auf 1 200 000 cbm, von andrer Seite sogar auf 7 Mill. cbm geschätzt wurde. Am 4. August 1915 begann ein riesiger Erdrutsch im Culebra-Einschnitt, der vom 18. September 1915 bis zum 16. April 1916 eine Sperrung des Kanals verursachte. Die abgestürzten Erdmassen beliefen sich auf etwa 10 Mill. cbm. Außerdem aber wölbte sich der Boden des Kanalbettes um 4 bis 5 m empor, eine Erscheinung, die man bei der Planung des Kanals nicht erwartet und daher nicht berücksichtigt hatte. Wie Professor Balschin in der Zeitschrift der Gesellschaft für Erdkunde in Berlin ausführte, stellt die Erdoberfläche eine Gleichgewichtsfläche dar, die bestrebt ist, bei derartigen gewaltsamen Eingriffen, wie es der Culebra-Einschnitt ist, ihre ursprüngliche Form wiederherzustellen. Jedenfalls haben die im Culebra-Einschnitt auftretenden Schwierigkeiten deutlich ergeben, daß der von Lesseps und andern Sachverständigen geplante schleusenlose Niveaukanal unausführbar gewesen wäre.

Während der langen Bauzeit haben sich inzwischen die Abmessungen der Ozeanschiffe derart erhöht, daß man die Dimensionen des Kanals und seiner Schleusen erheblich vergrößern mußte. Trotzdem aber steht der Kanal dem erweiterten Nord-Ostsee-Kanal, wie die nachstehende Zusammenstellung erkennen läßt, in den Abmessungen seiner Schleusen nicht unwesentlich nach:

Die Sohlenbreite des Kanals auf der freien Strecke, das heißt außerhalb der Schleusen, beträgt zwischen 150 bis 300 m in den Seestrecken, im Culebra-Einschnitt 92 m, in den Zufahrtskanälen an beiden Ozeanen 150 m. In der oberen Haltung hat der Kanal eine Tiefe von 13,80 m, innerhalb des Sees ist diese vielfach größer. Zwischen dem tiefen Wasser der beiden Ozeane beträgt die Gesamtlänge des Kanals 80 km. Die Schleusentreppen, die von den beiden Ozeanen zu der obern Kanalhaltung emporführen, überwinden eine Höhe von 26 m. Alle Schleusen wurden als Doppelschleusen ausgeführt, das heißt jede Schleuse besitzt zwei Kammern nebeneinander, so daß gleichzeitig nach beiden Richtungen hin durchgeschleust werden kann. Die Abmessungen sind bei allen Schleusen die gleichen, in der vorstehenden Zusammenstellung angeführten. Die Sohlen und die Seitenwandungen der Schleusen sind aus Beton ausgeführt. Unsre Abb. 12 gewährt einen Einblick in den Bau einer Schleusenwandung. Wir sehen hier links die steilabfallende Innenwandung, die mit Hilfe eines großen verschiebbaren eisernen Gerüstes fertiggestellt wird. An ihrer rechten Außenseite fällt die Wand treppenförmig ab. Die in dem Querschnitt der Wand sichtbare runde Öffnung, ein sog. Umlauf, dient zur Zuführung und Abführung des die Schleusen füllenden Wassers. Sie würde imstande sein, einem Eisenbahnzug Durchgang zu gewähren und steht durch Querkanäle mit einem entsprechenden in der anderen Schleusenwand angebrachten Umlauf in Verbindung; von diesen Umläufen tritt das Wasser durch im Schleusenboden angebrachte Öffnungen in die Schleuse hinein. Sollen kleinere, eine geringere Wassermenge erfordernde Schiffe durchgeschleust werden, so können die Schleusen durch Zwischentore in Abschnitte von 120 m und 185 m Länge zerlegt werden. Zum Abschluß der Schleusen dienen eiserne Stemmtore von 20 m Länge, 14 m bzw. 25 m Höhe und 2,15 m Stärke. Jedes Schiff wird durch elektrische Lokomotiven in die Schleusen eingebracht; Sicherheitstore und Schutzketten schützen die eigentlichen Schleusentore vor dem Rammen. Versagen diese Maßnahmen den Dienst, so kann noch eine von der Seitenmauer aus einschwenkbare Nottür den Abschluß der Schleuse bewirken.

Die Zahl der insgesamt beschäftigten Arbeiter betrug im Jahre 1911 44 000, davon 12 000 Europäer. Im Jahre 1912 war sie auf 36 000 vermindert; hiervon entfielen auf den eigentlichen Kanalbau 28 000.

Neben den umfangreichen Erdrutschungen bildet die Beschaffung der für die Speisung des Kanals, insbesondere der Schleusen, erforderlichen Wassermenge den Gegenstand der Sorge. Als Wasserhaltung dient in erster Linie der künstlich aufgestaute Gatun-See. Hier besteht die Schwierigkeit, den Staudamm und den Boden des Sees so dicht zu gestalten, daß nicht unverhältnismäßig große, die Aufrechterhaltung des Betriebs gefährdende Sickerverluste auftreten. Zwar hat man dem Damm an seiner Wurzel die außerordentliche Stärke von 518 m gegeben. Trotzdem aber wird von Fachleuten die Befürchtung ausgesprochen, daß man hierdurch eine unbedingte Wasserdichtheit nicht erzielt haben wird. Dies erscheint um so wahrscheinlicher, als der Damm an zwei Stellen über alten Flußbetten steht, die bis zu 88 m Tiefe mit Geröll, Lehm und andern Flußablagerungen angefüllt sind.

Über allen dem Kanal drohenden Fährnissen steht die Erdbebengefahr. Wie er dieser gegenüber sich verhalten wird, bleibt abzuwarten.

