מערכת ניהול המים בהרי ההארץ

מערכת ניהול המים בהרי ההארץ (בגרמנית: Oberharzer Wasserregal) היא מערכת סכרים, מאגרים, תעלות ומבנים אחרים, שרבים מהם נבנו מהמאה ה-16 עד המאה ה-19, כדי להסיט ולאחסן את המים שנועדו להניע את גלגלי הכפות של המכרות באזור הרי ההארץ העליון (Oberharz) במדינת סקסוניה התחתונה בגרמניה. מערכת המים של אזור ההארץ העליון היא אחת ממערכות ניהול המים ההיסטוריות הגדולות והחשובות בעולם לצורכי כרייה. המתקנים שפותחו לייצור אנרגיית מים קיבלו הגנה מ-1978 במעמד של מונומנטים תרבותיים. רובם עדיין בשימוש, אם כי בימינו מטרתם היא בעיקר לתמוך בשימור האזור הכפרי (שימור נוף תרבותי היסטורי), שמירת טבע, תיירות ושחייה. כמה מהמאגרים עדיין ממלאים תפקיד בהגנה מפני שיטפונות ובאספקת מי שתייה. ב-31 ביולי 2010 הוכרזה מערכת המים של אזור ההארץ העליון כאתר מורשת עולמית של אונסק"ו הקשורה למכרות רמלסברג והעיירה ההיסטורית גוסלאר. מערכת המים משתרעת על שטח של כ-200 קילומטרים רבועים בתוך החלק של הרי ההארץ השייך לסקסוניה התחתונה, ורוב המבנים נמצאים בסביבת היישובים קלאוסטל-צלרפלד (Clausthal-Zellerfeld), האננקלה (Hahnenklee), זנקט אנדראסברג (Sankt Andreasberg), בונטנבוק (Buntenbock), וילדמן (Wildemann), לאוטנטל (Lautenthal), שולנברג (Schulenberg), אלטנאו (Altenau) וטורפהאוס (Torfhaus). המערכת קרויה בגרמנית Oberharzer Wasserregal, מילולית: "זכויות המים המלכותיות של ההארץ העליון". באמצעות מה שקרוי בגרמנית Bergregal (מילולית "זכויות מלכותיות על ההר"), העניק המונרך זכות לבצע כרייה, ובאמצעות Wasserregal הוא העניק את הזכות להשתמש במקורות המים המקומיים לצורכי כרייה. לצרכני מים אחרים, בייחוד בעלי טחנות מים הייתה עדיפות נמוכה יותר. זכויות מים מלכותיות אלו היו חלק מזכויות הכרייה הכלליות המכונות Bergfreiheit ("חופש הרים") שהיו תקפות בסקסוניה התחתונה עד שנות ה-60 של המאה ה-20 בגרמנית המונח Oberharzer Wasserwirtschaft ("ניהול מים של ההארץ העליון") שימש לעיתים קרובות גם להגדרת מתקנים היסטוריים אלה. אבל מונח זה לא מספיק מדויק, כיוון שבמאה השנים האחרונות הוקמה מערכת ניהול מים אינטנסיבית ומודרנית בהארץ העליון בדמות כמה סכרים חדשים והמבנים והתעלות הנלווים להם. אזור ההארץ העליון היה פעם אחד מאזורי הכרייה החשובים ביותר בגרמניה. התוצרים העיקריים של המכרות היו כסף, נחושת, עופרת, ברזל, ומהמאה ה-19, גם אבץ. מקור ההכנסה העיקרי היה כסף. מהמאות ה-16 עד אמצע המאה ה -19 הופקו כ-40-50% מכלל הכסף שנכרה בגרמניה מההארץ העליון. המיסים שנגבו מכך תרמו באופן משמעותי להכנסות בתי המלוכה של הנובר ושל בראונשווייג-וולפנביטל (Braunschweig-Wolfenbüttel), וסייעו להבטיח את עמדות הכוח וההשפעה שלהם באימפריה הרומית הקדושה. הרווחיות של המכרות הצדיקה מחויבות גבוהה מבחינת השקעה ומאמץ. משום כך ייצרה תעשיית הכרייה של ההארץ העליון מספר לא מבוטל של חידושים והמצאות חשובים, כולל התקדמות חשובה כמו מנוע האדם (אנ'), מנוע עמודת המים (Wassersäulenmaschine) וכבל התילים. הכרייה הופכת לפעילות עתירת אנרגיה ברגע שהחפירה משתרעת על פני כל מרחק משמעותי מתחת לאדמה. בהארץ העליון, כריית העורקים (Gangerzbergbau) הייתה צורת הכרייה העיקרית, עם חפירה בעקבות העורקים הכמעט אנכיים היישר למטה. אחרי מטרים ספורים בלבד גרמה כניסת המים להגברת