Drainage [1]

[45] Drainage,1 eine Anlage zur Entwässerung, zur Beseitigung der in der Ackerkrume und im Untergrund angesammelten schädlichen Feuchtigkeit vermittelst unterirdisch eingelegter Sickerungen.

Notwendig ist die Beseitigung der stauenden Nässe im Boden bis zu der Tiefe, in welche die Wurzeln der Nutzpflanzen hinunterreichen, denn das im Boden befindliche Wasser verhindert den Zutritt der Luft in denselben und seine Erwärmung durch die Sonne. Der Oxydationsprozeß, die Zubereitung von Pflanzennahrung im Boden, des Düngers wie der Bodenbestandteile, bleibt unvollkommen; es können sich im Gegenteil andre, dem Wachstum der Nutzpflanzen schädliche und nur den Unkräutern förderliche Verbindungen bilden. Durch die stets vor sich gehende Verdunstung des Wassers wird dem Boden und der umgebenden Luft Wärme entzogen; der erstere wird kalt, und darum treten auf nassen Böden gerne Spätfröste ein, wie auch die Pflanzen auf nassen Böden nicht tief wurzeln können und dadurch leichter auswintern.[45]

Nur mit bedeutend erhöhter Arbeit und Zugkraft kann ein nasser Boden gepflügt und geeggt werden, ganz abgesehen davon, daß dies Geschäft eine Verzögerung gegenüber demjenigen auf trockenem Gelände erfährt, weil naßkalte Felder im Frühjahr und Herbst bei feuchter Witterung meist zu weich und darum für das Spannvieh nicht zugänglich sind. Geringere Erträge und größere Betriebskosten sind mithin die Folge der stauenden Bodennässe. Da die Wurzeln vieler Nutzpflanzen über 1 m tief in den Boden hinuntergehen, so sollte der Grundwasserspiegel in Ackerfeld und Wiesen durch Entwässerung mindestens so tief gesenkt werden. Rührt die Durchnässung von einer einzelnen Quelle her, die in der Tiefe in einer Felsspalte oder in einer von dichtem Boden umgebenen Sandader daherkommt und sich in den vorgelagerten Erdmassen versetzt und diese ständig durchtränkt, so ist die Ableitung eine einfache. Man hat nur unter Anwendung der bei Wasserversorgungen geltenden Regeln den Ursprung der Quelle zu ermitteln, diese in der Tiefe abzufassen und durch einen Graben oder Dohlen abzuleiten. Der Boden trocknet dann allmählich ab. Schwieriger wird die Sache, wenn die Vernässung durch Grundwasser entsteht. Das Regenwasser dringt je nach der Dichtigkeit des Bodens mehr oder weniger rasch und vollständig in diesen ein und geht in die Tiefe. Kommt es hier auf eine undurchlässige Schicht, so bewegt es sich als sogenanntes Grundwasser auf derselben talabwärts. Ist dabei die Wassermenge klein, das Gefäll groß und das durchströmte Material grob mit großen offenen Zwischenräumen, so erfolgt der Abfluß ohne Beeinträchtigung der darüberliegenden Schichten. Je größer die Wassermenge, je geringer das Gefäll und je dichter die Massen aber sind, je stärker also auch Kapillarität wirken kann, desto mehr wird sich der Grundwasserstrom an der Oberfläche bemerkbar machen. Wenn nämlich das Grundwasser zum Durchströmen der über der undurchlässigen Erdschicht a b gelagerten Massen seinen Spiegel nur bis zu der Höhe c d (Fig. 1) heben, für den Durchfluß nur diesen Raum brauchen würde, wird es durch die Kapillarität außerdem noch höher gehoben. In verschiedenen Böden ist diese Höhe ungleich; sie ist am größten in Torf- und Moorboden, mittelgroß (bis zu 50 cm) im Lehmboden, gering im Sand, Null im Kies. Es bedarf keiner großen Wassermengen, keines eigentlichen Grundwasserstroms, um einen dichten Boden naß zu erhalten; die Zwischenräume des Materials sind in diesem sehr klein, die Bewegung des Wassers und die Verdunstung sehr gering. Wenn hier »Quellen« scheinbar im Gegensatz zu »Grundwasser« genannt sind, so ist zu beachten, daß ein prinzipieller Unterschied zwischen beiden nicht besteht. Denn eine Quelle ist nichts andres als Grundwasser, das sich in einem geschlossenen Lauf gesammelt hat und an einem bestimmten Platz zutage tritt.

Bei einem Drainageentwurf muß man sich daher in erster Linie darüber klar werden, woher die Vernässung rührt, ob von einer geschlossenen Quelle oder von dem in seinem Abfluß durch den Untergrund gehemmten Grundwasser. Um den letzteren Fall, um die Beseitigung der Nachteile, die aus einer weithin sich erstreckenden Vernässung des Bodens durch in seinem Ablauf aufgehaltenes Grundwasser am Pflanzenwuchs entstehen, handelt es sich bei einer eigentlichen landwirtschaftlichen Drainage.