Während der ersten sechs Betriebsjahre, jeweilig vom 1. Juli bis 30. Juni gerechnet, hat sich der Verkehr im Panamakanal wie folgt entwickelt:

Der die Nordsee mit der Ostsee verbindende Kaiser-Wilhelm-Kanal oder Nord-Ostsee-Kanal ist in den Jahren 1887–1895 mit einem Kostenaufwand von rund 156 Mill. Mark erbaut. Er ist an 99 km lang und wurde mit einer Sohlenbreite von 22 m ausgeführt; seine Tiefe beträgt 8 m bis 10,3 m. Die Breite des Wasserspiegels beläuft sich bei gewöhnlichem Wasserstande, der dem mittleren Wasserstande der Ostsee gleicht, auf 67 m. Als Wendestelle für die größern, den Kanal durchfahrenden Schiffe dient der Audorfer See bei Rendsburg. Der Kanal ist nur an seinen beiden Enden, bei Brunsbüttel an der Elbe und bei Holtenau an der Kieler Föhrde, mit Schleusen, und zwar mit je zweien ausgestattet. Dieselben sind für gewöhnlich geschlossen und werden nur geöffnet, wenn Schiffe hindurchgelassen werden. Die Brunsbütteler Schleuse dient außerdem noch der Entwässerung. Die Endschleusen waren erforderlich, um die Schwankungen des Wasserstandes der Elbe, die schon bei gewöhnlichem Flutwechsel 2,6 m betragen, und die der Kieler Föhrde, die bei starkem Winde sehr beträchtlich sind, von dem Kanal fernzuhalten. Als dieser erbaut wurde, rechnete man damit, daß man es in der absehbaren Zukunft mit Schiffen von höchstens 145 m Länge, 23 m Breite und 8,5 m Tiefgang zu tun haben werde, und man rechnete mit einem Verkehr von etwa 18 000 Schiffen mit 5½ Mill. Netto-Registertonnen1 Raumgehalt. Allmählich überstiegen aber die Schiffe nach Zahl und Inhalt diese Voraussetzungen. Im zehnten Jahre nach der Eröffnung (1905) durchfuhren den Kanal 33 147 Schiffe mit 5 749 949 Netto-Registertonnen; hierbei hatte die Durchschnittsgröße der Schiffe sich von 94 auf 175 Netto-Registertonnen erhöht.

Inzwischen wuchsen die Abmessungen der Schiffe, sowohl der Kriegs-, wie der Handelsmarine derart, daß auf eine Erweiterung des Kanals gesonnen werden mußte; war dieser doch für Schiffe von den Abmessungen der »Mauretania«, »Lusitania«, »Olympic«, »Imperator« und »Vaterland« nicht benutzbar; dasselbe galt von den neueren Linienschiffen und den großen Kreuzern. Der seitens des Kanalamts in Kiel und des Reichsamts des Innern zu Berlin ausgearbeitete Entwurf für die Erweiterung des Kaiser-Wilhelm-Kanals fand daher im Jahre 1907 sofort die Zustimmung der gesetzgebenden Körperschaften des Deutschen Reichs. Bei den Einfahrten des Kanals sah man sogleich von einem Umbau der Schleusen ab und man ging zu deren völligem Neubau über. Dagegen wurde für das Kanalbett nur eine dem voraussichtlichen spätern Bedarf entsprechende Erweiterung angenommen, da jenes jederzeit anstandslos erweitert werden kann. Der neue Querschnitt des Kanals hat bei einer Sohlenbreite von 44 m eine Wassertiefe von 11 m und eine Breite des Wasserspiegels von 102 m. Für das Begegnen der Schiffe sind 10 zweiseitige Ausweichen von 600 bis 1100 m Länge und eine einseitige von 1400 m Länge vorgesehen. Vier der erstgenannten Ausweichen (von 1000 m Länge) sind mit Wendestellen versehen. Die Erweiterungsbauten sind so ausgedehnt, daß die für dieselben erforderlichen Bodenaushebungen im Betrage von rund 102 Mill. cbm erheblich größer sind als die bei der Herstellung des ursprünglichen Kaiser-Wilhelm-Kanals ausgebaggerten, 83 Mill. cbm betragenden Erdmassen. Die neuen Kanalschleusen sind größer als die des Panama-Kanals und die größten der Welt. Jede derselben hat eine nutzbare Kammerlänge von 330 m, eine lichte Weite von 45 m und eine Drempel- und Sohlenbreite von 13,77 m unter dem mittlern Wasserstande des Kanals. Dies bedeutet eine Tiefe von 12,4 m unter dem gewöhnlichen Elbniedrigwasser, sowie von 13,77 m unter dem mittleren Ostseewasser. Diese Tiefe soll auch beschädigten und infolgedessen tiefer gehenden Schiffen noch das Einlaufen ermöglichen.

Die Schleusen bestehen im wesentlichen aus Beton. Jede derselben hat 3 Schiebetore, von denen das mittlere die 330 m betragende Länge zwischen Außen- und Binnentor in zwei kleinere Kammern von 100 m und 221 m nutzbarer Länge zerlegt und außerdem zur Reserve dienen soll. Jede der beiden Schleusenanlagen umfaßt an 40 0000 cbm Mauerwerk. Auf der Kopfbreite der Schleusentore können zwei beladene Heuwagen von einer Schleusenkammer zur andern hinüberfahren.

Zur Überführung der den Kanal kreuzenden Landverkehrswege dienten bei dem ursprünglichen Kanale zwei eiserne Eisenbahn- und Straßenhochbrücken (Bogenbrücken), bei Grünenthal und Levensau, mit 42 m lichter Höhe über dem gewöhnlichen Wasserspiegel, eine einarmige Eisenbahndrehbrücke bei Taterpfahl, zwei Eisenbahndrehbrücken derselben Bauart und eine Straßendrehbrücke bei Rendsburg, ferner eine Prahmdrehbrücke für den Straßenverkehr in Holtenau, außerdem eine Anzahl durch Handbetrieb oder motorisch bewegter Fähren. Diese Überführungen mußten infolge der Erweiterung des Kanals wesentlich ergänzt und umgebaut werden. Die eisernen Hochbrücken bei Grünenthal, für die Eisenbahn Neumünster–Heida und eine Landstraße, und bei Levensau (Eisenbahn Kiel–Flensburg und eine Landstraße) konnten bestehen bleiben und erforderten nur neue Ufersicherungen, da ihre Spannweiten auch für den erweiterten Kanal genügten. Dagegen mußten die Drehbrücken bei Taterpfahl und Rendsburg sowie die Prahmdrehbrücken bei Holtenau durch eiserne Hochbrücken und die Straßendrehbrücke bei Rendsburg durch eine neue, weitergespannte Drehbrücke ersetzt werden. Die drei neuen Hochbrücken müssen, gleich den beiden bestehenden Hochbrücken, eine lichte Höhe von 42 m über dem mittleren Kanalwasserstand besitzen. Da diese Bauwerke in niedrigen Gegenden zu errichten waren, erforderten sie beiderseits lange Rampen mit Dammschüttungen. Hierbei gestaltete sich die Einfahrt in den Bahnhof Rendsburg sehr schwierig; sie konnte nur unter Zuhilfenahme einer Schleife ermöglicht werden, die an die den Kanal überspannende Hochbrücke führt und die größte Brückenanlage Deutschlands bildet. Die Kosten der Kanalerweiterung sind auf insgesamt 223 Mill. Mk. veranschlagt. Bemerkenswert ist, daß, wenn auch im ganzen die Kosten der Kanalerweiterung – insbesondere die Baggerarbeiten und die Anlage der Schleusen – die entsprechenden Kosten des ursprünglichen Kanals erheblich übertreffen, dennoch infolge der inzwischen erfolgten Fortschritte der Technik eine im Durchschnitt billigere Ausführung möglich war.

