Wassernutzung und Hochwasserschutz
Im Wasserbau gehören zwei Aufgaben zusammen:
- Wassernutzung: Wasser aus Flüssen, Seen, Brunnen oder Stauseen für Pflanzen, Tiere, Haushalte und Fabriken entnehmen.
- Hochwasserschutz: verhindern, dass zu viel Wasser Menschen, Häusern und Feldern schadet.
Ein Stausee hinter einem Damm erfüllt beide Aufgaben. In der Regenzeit speichert er das überschüssige Wasser, sodass der Fluss weiter unten niedriger bleibt. In der Trockenzeit gibt er Wasser für die Felder ab. Reisfelder und Teiche helfen auf dieselbe Weise, denn sie halten den Regen auf dem Land fest, statt ihn auf einmal abfließen zu lassen.
Hochwasser wird kontrolliert, indem man Wasser speichert (Dämme, Teiche, Felder), Flüsse sicher ausbreiten lässt (Überschwemmungsflächen) und dem Wasser Wege zum Abfließen gibt (Gräben, Deiche).
Bewässerung und Entwässerung
Bewässerung bedeutet, Pflanzen Wasser zu geben, das der Regen nicht liefert. Übliche Methoden:
- Oberflächenbewässerung (Überflutung oder Furchen): Das Wasser fließt über das Feld oder entlang der Reihen. Einfach, aber viel Wasser geht verloren.
- Beregnung: Rohre versprühen Wasser wie Regen.
- Tröpfchenbewässerung: Dünne Schläuche geben Tropfen für Tropfen Wasser an die Wurzeln. Sie spart am meisten Wasser.
Entwässerung bedeutet, überschüssiges Wasser abzuleiten. Das ist nötig, weil:
- zu viel Wasser den Wurzeln keine Luft lässt (Staunässe);
- Traktoren und Erntemaschinen so auf festem Boden arbeiten können;
- in trockenen Gebieten Salz weggespült werden kann, das sich im Boden ansammelt.
Oberflächengräben sind offene Gräben. Unterirdische Dränagen (Drainage unter der Oberfläche) sind vergrabene Rohre mit Löchern, die Wasser aus dem Boden sammeln. Gute Betriebe planen Bewässerung und Entwässerung gemeinsam.
Bewässerungsanlagen
Das Wasser läuft durch eine Kette von Bauwerken. Folge dem 3D-Modell von links nach rechts:
- Damm und Stausee: speichern das Flusswasser.
- Wehr oder Wasserfassung: eine niedrige Mauer oder ein Tor, das den Wasserstand im Fluss hebt und einen Teil des Wassers in den Kanal leitet.
- Hauptkanal und Zweigkanäle: bringen das Wasser über das Land und werden beim Verzweigen immer kleiner.
- Rohrleitungen und Pumpen: heben oder drücken Wasser dorthin, wo die Schwerkraft allein nicht reicht.
- Tore und Schleusen: verstellbare Türen, die regeln, wie viel Wasser wohin fließt.
- Teiche und Tanks auf dem Hof: kleine Speicher in der Nähe der Felder.
- Entwässerungskanäle: führen das überschüssige Wasser zurück zu einem Fluss.
Kanäle arbeiten meist mit Schwerkraft, deshalb fallen sie sanft ab. Diese Bauwerke brauchen Pflege. Schlamm, Unkraut und Risse verringern den Durchfluss, darum reinigen und reparieren Bauern und örtliche Gruppen sie jedes Jahr.
Mehrfache Funktionen des landwirtschaftlichen Wassers
Wasser für die Landwirtschaft nützt auch jenseits der Ernte. Das nennt man mehrfache Funktionen:
- Hilfe bei Hochwasser: Reisfelder mit erhöhten Rändern halten Regenwasser fest.
- Grundwasser auffüllen: Ein Teil des Feldwassers versickert und füllt Brunnen wieder auf.
- Kühlung: Wasser, das von Feldern und Pflanzen verdunstet, kühlt die Luft in der Nähe bei Hitze.
- Lebensraum: Teiche, Kanäle und nasse Felder beherbergen Frösche, Fische, Insekten und Vögel.
- Landschaft und Kultur: Grüne Terrassen und Kanäle sind schöne Orte und halten Dorftraditionen lebendig.
Wenn Felder aufgegeben oder zugepflastert werden, gehen auch diese kostenlosen Leistungen verloren. Das ist ein Grund, Ackerland und Wasserwege gut zu pflegen.
Probier es aus: verfolge das Wasser
Besuche einen Kanal, Teich oder Graben in deiner Nähe, oder schau dir eine Karte oder ein Foto an. Zeichne den Weg von der Quelle zu einem Feld und vom Feld zurück zu einem Fluss. Markiere die Tore, Pumpen oder Gräben, die du findest. Frage dann einen Bauern oder eine ältere Person: Wann werden die Tore geöffnet und geschlossen?
Wichtige Formeln und Definitionen
- Wasservolumen (m³) = Tiefe (m) × Fläche (m²)
- 1 mm über 1 ha = 10 m³
- Kanaldurchfluss Q (m³/s) = Querschnittsfläche (m²) × Geschwindigkeit (m/s)
- Volumen = Durchfluss × Zeit
- Einsparung (%) = (alter Verbrauch − neuer Verbrauch) ÷ alter Verbrauch × 100
- Wichtige Begriffe: Bewässerung, Entwässerung, Stausee, Wehr, Kanal, Schleuse, Staunässe
Gelöste Beispiele
1. Ein 2 Hektar großes Reisfeld braucht 60 mm Wasser. Wie viele m³ sind das? (1 ha = 10,000 m²)
Fläche = 20,000 m². Tiefe = 0.06 m. Volumen = 20,000 × 0.06 = 1,200 m³.
2. Ein Kanal führt jede Sekunde 0.5 m³ Wasser. Wie viel fließt in einer Stunde?
Eine Stunde = 3,600 s. Volumen = 0.5 × 3,600 = 1,800 m³.
3. Ein Kanal ist 2 m breit, das Wasser ist 1 m tief und fließt mit 0.5 m/s. Berechne den Durchfluss Q.
Fläche = 2 × 1 = 2 m². Q = 2 × 0.5 = 1 m³/s.
4. Reisfelder auf 100 ha haben Dämmchen (Bunds), die zusätzlich 10 cm Regenwasser halten. Wie viel Hochwasser speichern sie? (1 ha = 10,000 m²)
Fläche = 1,000,000 m². Tiefe = 0.1 m. Volumen = 100,000 m³.
5. Auf einem Feld stehen 80 mm überschüssiges Wasser. Ein Graben entfernt 20 mm pro Stunde. Wie lange dauert es, bis das Feld frei ist?
80 ÷ 20 = 4 Stunden.
6. Überflutungsbewässerung braucht 900 mm Wasser für eine Ernte, Tröpfchenbewässerung 600 mm. Wie viel Prozent Wasser spart die Tröpfchenbewässerung?
Einsparung = (900 − 600) ÷ 900 × 100 = 33.3%, also etwa ein Drittel.
Häufige Fehler
- Zu denken, Entwässerung brauche man nur in nassen Gegenden. Viele bewässerte Felder brauchen Gräben gegen Staunässe und Versalzung.
- Bewässerung (Wasser hinein) und Entwässerung (Wasser hinaus) zu verwechseln.
- Zu glauben, Dämme würden nur Wasser liefern. Sie speichern auch Hochwasser.
- Zu vergessen, dass 1 Hektar 10,000 m² sind. Dann sind die Volumen um den Faktor 10 zu klein oder zu groß.