Macht man in einem wasserdurchtränkten Boden einen Einschnitt mit genügender Vorflut, so setzt sich in denselben von den Seiten her aus den höher gelegenen Schichten das Wasser hinein, es bildet sich eine vollständige Strömung gegen die Vertiefung zu. Stand früher das Grundwasser in der Linie a b (Fig. 2), so wird es sich auf eine gewisse Erstreckung auf beiden Seiten des Grabens einsenken, es wird ein Prisma a, b, c wasserfrei werden. Diese Strecke a b, die Breite des Geländestreifens längs des Grabens, auf der eine Einsenkung des Grundwasserspiegels eintritt, richtet sich naturgemäß einerseits nach der Tiefe c d und anderseits nach der mehr oder minder großen Durchlässigkeit des Bodens. Kann man eine eigentliche wasserführende Schicht anschneiden und diese bis zum undurchlassenden Untergrund abfassen, so wird die Abtrocknung weithin eintreten. Meist aber liegt die Sache nicht so einfach.

Man kann vielfach, einerseits wegen der Vorflut und anderseits wegen der Kosten und endlich weil die Schichten durchaus nicht immer regelmäßig, sondern vielfach gebogen, sich nach allen Richtungen verzweigend und wieder zusammenkommend verlaufen, nicht so tief gehen; man muß sich meist damit begnügen, ein möglichst großes Stück von gleichmäßig durchtränktem Boden trockenzulegen. Da erhellt nun sofort, daß die Entwässerung namentlich von dichten Böden ein ganzes System von nahe aneinander liegenden tiefen Gräben erfordert. Dies hat große Nachteile. Es wird eine große Fläche kulturfähigen Bodens durch die Gräben in Anspruch genommen (ein 2 m tiefer Graben von nur 0,5 m Sohle wird bei nur einmaliger Böschung oben 4,5 m breit), es werden Brücken zur Ueberführung der Wege nötig, der Verkehr auf dem Gelände und dessen Bebauung werden vielfach gehemmt, und die Unterhaltung der Gräbenwände, die in wasserführendem Boden schlecht halten, sowie die Räumung der Grabensohlen erfordern einen ständigen Aufwand. Darum hat man sich von jeher auf unterirdische Ableitung des Grundwassers verlegt.

Alte Methoden der unterirdischen Entwässerung sind sogenannte Erddauchen und Sicherungen mit Holz und Stein. Die ersteren (Fig. 3 und 4) werden dadurch erstellt, daß man[46] in die breitere Grabensohle eine schmale Rinne aussticht, diese mit einem umgekehrten Rasenstück deckt und den Graben hierauf einfüllt; oder es wird ein Stück besonders geformtes Holz, auch mehrere aneinander gehängte Stücke, in die Grabensohle eingebracht, Erde darüber gefüllt und festgestampft, sodann das Formholz eine Strecke weit vorgezogen und wieder umgefüllt, so daß ein zusammenhängender unterirdischer Gang entsteht. Dies ist naturgemäß nur in dichtem, standfähigem Boden möglich und läßt stets Einstürze, Verstopfungen u.s.w. befürchten. Die Konstruktionen von Sicherungen aus Holz und Stein sind aus Fig. 5 und 6 (Faschinendrains) und Fig. 7 und 8 (Steindrains) ersichtlich. Die Faschinendrains, lange gebundene Würfle von Strauchwerk, nicht etwa locker eingefüllte und sich dadurch unregelmäßig zusammensetzende Aeste, halten, namentlich wenn sie im Grundwasser liegen, verhältnismäßig lange. Um ein Verstopfen der aus größeren Steinen erstellten Sicherungen zu verhüten, müssen dieselben zunächst mit kleineren Steinen überdeckt und muß sodann die erste Füllschicht sorgfältig eingebracht und festgestampft werden. Alle Holzkonstruktionen sind bedenklich, das Holz wird bald morsch, Einsenkungen, Verstopfungen müssen bald eintreten. Steinsickerungen und Trockendohlen, die auch vermittelst Hohlziegeln erstellt werden können, sind dagegen gut, aber meist zu teuer, da man nur selten, namentlich bei größerem Bedarf, genug Steine zu niederen Preisen zur Verfügung haben dürfte. – Besonders zu erwähnen sind noch die Torfdrains, die früher in torfreichen Gegenden Englands vielfach angewendet wurden. Mit einer besonderen Stechschaufel (Fig. 9) werden Torfstücke von der in Fig. 10 dargestellten Form gestochen und diese werden nach genügender Trocknung durch Aufeinandersetzen zur Herstellung einer Röhrenfahrt verwendet. Solche Torfdrains sollen eine sehr lange Dauer haben.