Unter den zahlreichen Kanalbauten der Gegenwart nimmt der Großschiffahrtsweg Berlin–Stettin insofern eine besonders hervorragende Stellung ein, weil er bezweckt, die Hauptstadt des Deutschen Reiches mit dem Meere zu verbinden. Als bester Anschlußort Berlins an die See bot sich Stettin dar. Der Verkehr zwischen Berlin und Stettin vollzog sich in früheren Zeiten zunächst in der Weise, daß die Waren die Spree aufwärts bis zum oberhalb von Fürstenwalde belegenen Kersdorfer See befördert wurden, von hier auf dem Landwege bis Frankfurt a. O. und von dort die Oder abwärts nach Stettin gelangten. Im 17. Jahrhundert wurde eine Verbindung zu Wasser zwischen der Havel und der Oder durch den Bau des Finow-Kanals hergestellt. Dieser war aber bei weitem nicht imstande, den zwischen Berlin und Stettin bestehenden lebhaften Verkehr zu bewältigen, und so schritt man dann im Jahre 1904 zu dem Bau des Großschiffahrtsweges Berlin–Stettin. Derselbe hat eine Länge von 100 km; er beginnt in zwei Armen von Spandau und von Plötzensee aus, die sich im Tegeler See vereinigen. Sodann folgt er dem Laufe der Havel bis zum Lehnitzsee und geht von hier nach Nieder-Finow a. d. Oder. Die Spiegelbreite des Kanals beträgt 33 m, seine Tiefe 3 m. Der zu bewältigende Jahresverkehr beträgt 4 900 000 t. Für den Transport der Waren dienen 600 t-Kähne; zwei dieser Kähne können sich im Kanal anstandslos ausweichen. Die Gesamtkosten belaufen sich auf etwa 43 Mill. Mk., für die die Zinsgarantie seitens der Städte Berlin, Stettin und Charlottenburg ihrem wesentlichen Betrage nach übernommen wurde. Zwischen dem Lehnitzsee und Nieder-Finow bietet der Kanal etwas Eigenartiges dar, indem er hier höher als das benachbarte Gelände liegt. Er muß also in einem Damm dahingeführt werden, dessen Sicherung gegen Durchsickern besondere Maßnahmen, nämlich das Aufbringen einer Tonschicht erforderte, deren Stärke zwischen 30 und 80 cm schwankt. Auf dieser 50 km langen Strecke würde ein Dammbruch die Gefahr mit sich bringen, daß die Wasser des Kanals sich über die benachbarte Gegend ergießen, daß der Kanal sich entleerte und die unterwegs befindlichen Schiffe auf Grund gerieten. Um allen diesen bösen Vorkommnissen vorzubeugen, ist auf dieser Strecke an drei Stellen eine sog. Wassertorbrücke oder ein Sicherheitstor in den Kanal hineingebaut. Diese Vorrichtung besteht in einer senkrecht auf- und abwärts bewegbaren Wand, die erforderlichenfalls in das Profil des Kanals hinabgelassen werden kann und dieses absperrt, im übrigen aber stets oberhalb des Wasserspiegels schwebt und den Verkehr nicht hindert.

Der Abstieg in das Odertal bei Nieder-Finow, wo ein Höhenunterschied zwischen der Scheitelhaltung und der Oder von 36 m besteht, geschieht durch vier Schleusen. Später soll hier noch ein Hebewerk errichtet werden. Dieses Hebewerk ist in Abb. 13 dargestellt und besteht aus einem gewaltigen aus Eisenfachwerk hergestellten Wagebalken, der an seinen beiden Enden einen Trog trägt, in welchen die Schiffe hineinfahren. Wird der Wagebalken gedreht, so senkt sich dessen eines Ende nach unten, während das andere Ende aufwärts schwingt. Hierbei werden die die Schiffe enthaltenden Tröge entweder mit der oberen oder mit der unteren Haltung in Verbindung gebracht, so daß die Schiffe dann ihre Fahrt weiter fortsetzen können. Bei Hohensaaten sind zwei Schleppzugsschleusen erbaut. Dieselben haben eine Länge von 220 m und eine Breite von 19 m; sie können einen ganzen Schleppzug von sechs großen Kähnen nebst dem Schleppdampfer auf einmal durchschleusen. Bemerkenswert ist noch der Brückenkanal, der bei Eberswalde den Kanal über die 11 m tiefer liegende Eisenbahn Berlin–Stettin hinwegführt. Zum Ablassen des Kanals dient eine ungefähr in der Mitte der Scheitelhaltung vorgesehene Anlage. Diese besteht aus einem durch eine kleine Pumpe in Gang zu setzenden Heber, der in der Sekunde bis zu 4000 l Wasser über den Kanaldamm hinweg in den Mäckersee hinüberpumpt, der dann das Wasser durch den Finow-Kanal der Oder zuführt.