Die geringe Haltbarkeit der Holzdrains und die oft großen Kosten der Materialbeschaffung für die Steindrains haben, zuerst in England, zur Drainage mit gebrannten Tonröhren geführt. Eine Ausstellung in London (1851), bei der zum erstenmal die außerordentlichen Erfolge der Röhrendrainage zur Darstellung gebracht waren, trug viel zur Verbreitung der Methode der letzteren auf dem Kontinent bei, wo dieselbe jetzt allgemein als das Beste auf diesem Gebiete anerkannt wird und in systematischer Ausführung nahezu ausschließlich zur Anwendung kommt. Gebrannte Tonröhren von 30–50 cm Länge werden auf der Sohle des Grabens, stumpf aneinander gestoßen, eingelegt und wieder mit Erde bedeckt. Sie wirken ganz in der oben in Fig. 3 dargestellten Weise, und es wird zwischen mehreren in gleicher Richtung verlaufenden Drainsträngen der Grundwasserspiegel sich in der untenskizzierten Weise (Fig. 11) gestalten. Das Wasser setzt sich durch die Stoßfugen, nicht etwa durch die Wandungen in die Röhren hinein. Die etwaige Befürchtung, daß die Stoßfugen nicht hinreichen, um so viel Wasser einzulassen, als das Rohr fassen kann, ist unbegründet. Nimmt man die Weite der Stoßfugen zu 0,5 mm an, was schon sehr sorgfältiges Legen voraussetzt, so haben schon wenige Stoßfugen so viel Querschnitt als das Rohr selbst. Bei einer lichten Weite des Rohres d ergibt sich die Anzahl n der Stoßfugen, deren Querschnitt gleich dem Querschnitt des Rohrs sein soll, aus der Gleichung:

0,5 · n π d = π · d2/4; mit d = 60 mm z.B. wird n = 30.

Grundlage einer guten Drainage wie jeder richtig angelegten Entwässerung ist das Vorhandensein oder die Möglichkeit der künstlichen Anlage einer genügenden Vorflut, eines Grabens, in den die Drainage einmünden und vermittelst dessen das Drainagewasser abziehen kann (s. Entwässerung). Ein Rückstau des letzteren in die Drainage durch höheren Wasserstand im Vorflutgraben darf nicht vorkommen, wenigstens auf[47] längere Zeit nicht. Jede Ausmündung eines Drainstranges in den Vorflutgraben erfordert beständige Aufsicht, sie wird leicht beschädigt, gefriert bei großer Kälte ein und muß besonders gegen das Hineinkriechen von Tieren versorgt werden. Man läßt deshalb nicht jeden einzelnen Drainstrang für sich ausmünden, sondern sucht jeweils eine größere Anzahl von Strängen in einen Sammler zu vereinigen, ein ganzes System von Drains zu bilden, und gibt diesem einen einzigen Auslauf.

Bezüglich der Anordnung eines Drainsystems, des zur Entwässerung eines größeren Bezirks erforderlichen Netzes von Drainsträngen, sind zwei prinzipiell verschiedene Methoden zu unterscheiden.

Längs- oder Paralleldrainage. Bis vor kurzem war es üblich, bei einer Lage des Geländes, wie es sich aus den Höhenkurven in der beigefügten Skizze (Fig. 12) ergibt, einen Hauptstrang ab, Sammeldrain genannt, annähernd parallel zu den Höhenkurven und mit einer Ausmündung in den Vorflutgraben anzulegen und in diesen die Zweigstränge, Saugdrains genannt, möglichst senkrecht zu den Höhenkurven, also dem stärksten Gefäll nach einmünden zu lassen. Das starke Gefäll in den Saugdrains befördert das rasche Ablaufen des Wassers in denselben, also auch ein rasches Eindringen des Wassers in dieselben und mithin eine kräftige Entwässerung des Geländes. Gleichzeitig erreicht man dadurch den Vorteil, den Saugdrains nur geringe Weite geben zu müssen, was bei der gegenüber dem Sammler großen Länge der Sauger den Kostenpunkt ganz wesentlich beeinflußt. Aus demselben Grund gibt man dem Sammeldrain auch ein möglichst großes Gefäll, bedeutend geringer als dasjenige der Sauger bleibt es aber bei dieser Anwendung immer. Die Richtigkeit dieser von Autoritäten wie Vincent [5], Perels [6], [7] u.a. vertretenen Methode hat in neuerer Zeit starke Anfechtung erfahren. Wenn nämlich am Fuße von stark ansteigenden Hängen sich Vernässungen zeigen, so ist anzunehmen, daß Wasser von oben beiströmt, und man wird darum gut tun, das in Fig. 12 eingezeichnete System durch einen an der oberen Grenze der Vernässung oberhalb der Saugstränge verlaufenden besonderen Strang d, e, Kopfdrain genannt, zu ergänzen und auf diese Weise jenes Wasser abzufassen (Fig. 13). Der Untergrund von Talniederungen zeigt bekanntlich häufig die Erscheinung, daß bei der Ablagerung der Schichten die sich in unregelmäßigen Bahnen bewegenden Strömungen in den Wasserläufen oder die Niederschläge Rinnen und Mulden gebildet, dann diese Vertiefungen mit gröberen Teilen, Sand und Gerölle, ausgelegt und endlich wieder mit dichteren Massen eingedeckt haben. In diesen selbstverständlich meist dem größten Gefäll der Fläche folgenden unterirdischen Rinnsalen, schmalen Adern oder breiten, dünnen Schichten bewegen sich vornehmlich die Grundwasser. Ist ein solcher Abfluß durch Engerwerden der Rinnen, durch Abnahme des Gefälls oder durch vorgelagerte dichtere Massen gehemmt, so stauen sich die Grundwasser auf und versumpfen das Gelände. Legt man nun eine Drainage nach dem in Fig. 12 dargestellten System mit Saugdrains im stärksten Gefäll an, so kann es leicht vorkommen, daß eine solche geschlossene Wasserader unberührt zwischen zwei Strängen liegen bleibt oder daß die dünne wasserführende Schicht nur ungenügend angeschnitten wird und daß darum nach wie vor Vernässungen des Bodens bleiben.