Die Erfahrungen des Weltkrieges haben ergeben, daß das Fehlen eines die Eisenbahnen entlastenden Netzes von Wasserstraßen sich sehr störend bemerkbar macht, sobald erstere in Folge anderweitiger Überlastung die Beförderung der landwirtschaftlichen Erzeugnisse, der Kohle, des Eisens und sonstiger Massengüter nicht ausführen können. Daher befinden sich jetzt zwei wichtige deutsche Kanalverbindungen im Bau und in weiterer Ausgestaltung: der vom Westen zum Osten führende Mittellandkanal und der die Donau mit dem Rhein verbindende Rhein-Donau-Kanal. Der Bau dieser Wasserstraße wurde schon von Goethe als erforderlich bezeichnet, der aber die Kosten für unerschwinglich hielt »zumal in Erwägung unserer deutschen Mittel«.

Wenngleich zur Überwindung der von Kanälen zu überschreitenden Höhenzüge und Gebirge meist Schleusentreppen genügen, die die Höhe allmählich erklimmen, so treten doch hin und wieder auch Verhältnisse auf, die dazu zwingen, die Höhendifferenzen in einem einzigen Absatz zu überwinden. Das vorstehend beschriebene bei Nieder-Finow geplante Schiffshebewerk bildet hierfür ein Beispiel. Ein anderes Beispiel, das im Zuge des Dortmund-Ems-Kanals bei Henrichenburg im Betrieb befindliche Hebewerk, stellt Abb. 14 dar. Bei diesem ruht der das zu hebende oder zu senkende Schiff aufnehmende Trog auf fünf Schwimmern, die sich in in die Erde hineingebauten Brunnen auf- und abwärts bewegen können, je nachdem in diese Brunnen Wasser hineingelassen wird, das die Schwimmer und den Trog emporhebt. Soll der Trog gesenkt werden, so wird das Wasser aus den Brunnen hinausgelassen. Bei einer Anzahl von Schiffshebewerken ruht der das Schiff aufnehmende Trog auf Kolben, die in hydraulischen Zylindern durch Wasserdruck gehoben werden. Soll das Schiff gesenkt werden, so läßt man das Wasser aus den Zylindern hinaustreten.

IV. Staudämme, Talsperren und elektrische Überlandzentralen.

Die ersten Anfänge des Baus von Staudämmen und Talsperren reichen bis in das frühe Altertum zurück. Schon damals erkannte man deren hohen Wert, der für jene Zeiten darin sich verkörperte, daß in wasserreichen Monaten Vorräte gesammelt wurden, die während der wasserarmen, trockenen Zeit zur Bewässerung der Ländereien dienten. Schon vor Tausenden von Jahren baute man derartige zum Teil sehr ansehnliche Wasserspeicher in Ägypten, auf Ceylon, in China, Japan und in Indien. Zu den bedeutendsten Staudämmen des Altertums gehört der Möris-See, so benannt nach seinem Erbauer, dem König Möris. Dieser gewaltige See war imstande, Milliarden von Kubikmetern Wasser aus dem Nil zur Zeit der Hochwasser aufzunehmen und aufzuspeichern. Am Euphrat errichtete schon die Königin Nitokris eine großartige Stauanlage. Aus der späteren Zeit, beginnend um die Mitte des 16. Jahrhunderts, sind die planmäßig angelegten Stauanlagen des Oberharzes zu nennen, die für die dortigen Bergwerke das Aufschlagwasser lieferten und während des Weltkrieges die Aufrechterhaltung der Kupfergewinnung ermöglichten, die an andern Orten Deutschlands durch den Kohlenmangel gehindert wurde.

Nach Dr. G. Respondek ergibt sich folgende Übersicht über die in den wichtigsten Industrieländern vorhandenen Wasserkräfte:

Demnach steht Deutschland bezüglich der Ausnutzung seiner Wasserkräfte an erster Stelle. Dagegen entfallen von seinen Wasserkräften nur 0,02 P.S. auf den Kopf der Bevölkerung, während dieser Betrag in den übrigen Ländern um ein vielfaches höher ist. Will also Deutschland im Wettkampf mit den übrigen Industrieländern nicht unterliegen, so muß es seine Wasserkräfte voll ausbauen.

In der neuesten Zeit hat der Bau der Staudämme und Talsperren auf Grund wissenschaftlicher Vertiefung einen ungeahnten Aufschwung genommen, und wir begegnen zurzeit in allen Weltteilen Neubauten und Plänen, deren einer den andren an Größe überbietet. Es ist dies zu einem erheblichen Teil das Verdienst des im Jahr 1904 verstorbenen Aachener Professors Intze.

Die Talsperren können verschiedenen Zwecken dienen, von denen meist mehrere bei den einzelnen Anlagen in Betracht kommen. Hier ist an erster Stelle die Gewinnung von Kraft zu nennen; diese ist in der neusten Zeit um deswillen von besonderer Bedeutung, weil der mittels der Wasserkräfte erzeugte elektrische Strom bequem und wirtschaftlich vorteilhaft über weite Strecken dahingeleitet und zum Betrieb von Arbeitsmaschinen aller Art benutzt werden kann. An sonstigen Aufgaben, die die Staudämme zu erfüllen haben, sind zu nennen: der Hochwasserschutz, die Bewässerung von Ländereien, die Versorgung von Ortschaften mit Trinkwasser, die Erhöhung des Niedrigwassers der Flüsse und – was neuerdings von besonderer Wichtigkeit ist – die Speisung der Schiffahrtskanäle.

Die Anlage der Staudämme ermöglicht sich am bequemsten im Gebirge, denn hier kann durch Errichtung einer Staumauer ein Tal alsbald in einen Stausee verwandelt werden. Die Vorarbeiten bestehen in der auf Grund meteorologischer und statistischer Aufzeichnungen erfolgenden Feststellung der im Laufe des Jahres aus Niederschlägen und Zuflüssen zu erwartenden Wassermengen. Besondere Sorgfalt ist der Berechnung der Abmessungen der Staumauern zuzuwenden, für welche als Baustoffe in erster Linie Erde und Mauerwerk in Betracht kommen. Der Querschnitt der Mauer nimmt entsprechend der Beanspruchung, die sie durch das im Becken aufgestaute Wasser erfährt, von oben nach unten hin zu und weist oft sehr erhebliche Abmessungen auf. Fehlerhafte Berechnung der letzteren kann zu den folgenschwersten Ereignissen führen. Wir erwähnen hier als den verderblichsten Dammbruch, dem am 31. Mai 1889 der im Tale des South Forkflusses in der Nähe der Stadt Johnstown in Pennsylvanien belegene im Jahre 1842 erbaute Staudamm zum Opfer fiel; derselbe kostete gegen 4000 Menschen das Leben und verursachte einen Schaden von 35 Mill. Dollar. Dem am 27. April 1895 erfolgten Einsturz der Sperrmauer von Bouzy fielen 90 Menschen zum Opfer.

Im Innern der Mauer müssen Stollen und Rohrleitungen angebracht werden, durch welche das Wasser dem Becken entnommen und seiner Zweckbestimmung zugeführt wird. Auch müssen für den Fall, daß die aufgestaute Wassermenge einen die Mauer gefährdenden Betrag übersteigt, Überläufe und Auslässe vorgesehen werden, um rechtzeitig eine Entlastung der Mauern herbeizuführen. Die Mauern müssen ferner, um dem Druck des Wassers widerstehen zu können, nach der Wasserseite zu gewölbt verlaufen. Die älteste nach neuzeitlichen Grundsätzen erbaute Stauanlage Deutschlands ist die im Jahre 1889 begonnene Eschebachtalsperre; dieselbe dient der Wasserversorgung der Stadt Remscheid. Zu den größten Staubecken der Erde gehört die Urftalsperre bei Gmünd in der Eifel (Abb. 15); dieselbe vermag gegen 45,5 Mill. cbm Wasser zu stauen und bezweckt die Verhütung von Hochwasser und die Lieferung von Kraft. Die Kosten ihrer Herstellung betrugen 4 Mill. Mk. Die Staumauer hat eine Höhe von 58 m und eine Länge von 228 m. Auch das Wupper- und Ruhrtal, der Freistaat Sachsen und Schlesien verfügen über eine Anzahl von großartigen Talsperren. In Schlesien sind besonders die Gebiete des Bobers und des Queis zu nennen, für die im ganzen 17 Stauanlagen geplant sind. Hier waren vor allem die verderblichen Hochwasserkatastrophen des Jahres 1897 die treibende Ursache. Die bei Marklissa belegene, 15 Mill. Kubikmeter fassende Talsperre hatte gelegentlich der Hochflut des Sommers 1907 Gelegenheit, sich segensreich zu bewähren. Diese Anlage erzielte durch Abgabe von Kraft schon im Jahr 1908 eine Jahreseinnahme von etwa 240 000 Mk. Von umfangreicheren Abmessungen ist eine andre Anlage Schlesiens, nämlich die in den Jahren 1903–1912 bei Mauer erbaute Bober-Talsperre mit einem Inhalt von 50,5 Mill. cbm. Die Sperre bei Marklissa hat eine Länge von 130 m, eine Mauerwerksmasse von 65 000 cbm und eine Höhe von 45 m. Die Sperre bei Mauer ist 270 m lang, hat eine Mauerwerksmasse von 250 000 cbm und eine Höhe von 60 m.

Die Abführung des aufgespeicherten Wassers geschieht für gewöhnlich durch Grundablässe, bei besondern Umständen aber, so z. B. bei Erreichung einer übergroßen Stauhöhe, durch Überfälle. Die Grundablässe liegen in der Tiefe des Staubeckens und gestatten, das Wasser von unten abzulassen. Sie bestehen in Kanälen, die mit Schieberverschlüssen ausgestattet sind; letztere werden von der Krone der Staumauer oder von einem in das Becken vorgebauten Häuschen aus bewegt. Die Weite dieser Kanäle ist oft eine sehr beträchtliche und beträgt z. B. bei der Marklissa-Sperre 1,10 m, bei der Mauer-Sperre 1,50 m. Die Schieber stehen unter einem sehr hohen Wasserdruck. Dieser beträgt bei 1,10 m Rohrweite und 40 m Wassertiefe 38 000 kg; bei 1,5 m Weite und 48 m Wassertiefe 84 000 kg. Diese Belastungen sind, da das Wasser mit mehr als 20 m Geschwindigkeit in der Sekunde austritt, mit starken Stößen verbunden. Außerdem bilden sich hinter den Verschlußvorrichtungen infolge der saugenden Wirkung des ausströmenden Wassers luftleere Räume. Aus alledem folgt, daß der Bau sicher wirkender Abschlußvorrichtungen der Grundablässe eine überaus schwer zu lösende Aufgabe bildet. Auf Grund von Versuchen ist es endlich gelungen, Schieber herzustellen, die den eigenartigen Anforderungen genügen. Die Überfälle, die z. B. bei Marklissa während des Hochwassers 780 cbm, bei Mauer sogar 1200 cbm in der Sekunde abführen müssen, werden entweder in Kaskaden- und Treppenform oder als einziger großer von der Krone der Sperrmauer sich herabstürzender Fall ausgeführt. Bei den Kaskadenüberfällen (Abb. 15) ergießt sich das von der Krone der Sperrmauer herabfallende Wasser über eine Anzahl von Treppenstufen abwärts.