Kopf- oder Querdrainage. Zurzeit wird empfohlen, in gleicher Weise wie den einen Kopfdrain alle Stränge quer zu legen, das System also in der in Fig. 14 angedeuteten[48] Weise zu gestalten. Hier erhalten die Sammler a, b das stärkste und die Sauger c das geringere Gefälle. Zuerst traten für diese Methode, Kopf- oder Querdrainage genannt, die übrigens in früherer Zeit in England teilweise üblich gewesen sein soll, Merl [13] und sodann Gerhardt [14] ein. Durch die Querdrainage werden die soeben geschilderten wasserführenden Adern sämtlich abgeschnitten, sie bekommen Vorflut und wirken selbst wieder als Sauger. Weil hierbei die vorhandenen durchlassenden Adern des Bodens als natürliche Drainage mitwirken, kann die Entfernung der Stränge größer genommen werden als bei einer Längsdrainage in demselben Boden. Merl weist auch auf mathematischem Wege nach, daß bei geneigter Bodenoberfläche ein der Horizontalkurve folgender Strang einen breiteren Geländestreifen entwässert als ein im stärksten Gefälle liegender. Noch ein weiterer Vorteil ist nicht zu verkennen. Wenn in die mit starkem Gefäll gelegten Saugrohrstränge der Längsdrainage das rasch einströmende Wasser Sand und Schlamm einführt (und diese Gefahr liegt um so mehr vor, je rascher das Wasser abfließen kann), so ist es leicht möglich, daß diese in dem flach liegenden Sammler hängen bleiben und ihn verstopfen. Bei der Querdrainage nimmt die Wassergeschwindigkeit von oben nach unten zu, eine Verschlammung kann daher viel weniger leicht eintreten.

Die mannigfache Bodengestaltung kann es mit sich bringen, daß man nicht die Wahl zwischen beiden Methoden hat, z.B. in einer buchtenartigen Mulde (Fig. 15) ist nur eine Längsdrainage zweckmäßig; in andern Fällen kann sich eine Mengung, ein Uebergang von einer in die andre Methode ganz von selbst als notwendig ergeben. Vollständig als Querdrainage ist die unterirdische Entwässerung dann auszubilden, wenn es sich darum handelt, die Wirkung der Drainage zeitweise aufzuheben, das Drainagewasser wieder in den Boden zurückstauen zu können, um letzteren nicht zu sehr austrocknen, zeitweise wieder feuchter werden zu lassen. Stauventile an den Einmündungen der Saugstränge in den Sammelstrang ermöglichen das letztere. Die Staudrainage ist ein wichtiger Bestandteil des Petersenschen Wiesenbausystems, s. Bewässerungssysteme, Bd. 1, S. 762.

Die Ausdehnung der einzelnen Drainagesysteme ist, abgesehen von den natürlichen, durch die Terrain- oder Besitzverhältnisse gegebenen Bedingungen, abhängig von verschiedenen Faktoren, die man auf Grund wissenschaftlicher Erwägungen und praktischer Erfahrungen festgelegt hat: nämlich von der abzuführenden Wassermenge, von dem gegebenen Gefäll und von der gewählten Länge, Tiefenlage und gegenseitigen Entfernung des Drains.

Durch die Drains ist zunächst diejenige Wassermenge abzuführen, die als Niederschlag auf die betreffende Fläche gefallen ist. Wollte man aber die Drains nur so weit machen, daß sie während eines Jahres gleichmäßig die durchschnittliche Regenmenge abführen, so würden sich die Verhältnisse des nassen Geländes nicht ändern. Es müssen größere Wassermengen und diese auch schneller aus dem Boden entfernt werden können. In der Praxis hat sich die zuerst von Vincent [5] aufgestellte und von Perels [6], [7] gutgeheißene Regel ausgebildet, daß die Maximalmenge der in einem Monat niedergehenden Niederschläge in 14 Tagen soll abfließen können. Legt man die für ziemlich regenreiche Gegenden passende Zahl von 180 mm monatliche Maximalregenhöhe – sonst 100–120 mm, welche Zahlen von der jeweils nächsten meteorologischen Station erhoben werden können – zugrunde, so sind vom Hektar in der Sekunde abzuleiten 10000 · 0,18/14 · 60 · 60 · 24 = 0,0015 cbm = 1,5 l. Außer den unmittelbar auf die zu entwässernde Fläche niederfallenden Regenmengen haben die Drains oft auch noch von oberen Bezirken herunterdringendes Grundwasser zu bewältigen. Meist kann dies jedoch außer acht gelassen werden, da das im Boden befindliche aufgestaute Grundwasser, wenn es einmal durch die Drainage bis zu einer gewissen Tiefe gesenkt wurde, sich nur ausnahmsweise, durch außergewöhnliche Zuflüsse, wieder bedeutend hebt. Auch sind bei der obigen Vincentschen Annahme die im Sommer sehr bedeutende Verdunstung und Aufnahme durch die Pflanzen nicht berücksichtigt. Auf besondere Weise ist zu rechnen, wenn große Wassermengen künstlich aufgeleitet, vom Boden filtriert und durch die Drainage abgeführt werden müssen, wie auf einem sogenannten Rieselfeld bei der Berieselung mit städtischem Kanalwasser, s. Bd. 1, S. 702. Hier ist zu den oben berechneten Regenmengen die durchschnittlich auf das Hektar kommende Kanalwassermenge zuzuschlagen, dabei jedoch zu berücksichtigen, daß oft monatelang wegen der Bestellung größerer Abteilungen mit Getreide, Kartoffeln u.s.w., die gar nicht berieselt werden dürfen, nur kleine Teile (ca. 1/3 bis 1/2 des ganzen Rieselfelds) die ganze Wassermenge aufnehmen müssen. Man wird also beim Projektieren der Drainage eines Rieselfelds die ungünstigste Art der Bewirtschaftung desselben in der Weise in Rechnung zu ziehen haben, daß man sich die höchste durchschnittliche Monatsmenge auf der halben Fläche des Rieselfeldes gleichmäßig verteilt denkt und die Drainage so anlegt, daß sie diese Menge in 14 Tagen abführen kann. Allein maßgebend für die Menge des abzuführenden Wassers ist jedoch die Größe der vernäßten Fläche nicht. Denn das auf dieser stehen bleibende Wasser kann auch unterirdisch von höher gelegenen Orten kommen. Dies muß durch Bohrungen untersucht werden. In solchen Fällen ist es zuweilen möglich, das von oben kommende Wasser durch einen oben um die Fläche herum gelegten Strang, Kopfdrain (vgl. Fig. 13), abzufangen.

Die Tiefenlage und die gegenseitige Entfernung der Drains sind zusammengehörige Faktoren. Eine bestimmte Tiefe muß nur dann eingehalten werden, wenn eine eigentliche wasserführende Schicht im Untergrund vorhanden ist, die angeschnitten werden soll und kann. Sonst ist, wie schon oben erwähnt, zu berücksichtigen, daß die Wurzeln mancher Nutzpflanzen 1–1,5 m in den Boden hinuntergehen und einerseits nicht ständig im Wasser stehen dürfen, anderseits auch nicht in die Röhren hineinwachsen sollen, was sehr leicht vorkommt und dann große Verlegenheiten bereitet. Unter 1,2 m Tiefe sollte keine Drainage angelegt werden; besser aber ist es, eine größere Tiefe einzuhalten.[49]

Aus Fig. 2 geht unmittelbar hervor, daß mit der Tiefe eines Drains die Breite des entwässerten Geländestreifens, mithin die zulässige. Entfernung des Drains wächst, und ebenso ist schon bemerkt worden, daß für eine gewisse Tiefe bei durchlassendem Boden diese Entfernungen größer sein können als bei undurchlassendem. Die Tiefe ist natürlich begrenzt durch die Verhältnisse der Vorflut. Wenn ferner ein 2,5 m tiefer Graben mit einem Drainrohr infolge ungünstiger Bodenbeschaffenheit mehr kostet als zwei solcher Gräben von 1,25 m Tiefe, so wird man vielleicht besser zwei Drains mit der halben Entfernung einlegen. Endlich geht bei dichten Böden und längerer Regendauer die Abtrocknung des Bodens langsam vor sich, wenn die Drains allzu tief liegen. Irgendwelche bestimmte, auf wissenschaftlichem Wege oder durch umfassende Versuche erhaltene Anhaltspunkte über die beste Draintiefe und über die Wirkungsbreite eines Drains in den verschiedenen Böden hat man nicht. Man muß sich mit praktischen Regeln begnügen. Als zweckmäßige durchschnittliche Draintiefe gilt fast allgemein 1,5 m. Als Entfernung verlangt Vincent [5] bei mittlerem, lehmigem, mit Sandadern durchzogenem Boden die zwölffache Tiefe; Perels [6], [7] gibt für 1,25 m Tiefe und ganz dichte Böden in Gegenden, die hoch liegen und geringe Verdunstung haben, die Entfernung zu 9 m an und geht je nach der Durchlässigkeit bis zu 36 m bei grobkörnigem Sand, was aber etwas viel sein dürfte. Die Erfahrungen über diesen Punkt sind noch nicht abgeschlossen. Besonders große Tiefe der Drains ist auf den Rieselfeldern, bei Berieselung mit städtischer Kanaljauche, zu wählen. Dort hat die Drainage nicht nur die Aufgabe, eine für den Pflanzenwuchs ungünstige Höhe des Wassers im Boden unmöglich zu machen, sondern es muß dort auch stets eine möglichst mächtige trockene Bodenschicht mit offenen Poren vorhanden sein, damit die mit dem Wasser in die Tiefe gehenden Schmutzstoffe durch die Mitwirkung der Bodenluft zersetzt (oxydiert) werden können. Auf Rieselfeldern sollte man darum eine Tiefe von 2 m im Durchschnitt wählen.