Das größte Staubecken Europas ist die Edertalsperre bei Hemfurt in Waldeck mit einer Staumenge von 202,4 Mill. cbm. Dieser Stausee, dem drei blühende Dörfer vollständig und zwei Dörfer teilweise zum Opfer fielen, hat eine Länge von 27 km und eine größte Breite von 1 km. Der Anlaß zum Bau dieses mit einem Kostenaufwand von ca. 20 Mill. Mk. ausgeführten Riesenwerkes wurde durch die Notwendigkeit gegeben, den im Bau begriffenen Mittellandkanal aus der Weser zu speisen und zugleich eine Verbesserung des Fahrwassers der Weser bei niedrigem Wasserstande zu schaffen. Bei Minden überschreitet der Mittellandkanal die Weser mittels eines den Strom brückenartig überspannenden Bauwerks, eines sog. Brückenkanals, und hier sollten aus der Weser 7500 l pro Sekunde in den Kanal emporgepumpt werden. Diese Wassermenge konnte nun aber ohne schwere Schädigung der Schiffahrt der Weser nicht dauernd entzogen werden. Auch eine Kanalisation der Weser erschien nicht angängig, da der Staat Bremen seine Zusage, die bedeutenden Kosten zu tragen, zurückzog, als der preußische Landtag den Bau des Kanals nicht sogleich vom Rhein bis zur Elbe, sondern vorläufig nur bis Hannover bewilligte. Infolgedessen faßte man den Plan, im Quellgebiet der Weser Talsperren zu schaffen. Eine derselben liegt an der Diemel bei Niedermarsberg mit 45 Mill. cbm Staumenge; die zweite ist die Edertalsperre. Hier lagen die Verhältnisse besonders günstig, da das abzusperrende Tal besonders eng ist und ein sehr günstiger Baugrund zur Verfügung steht. Die Sperrmauer hat eine Höhe von 48 m über der Talsohle und eine Länge von 400 m; sie beanspruchte 300 000 cbm Mauerwerk. Am linken Abhang des Tales liegt eine große Überlandzentrale, welche die in dem Stausee aufgespeicherten Kräfte in elektrischen Strom verwandelt und in dieser Form 100 km weit fortleitet, um der Landwirtschaft und der Industrie dienstbar gemacht zu werden. Außer an den beiden Talhängen zu je sechs angeordneten 1,35 m bis 1,5 m weiten Eisenrohren ist unmittelbar unterhalb der Mauerkrone ein Überfall von 145 m Länge für das Hochwasser angebracht. Außerdem erhielt die Mauer noch 14 Notauslässe 14,5 m unterhalb der Mauerkrone. Diese werden geöffnet, wenn der Gefahrpunkt erreicht ist, d. h. wenn man das Mauerwerk nicht dem vollen Wasserdruck aussetzen will. Am Fuße der Mauer ist ein Becken von 6 m Tiefe angebracht, das zum Abfangen der von der Mauer herabstürzenden Wassermengen dient. Auf diese Weise wird die Geschwindigkeit dieser Wassermengen derart gemildert, daß sie unbedenklich ihren Weg talabwärts fortsetzen können, ohne daß zu befürchten ist, daß sie eine verheerende reißende Wirkung ausüben können.

Die im Juli 1913 in Betrieb genommene Möhnetalsperre bei Soest erhielt einen Inhalt von 130 Mill. cbm, ist vom Ruhrtalsperrenverein erbaut und bildet die zehnte im Ruhrgebiet errichtete Sperre. Sie umfaßt die Flußgelände der Möhne und Heve; der Rückstau erstreckt sich im Möhnetal auf 10 km, im Hevetal auf etwa 5 km. Ihrem Bau fielen die Dörfer Kettlersteich und Delecke zum Opfer, außerdem noch Teile einiger andrer Dörfer, so daß insgesamt 200 von 700 Personen bewohnte Gebäude niedergerissen werden mußten. Das dem Staubecken zugehörige Niederschlagsgebiet umfaßt 416 qkm mit einem jährlichen mittleren Abfluß von 245 Mill. cbm. Zur Verbindung der Ufer des Sperrbeckens, das im Grundriß die Gestalt einer ungleichschenkligen Gabel hat und sich aus dem Möhnesee und dem Hevesee zusammensetzt, sind außer der Sperrmauer zwei umfangreiche Viadukte und mehrere kleine Anlagen erbaut; der eine dieser Viadukte, der Delecke-Viadukt, besteht aus 16 Steinbogen. Die Gesamtkosten belaufen sich auf etwa 22 Mill. Mk. Der Grundriß der Mauer verläuft nach einer Parabel. Die Länge derselben beträgt an der Krone 650 m, die Höhe von der Fundamentsohle ab 40 m, vom Talboden ab 33 m, die Breite unten am Fuß 34,20 m, oben an der Krone 6,25 m. Die Abgabe des Wassers erfolgt durch vier schmiedeeiserne Rohre von 1,40 m Durchmesser; jedes derselben ist dreifach verschließbar. Das gegenwärtig seiner Verwirklichung entgegengehende großzügige »Bayernwerk« Oskar von Millers bezweckt, ein Hochspannungsnetz zu schaffen, das alle im rechtsrheinischen Bayern zerstreuten Wasser- und Dampfkräfte sammelt und deren gegenseitige Unterstützung und bessere Ausnutzung gewährleistet. Es wird darauf gerechnet, daß durch die Kuppelung der einzelnen Elektrizitäts-Erzeugungsanlagen an sonst durch Dampfkräfte zu erzeugender Elektrizität 166 Mill. Kilowattstunden jährlich im ersten und 253 Mill. Kilowattstunden im zweiten Ausbau erspart werden. Während des ersten Ausbaues kommen in der Hauptsache nur die Wasserkräfte des Walchensees in Betracht, zu denen im zweiten Ausbau noch die des Lechs bei Schwangau hinzutreten. Im Lennetal wird eine Riesentalsperre mit einem Inhalt von 180 Mill. cbm errichtet werden. Sie hat die Aufgabe des von uns bereits erwähnten Ruhrtalsperren-Vereins wesentlich zu erweitern und den genossenschaftlichen Bau von Talsperren zu fördern, indem den Vereinigungen der Triebwerkbesitzer Zuschüsse gewährt werden.

Überaus rührig sind die Vereinigten Staaten von Amerika mit dem Bau von Talsperren vorgegangen. Diese dienen hier vielfach der Wasserversorgung der Städte. Hier ist zunächst der in den Jahren 1886–1888 mit einem Aufwand von 1 200 000 Fr. erbaute Sweetwater-Damm in Kalifornien zu nennen. Seine Stauhöhe betrug ursprünglich 18,3 m, wurde aber später auf 27,45 m gebracht. Die Länge der Mauerkrone beläuft sich auf 103,6 m. Der Radius, nach welchem die Mauer verläuft, beträgt 67,66 m. Die Entnahme des Wassers erfolgt von einem in 15 m Abstand von der Mauer errichteten Turm, von dem aus sieben Öffnungen, die in verschiedenen Höhenlagen angebracht sind, bedient werden können. Das Becken faßt 22 Mill. cbm und hat eine Oberfläche von 2,95 qkm. Den im Laufe eines Jahres durch Verdunstung erfolgenden Wasserverlust schätzt man auf 1,22 m Wasserhöhe. Der in einem Nebental des Hudsons gelegene Croton-Damm liefert einen Teil der für New York erforderlichen Wassermenge; er hat einen Inhalt von 121 Mill. cbm und ein Niederschlagsgebiet von 349 qkm. Der Roosevelt-Damm in Arizona, der in den Jahren 1906–1911 mit einem Kostenaufwand von 15 Mill. Mk. errichtet wurde, faßt 1500 Mill. cbm und wäre imstande, 5200 qkm mit einer 0,3 m hohen Wasserschicht zu bedecken. Die Stärke der Mauer beträgt unten an der Wurzel 51,5 m, oben an der eine Fahrstraße tragenden Krone 5 m. Die Höhe der Mauer beträgt 85 m. Unterhalb des Dammes liegt eine Kraftstation, in welcher durch sechs Turbinen elektrischer Strom erzeugt wird, der auf 45 000 Volt transformiert und über Berge und wüste Strecken zu den Ortschaften Mesa und Phönix geleitet wird.

Sammelbecken von außergewöhnlichen Abmessungen umfaßt auch die neue Wasserversorgung von New York. Zu den allerneusten und größten Stauwerken gehört eines, das in der Wiege der Stauwerke, in Ägypten, in erweiterter Gestalt dem Betrieb übergeben wurde. Es ist dies der bei Assuan errichtete Nildamm. Dieser wurde im Jahre 1903 zuerst für eine Staumenge von 1000 Mill. cbm ausgeführt, in neuerer Zeit aber derart erhöht, daß er 1300 Mill. cbm staut und nach Bedarf zur Bewässerung Unterägyptens abgibt.

Die größte elektrische Kraftzentrale liegt an den Niagarafällen und versorgt über Hunderte von Kilometern hinaus zahlreiche industrielle Werke und Verkehrsanlagen mit Strom. Dort wurde im Jahre 1879 die erste Dynamomaschine mit einer Leistung von 36 Pferdekräften für die Beleuchtung der Fälle aufgestellt. Jetzt leisten die elektrischen Anlagen rund 850 000 Pferdestärken. Die aus den Niagarafällen zu erzielenden Pferdekräfte werden auf 2 500 000 P.S. geschätzt. Das größte Dampfkraftwerk der Erde, das bei Bitterfeld belegene Golpawerk wurde während des Krieges fertiggestellt und führt u. a. der Stadt Berlin mittels einer 132 km langen Leitung 30 000 Kilowatt zu.

Eine jede elektrische Kraftübertragungsanlage besteht aus folgenden Teilen: dem den Strom erzeugenden Kraftwerke (Wassermotoren, Dampfmaschinen, Großgasmaschinen), der Hochspannungsleitung, den Transformatoren, den den Strom am Verbrauchsort aufnehmenden Einrichtungen, bestehend in Motoren, Lampen, chemischen Apparaten usw.

Für die elektrische Kraftübertragung haben sämtliche Arten des elektrischen Stroms: Gleichstrom, Wechselstrom und Drehstrom Anwendung gefunden. Unter Gleichstrom versteht man diejenige Stromart, bei welcher der Strom wie ein ständig laufender Wasserstrahl stets in derselben Richtung sich bewegt. Der Wechselstrom ändert in rascher Folge seine Stärke und Richtung, und zwar in seiner üblichen Form fünfzigmal in der Sekunde. Man kann ihn mit dem in einer gewöhnlichen Kolbendampfmaschine wirkenden, hin- und hergehenden Dampfstrom vergleichen. Werden mehrere solcher Wechselströme benutzt, die ihre Richtung zu verschiedenen Zeiten wechseln, so erhält man den Mehrphasen- oder Drehstrom, so benannt, um ihn von dem Einphasenstrom zu unterscheiden. Um den Vergleich mit der Dampfmaschine beizubehalten, entspricht der Mehrphasen- oder Drehstrom dem in einer Mehrzylinder-Dampfmaschine mit gegeneinander versetzten Kurbeln arbeitenden Dampfstrom.

Der elektrische Strom besitzt eine gewisse Spannung und eine gewisse Stärke. Erstere entspricht, wenn wir uns des Vergleichs mit dem dahinströmenden Wasser weiter bedienen, dem Druck, letztere der Menge des dahinströmenden Wassers. Die Spannung wird in Volt, die Stromstärke in Ampere gemessen. Die Leistung erhält man durch die Multiplikation der in Volt gemessenen Spannung mit der in Ampere gemessenen Stromstärke. Das Produkt: 1 Volt mal 1 Ampere nennt man 1 Watt; 1000 Watt nennt man 1 Kilowatt. 0,6 Kilowatt entsprechen einer Pferdekraft.

Will man Gleichstrom für die Kraftübertragung benutzen, muß man in der Maschine selbst Strom von entsprechend hoher Spannung erzeugen. Dies ist schwierig und nur in gewissem Maße möglich. Nun ist aber die Kraftübertragung auf die hochgespannten Ströme angewiesen, wie nachstehende Überlegung ergibt. Der Querschnitt des zur Fortleitung des Stromes dienenden Drahtes ist proportional der zu befördernden Zahl der Ampere. Man kann also einen um so dünnern, das ist billigern Draht benutzen, je geringer die Zahl der Ampere ist. Der Wechselstrom hat dem Gleichstrom gegenüber den großen Vorzug, daß er sich auf sehr hohe Spannungen transformieren läßt. Hierbei verringert sich die Zahl der Ampere, so daß man den Strom in Leitungen geringen Querschnitts fortleiten und alsdann am Orte des Verbrauchs wieder auf Strom von der niedrigern für den jeweiligen Zweck geeigneten Spannung heruntertransformieren kann. Demgemäß benutzt man Gleichstrom innerhalb von industriellen Anlagen und Ortschaften geringerer Ausdehnung und zum Betriebe von Straßenbahnen. Soll aber die Übertragung über beträchtlichere Entfernungen hin erfolgen, so benutzt man Wechselstrom, und zwar meist Drehstrom, da dieser hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit den Einphasenstrom übertrifft.