Das Gefäll und die Rohrweite eines Drainstranges, die Geschwindigkeit des Wassers in demselben und die von ihm geführte Wassermenge bedingen sich gegenseitig und sind früher vielfach nach [5] mit besonderen Formeln berechnet worden. Neuerdings verwendet man die vereinfachte Kuttersche Formel (s. Hydraulik) und setzt


Drainage [1]

worin v die Geschwindigkeit des Wassers, h das Gefäll der Rohrstrecke, l die Länge der Rohrstrecke, k einen Koeffizienten darstellt, dessen Wert nach Kutter


Drainage [1]

ist, unter r den mittleren Profilradius der Rohrleitung – alle Maße in Metern – verstanden. Auf den Durchmesser d der Leitung bezogen, wird r = d/4, also:


Drainage [1]

Dabei werden – wie stets wünschenswert – die Lichtweiten der Röhren unter sonst gleichen Umständen reichlicher als bei Anwendung der Formeln unter [5]. In der Regel wird der Quotient h : l, d.h. das Gefälle pro Längeneinheit mit α bezeichnet. Tabellen für die gegenseitigen Beziehungen von Q, v, d, α s. unter Rohrleitung.

Da man aus dem Projekt für jede Stelle die bis dorthin abwässernde Fläche und mithin bei einer nach den oben gegebenen Regeln festgelegten Annahme der durchschnittlich abzuführenden Wassermenge auch diese kennt, so läßt sich die betreffende Rohrdimension ohne weiteres rechnen. Nur ist zu beachten, daß die Drainröhren im Handel nicht in allen Größen vorkommen. Unter 5 cm (welche Weite übrigens auch in der Praxis die kleinste verwendete ist) und über 22 cm Weite werden sie zurzeit nicht (oder nur ausnahmsweise) fabriziert; schon von 15 cm an nur in größeren, besonders gut eingerichteten Fabriken; meist sind nur die Weiten 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 20 und 22 cm erhältlich. Sodann darf man auch in der Festlegung des Gefälls nicht unter eine gewisse Grenze heruntergehen. Das Wasser muß eine nicht zu geringe Geschwindigkeit haben, damit es die im Rohre stets mehr oder weniger sich niederschlagenden Schlamm- und Sandteile mitnehmen kann. Geschwindigkeiten von 0,15–0,2 m bei vollaufendem Rohr sind das geringste zulässige Maß. Hieraus ergibt sich auch die größte zulässige Länge der Saugstränge, zu welchen gewöhnlich nur Röhren von 5 oder 6 cm genommen werden. Ein Saugstrang hat auf seine Längeneinheit eine Fläche entsprechend der Drainentfernung zu entwässern; an seinem oberen Ende ist er noch leer, seine Wassermenge nimmt dann von Strecke zu Strecke zu, und von einem gewissen Punkte an würde das Rohr vollaufen. Weiter als bis zu diesem Punkte darf der Strang nicht gehen; er würde sonst seinen Zweck nicht erfüllen. Für die Minimalannahme von v = 0,2 m, ferner für die Annahme, daß die Drainentfernung = 15 m, die Rohrweite = 6 cm und die abzuführende sekundliche Wassermenge = 1,5 l pro Hektar sein sollen, rechnet sich das den Strängen zu gebende Gefäll und deren höchste zulässige Länge wie folgt.

Nach der obenangeführten Gleichung wird


Drainage [1]

fernei wird Q = vπd2/4 = 0,00056 oder 0,56 Sekundenliter. Der Strang kann demnach 0,56/1,5 = 0,4 ha entwässern und darf darum nicht länger als 4000/15 = 260 m werden. Behufs rascheren Ueberblicks beim Projektieren einer größeren Drainage tut man gut, auf Grund der angenommenen Rohrdimension, Drainentfernung und Wassermenge sich für die verschiedenen etwa möglichen Gefälle eine Tabelle der hiernach zulässigen größten Rohrlängen zu rechnen. Länger als 300 m sollte man ohne Not einen Sauger nicht machen.[50]

Allzu große zusammenhängende, ineinander übergehende Drainagesysteme anzulegen, empfiehlt sich nicht. Wo dies unvermeidlich ist, sind an den Punkten, an denen größere Systeme zusammenkommen, Beobachtungsschächte einzufügen und in deren Bodenplatten halbkreisförmige Rinnen zum Durchleiten der Drainagewasser bei mittlerem Wasserstand einzuhauen damit der mitgeführte Schlamm sich nicht im Schacht ablagert. Wenn die Verwendung des Geländes dies zuläßt, sind bei ausgedehnten Entwässerungsanlagen je für mehrere Systeme offene Sammelgräben zu ziehen. Für muldenartige Terrainbildungen oder längere Einsenkungen sind solche ohnehin zur Vermeidung des Einreißens von Furchen auf der Oberfläche unentbehrlich.

Bei der Ausführung einer Drainage sind verschiedene besondere Rücksichten zu beobachten. Bei großer Kälte sollte man nicht drainieren. Wenn die auf die Röhren aufgefüllten gefrorenen Schollen auftauen, so ergeben sich leicht Verschiebungen der ersteren. In der Sohle der mit möglichst senkrechten Wänden 0,5–0,7 m breit zu erstellenden Gräben wird mit einem schmalen Spaten eine Rinne ausgestochen und diese unten mit dem sogenannten Schwanenhals (Fig. 16) halbkreisförmig möglichst glatt zum sicheren Bett für die Röhren hergerichtet. Mit dem Legen der Röhren beginnt man am besten am oberen Ende der Stränge, weil immer Erde und Schlamm dabei aufgewühlt werden und hierdurch, wenn unten schon ein geschlossener Strang liegt, leicht Verstopfungen entstehen Der Arbeiter faßt am besten jedes Rohr mit dem Leghaken (Fig. 17) und legt es, über dem Graben stehend, ein. Oben wird der Strang mit einem Stein geschlossen, damit nichts eindringen kann. Die Sammler werden zweckmäßigerweise um ihre Rohrstärke tiefer als die Sauger gelegt. Die Einmündung der Sauger in die Sammler erfolgt durch beiderseits ausgehauene Oeffnungen (Fig. 18), weit besser aber durch Einsetzen besonderer Hakenstücke (Fig. 18a), die jetzt in allen besseren Tonwerken hergestellt werden. In weichem Boden, wo einzelne Röhren zwischenheraus versinken und überhaupt Verschiebungen leicht eintreten könnten, legt man dieselben auf einen Roll, gebildet durch zwei vermitteln Querhölzern verbundene Latten (s. Fig. 19). Kommen Strecken vor, in denen das Einwachsen von Wurzeln von benachbarten Bäumen zu befürchten ist, so muß ein geschlossener Strang, Muffenröhren mit Hanfstricken und einer Mischung aus Teer und Asphalt gedichtet, eingelegt werden. Wo dies auf größeren Strecken oder ausgedehnten Flächen nötig ist, empfiehlt sich die Methode von Rérolle Der Saugstrang wird geschlossen erstellt und von ihm aus von Strecke zu Strecke, etwa von 5 zu 5 m, Abgänge in die Tiefe in besonders ausgehobene und mit Steinen gefüllte Gruben geführt (Fig. 20) Das Wasser sammelt sich in diesen Gruben an, steigt durch die senkrechten Röhren in den Saugstrang auf und fließt in diesem ab. Die Tiefe der Gruben richtet sich nach der Tiefe der Wurzelung der betreffenden Pflanzen, sie müssen tiefer als letztere sein. – Wegen des Einbruchs von Tagewasser bei niederer Ueberdeckung und des sehr oft vorkommenden Einwachsens von Wurzeln ist das Durchschneiden von Gräben und Baumreihen möglichst einzuschränken. Es ist besser, oberhalb solcher Stellen die Stränge in Sammler zusammenzuziehen und durch die gefährdeten Stellen mit einem geschlossenen Rohr durchzugehen. Gegen das Hineinwachsen von Wurzeln wird das Eintauchen der Röhren vor dem Verlegen in Karbolineum empfohlen.

Das Decken der Röhren nach erfolgtem Legen erfordert große Sorgfalt Schlamm, ganz seine Erde sollen möglichst ferngehalten werden; Laub, Moos, Reisig sind nicht zweckmäßig zum Ueberfüllen, weil sie bald faulen und dadurch Einstürze der zunächst liegenden Bodenteile und hiermit Verschieben oder Verstopfen der Röhren verursachen. Umfüllen von grobem Sand oder Kies ist das beste, vor allem sehr sorgfältiges Einfüllen der ersten Schicht

Zur Ausmündung der Sammler in die Vorflutgräben verwendet man längere, stärkere Röhren, womöglich eiserne, und schützt sie gegen Einsenkungen durch Untermauern sowie gegen das Einkriechen von Tieren durch ein Schutzgitter. Wo die Röhren nicht in die Sammelgraben hereinragen sollen, sind besondere Nischen in die Böschungen für die Ausmündungsstellen aus Mauerwerk oder Beton anzulegen. Die Schutzgitter werden am besten aus verzinkten Flachstäben mit 4 mm Entfernung, aus dem Rohr herausziehbar, mit Federn zum Festhalten erstellt. Klappen sind nicht günstig, weil sie leicht festrosten und festfrieren.

Die Kosten der Drainage sind allgemein nicht genau anzugeben; die Bodenverhältnisse, Arbeitslöhne und Rohrpreise sind zu verschieden. Sie schwanken pro Hektar zwischen 250 und 500 ℳ. Gute Drainagen gehören zu den rentabelsten Bodenverbesserungen, die gemacht werden[51] können. Wo man von einem Mißerfolg hört, rührt dieser, abgesehen von prinzipiell falscher Anlage und schlechter Arbeit, fast immer daher, daß man sterile Böden, z.B. steinigen, kalkarmen, eisenschüssigen Lettenboden, nur trockengelegt und nicht auch sonst verbessert hat. Der Erfolg, die erleichterte Bestellung und die höheren Erträge nehmen sogar mit der Zeit noch zu, weil infolge des besseren Zutritts der Luft und der Wärme die für das tiefere Wurzeln der Pflanzen wichtige Lockerung des Bodens sowie die Zersetzung des Düngers und des Bodens sich stets steigert.