Die elektrische Kraftübertragung im heutigen Sinne datiert vom 25. August 1891. An diesem Tage wurde die Kraft des bei Lauffen belegenen Neckarfalls nach Frankfurt a. M. übertragen, und zwar anläßlich des dort tagenden Internationalen Elektrotechniker-Kongresses und der dort veranstalteten elektrotechnischen Ausstellung. Die Übertragung von 300 P.S. erfolgte hier mit 8000 Volt auf eine Entfernung von 170 km bei einem Wirkungsgrad von 75%. In Europa sind jetzt Überlandzentralen mit Spannungen bis zu 110 000 Volt, in Amerika sogar bis zu 140 000 Volt und mehr im Betriebe. Die Übertragung kann in wirtschaftlich einwandfreier Weise bis auf 5000 km erfolgen. Weitere Steigerungen auf größere Entfernungen und auf 200 000 bis 250 000 Volt Spannung liegen bereits im Bereiche technischer und wirtschaftlicher Möglichkeit. Die Verlegung der viele Kilometer entlang das Land überspannenden Leitungsnetze gestaltet sich häufig sehr schwierig, insbesondere dann, wenn breite Ströme oder Meeresarme zu überschreiten sind. Die größte Spannweite von 1463 m weist die den St. Lorenzstrom bei Three Rivers überschreitende Leitung auf. An den Ufern sind zwei Gittertürme von 107 m Höhe errichtet, die an ihren Spitzen zwei das Kabel tragende 31 m lange Arme besitzen.

Die Leben und Gesundheit bedrohenden Eigenschaften des elektrischen Stromes, die man anfangs stark unterschätzt hat, und die von den Freileitungen aus ihren verderblichen Weg nehmen können, sind geeignet, die Entwicklung des Luftverkehrs stark zu beeinträchtigen.

Jedes mit einer Freileitung in Berührung kommende Luftfahrzeug ist dem Verderben ausgesetzt. Hier eine alle Teile befriedigende Lösung zu finden, erscheint z. Z. unmöglich, und es wird von den Vertretern des Luftverkehrs die Forderung erhoben, die gefahrbringenden Freileitungen durch Kabel zu ersetzen oder unterirdisch zu verlegen. Man hat bisher versucht, unter großem Kostenaufwande die Freileitungen durch Blechhauben, farbige Ringe, Isolatoren usw., durch ungewöhnlich gefärbte oder gebaute Masten auf weite Entfernungen hin kenntlich zu machen. Alle diese Mittel versagen bei Dunkelheit und unsichtigem Wetter, werden auch meist erst dann erkannt, wenn es zu spät ist.

V. Elektrische Fernbahnen.

Die erste elektrische Eisenbahn wurde auf der Berliner Gewerbeausstellung im Jahre 1879 durch Werner Siemens in Betrieb gesetzt (Abb. 16). Auf Grund der mit dieser ersten, gewissermaßen nur einen Versuch bildenden Elektrobahn gemachten Erfahrungen erbaute sodann die Firma Siemens & Halske, Berlin, eine dem regelrechten Personenverkehr dienende Bahn zwischen dem Anhalter Bahnhof und der Hauptkadettenanstalt zu Lichterfelde bei Berlin. Es war dies die erste elektrische Eisenbahn der Welt im heutigen Sinne.

Werner Siemens hatte bereits erkannt, daß der elektrische Betrieb sich besonders für die Überwindung starker Steigungen, für Bergwerke und für städtische Hochbahnen eigne. Die Entwicklung der elektrischen Eisenbahnen hat sich in der Weise vollzogen, daß diese zunächst sich auf die von Werner Siemens vorstehend skizzierten Verhältnisse sowie auf den Betrieb von Straßenbahnen beschränkten, sich dann aber auch unter dem Vorgange Amerikas dem Betriebe der Fernbahnen zuwendeten. In den Vereinigten Staaten von Amerika ging man infolge der Stärke des dortigen Verkehrs mit dem Bau elektrischer Bahnen mit außerordentlicher Schnelligkeit vor. Schon im Jahre 1890 waren dort 2600 km elektrischer Eisenbahnen im Betrieb. Einige Jahre später begann auch in Europa eine Zunahme des elektrischen Betriebes, zunächst allerdings nur bei den Straßenbahnen. Vom Jahre 1911 aber setzte, unterstützt durch die Leistungen der deutschen Elektrizitätswerke, der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft, der Union Elektrizitäts-Gesellschaft, Siemens & Halske, Schuckertwerke, Bergmann A.-G. auch in Europa unter Führung der preußischen und der schwedischen Staatsbahnverwaltung, der Bau von elektrischen Vollbahnen kräftig ein. Schon im Jahre 1903 waren von der Studiengesellschaft für elektrische Schnellbahnen auf der Strecke Marienfelde–Zossen Versuche mit elektrischen Lokomotiven der Allgemeinen Elektrizitäts-Gesellschaft und der Firma Siemens & Halske angestellt, die Fahrgeschwindigkeiten von mehr als 200 km in der Stunde ergaben, also die Geschwindigkeiten der Dampflokomotiven verdoppelten. Hier wurde hochgespannter Drehstrom benutzt, der den Motoren durch drei seitlich des Gleises angeordnete Drahtleitungen zugeführt wurde. Die Gründe, die die Preußische Staatsbahnverwaltung dazu geführt haben, für den Betrieb von Vollbahnen den elektrischen Strom, und zwar den sog. einphasigen Wechselstrom zu benutzen, sind die folgenden. Für Fernbahnen und Güterverkehr ist der Betrieb mittels Gleichstrom von niedriger Spannung zu kostspielig. Bei Verwendung von Drehstrom ist allerdings ein elektrischer Betrieb von Fernbahnen möglich, jedoch ist – abgesehen von der erforderlichen doppelten Leitung – die notwendige Wirtschaftlichkeit nur bei wenigen bestimmten Geschwindigkeiten zu erzielen, wodurch die Anwendbarkeit des Drehstroms stark beschränkt wird. Demgegenüber bietet der einphasige Wechselstrom eine Betriebsform der elektrischen Zugförderung, die den Anforderungen des Eisenbahnbetriebes in weitestem Umfange zu genügen vermag. Er gestattet, elektrische Leistung mit sehr hoher Spannung und daher in praktisch fast unbegrenzter Größe auf weite Entfernungen zu übertragen und den Triebfahrzeugen oder Lokomotiven durch eine einfache Fahrleitung, ähnlich wie bei den Straßenbahnen, zuzuführen. Auch können Triebmaschinen verwendet werden, die sich in vollkommenster Weise den wechselnden Bedingungen des Bahnbetriebes anpassen.