Zur Aufstellung des Entwurfs der Entwässerung einer großen Fläche sind von vornherein ein genauer Plan mit Höhenkurven und so umfassende Bodenuntersuchungen notwendig, daß man auch auf dem Plan den Verlauf der Schichten, die Richtungen der unterirdischen Wasserbewegung u.s.w. ersichtlich machen kann. Zunächst hat man dann auf dem Plan die Hauptgrundzüge festzustellen; in erster Reihe, welche Möglichkeiten der Beschaffung der Vorflut vorhanden sind, sodann, welche Wassermenge pro Flächeneinheit abzuführen ist, weiter, insbesondere bei kupiertem, verschiedene Einsenkungen aufweisendem Gelände, die Umgrenzung einzelner für sich mit besonderen selbständigen Drainsystemen zu behandelnder Bezirke und deren Zusammenhängen zu einem geschlossenen Ganzen durch gemeinsame größere Sammler, die den Talwegen zu folgen haben, und endlich, auch im ebenen Gelände, die Zerlegung der ganzen Fläche in einzelne Teile, deren Wassermenge noch mit Röhrendrains abgeleitet werden kann, und im Zusammenhang damit die Richtung der größeren, zur Aufnahme der Drainwasser einer Reihe von Systemen dienenden offenen Abzugsgräben. Dabei haben noch andre Gesichtspunkte, insbesondere die Art der Bewirtschaftung des Geländes Bedeutung. Im einzelnen folgt dann unter Berücksichtigung der Gefälls-, Boden- und Grundwasserverhältnisse das spezielle Projektieren der Drainsysteme mit Festlegung der Länge, Tiefenlage, gegenseitigen Entfernung und Dimensionen der Stränge. Die Kostenberechnung wird durch vergleichende Ueberschläge über verschiedene mögliche Varianten des Projekts und über die Frage zu entscheiden haben, ob die zu erwartende Steigerung der Bodenrente eine Rentabilität des projektierten Unternehmens verspricht. Nur bei ganz einfachen Drainagen wird das Drainnetz ohne umfassende Planaufnahme zu disponieren sein; in diesem Falle sollte aber wenigstens über die Ausführung ein genauer Plan gefertigt werden zur späteren Orientierung für den Fall etwa nötiger Aufsuchung von Defekten. Das Auffinden schadhafter Stellen einer alten Drainage ist nicht leicht, wenn kein genauer Plan über die Anlage nach der Ausführung gefertigt wurde, in welchem die Einmessung der sämtlichen Stränge auf Fixpunkte mit Maßzahlen eingezeichnet ist. Diese für die spätere Instandhaltung sehr wichtige Arbeit darf niemals unterlassen werden. Damit man sich später leichter zurechtfindet, ist auf eine möglichst einfache Gestaltung des Netzes, auf tunlichstes Vermeiden des öfteren Wechsels der Strangrichtungen zu achten.

Die umfassendste Darstellung aller bei einer Drainageanlage zu berücksichtigenden Punkte findet sich in [16].


Literatur: [1] Jonstone, John, The mode of draining land, according to the system practised by the late M. Joseph Elkington, London 1841. – [2] Parkes, Josiah, Essays on the philosophy and art of land-drainage, London 1844 und 1845. – [3] Doblhoff, A., Ueber die Drainage, Leipzig 1851. – [4] Leclerc, J., Anleitung zur praktischen Drainage, deutsch von Werdermann, Berlin 1856. – [5] Vincent, L., Die Drainage, deren Theorie und Praxis, 5. Aufl., Leipzig 1882. – [5a] Vincent, Die Entwässerung der Aecker und Wiesen, Thaer-Bibliothek, Berlin 1899. – [6] Perels, E., Die Trockenlegung versumpfter Ländereien, mit besonderer Berücksichtigung der Drainage, Berlin und Leipzig 1875. – [7] Perels, E., Handbuch des landwirtschaftlichen Wasserbaus, Berlin 1884. – [8] Dünkelberg, Der Wiesenbau in seinen landwirtschaftlichen und technischen Grundlagen, Braunschweig 1894. – [9] Dünkelberg, Encyklopädie und Methodologie der Kulturtechnik, Braunschweig 1883. – [9 a] Dünkelberg, Die Technik der Reinigung der städtischen und industriellen Abwasser durch Berieselung und Filtration, Braunschweig 1900. – [10] Heß, Handbuch der Ingenieurwissenschaften, Leipzig 1897, Bd. 3, 2. – [11] Toussaint, Die Bodenkultur und das Wasser, Breslau 1872. – [12] Kreuter, F., Praktisches Handbuch der Drainage, Wien 1887. – [13] Merl, F., Neue Theorie der Bodenentwässerung, Ansbach 1890. – [14] Gerhardt, Umgestaltung der Drainagebauten von Längsdrainagen zu Querdrainagen, Berlin 1891, Sonderabdruck aus dem Zentralblatt der Bauverwaltung. – [15] Heusinger von Waldegg, E., Die Ziegel- und Röhrenbrennerei, Leipzig 1901, 5. Aufl. – [16] Vogler, Grundlehren der Kulturtechnik, 1. Bd., 2. Teil, Berlin 1903.

Lubberger.

Fig. 1.
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Fig. 20.
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Quelle:
Lueger, Otto: Lexikon der gesamten Technik und ihrer Hilfswissenschaften, Bd. 3 Stuttgart, Leipzig 1906., S. 45-52.
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