קושי החפירה במידה ניכרת. בתחילה הם נשאבו באמצעות גברים שעמדו על סולמות, מה שמכונה וסרקנכטן (Wasserknechten "משרתי המים"), עם דלי העור שלהם. מאוחר יותר, הכנסת סוסים ומַדְלֶה, מתקן שסוס רתום אליו להרמת משאות כבדים ממכרות, אפשרו להרים כמויות גדולות יותר של מים. אך סוסים היו יקרים, והיה צריך להחליף אותם כול כמה שעות. כתוצאה מכך, המכרות, במיוחד העשירים והעמוקים יותר, החלו להשתמש במערכות אנרגיית מים, המסוגלות לעבוד באופן רציף, 24 שעות ביממה. לשם כך הוסטו זרמים על גלגלי כפות מים שהניעו משאבות במטרה להעלות מים ממעמקים גדולים יותר ובכמויות גדולות יותר. העיקרון היה העלאת מים בעזרת מים. להפעלת גלגלי כפות מים אלה היה צורך באספקת מים רציפה ומהותית. אף על פי שההארץ העליון, המקבל משקעים שנתיים של למעלה מ-1,300 מילימטרים בשנה, קיבל כמויות גדושות של מים, המכרות שכנו לעיתים קרובות גבוה בהרים סמוך לקו פרשת המים, שם היו מעט נחלים בגודל משמעותי. בנוסף עוצמת זרימת נחלי ההרים בשטח הסלעי השתנתה כל הזמן. לעיתים קרובות כל מה שנדרש היו רק כמה שבועות של גשמים מועטים כדי שאספקת המים למכרות תהיה בסכנה. עובדה זו הובילה לסגירת מספר מכרות. בתקופת הזוהר שלהם היו מכרות ההארץ העליון מהעמוקים בעולם. לדוגמה, כבר בשנת 1700 הם חרגו מעומק פיר של 300 מטר, ובסביבות 1830 הושג עומק של 600 מטר. זה היה פיר כל כך עמוק שהמכרה היה למעשה מתחת לפני הים, דבר שנחשב למשמעותי באותה תקופה. עם זאת פירים עמוקים דרשו כמויות אנרגיה גבוהות בהתאמה על מנת להרים עפרות ומים שהצטברו בתחתית הפיר. צריכת אנרגיה גבוהה זו, בשילוב עם הביקוש הרב למים, הובילו לניסיונות מאומצים עוד יותר לפתח את אנרגיית המים הזמינה. הכורים בנו בדרך כלל מבני מים חדשים בתקופות שבהן לא ניתן היה להפיק עפרות בגלל מחסור במים להפעלת הגלגלים. כאשר גלגלי המים הפסיקו לפעול, כבר לא ניתן היה להסיר את המים התת-קרקעיים שחדרו למכרה; המכרה הוצף והכורים נאלצו לעזוב אותו. בשלבים אלה העבודה התרכזה בשדרוג המתקנים של מערכת המים המלכותית של ההארץ העליון. בסך הכול נבנו 143 מאגרי מים סכורים, 500 קילומטרים של תעלות ו-30 קילומטר של מנהרות לאיסוף, הטיה ואגירה של מי נגר עילי בהארץ העליון. בנוסף נכללים כחלק מערכת המים המלכותית כ-100 קילומטרים של מנהרות ניקוז. אולם מתקנים אלה לא פעלו במקביל. מפעל המים של ההארץ (Harzwasserwerke) מפעיל היום ומתחזק 65 מאגרי מים סכורים, 70 קילומטרים של תעלות ו-20 קילומטרים של מנהרות. כמה מאגרי מים סכורים קטנים יותר עדיין שייכים למחלקת הייעור הממלכתית של סקסוניה התחתונה, או שהם אפילו בידיים פרטיות. העיקרון של הטיית מים הוא לאסוף את המים בתעלות, העוברות כמעט במקביל לקווי המתאר של המדרון, ולהפנות אותם לאזורי הכרייה. ערוצי אספקה אלה יכולים בקלות להיות באורך של עשרה קילומטרים או יותר (כמו תעלת הסכר (Dammgraben) או תעלת שאלקה העליונה (Obere Schalker Graben)). לפעמים המים שנאספו כך לא הוזנו ישירות לגלגלי המים, אלא למאגרים סכורים גדולים ומלאכותיים (בגרמנית Teiche), על מנת להבטיח מספיק מים לגלגלים גם בימי בצורת. מהמוצא התחתון של המאגרים הללו ניתן היה להוביל את המים למערכת תעלות במטרה להניע את גלגלי המים. בדרך כלל כמה גלגלים היו מסודרים בזה אחר זה, כמו מפל, כך שניתן להשתמש במים להנעה של יותר מגלגל אחד. כדי להוביל את המים על כמה שיותר גלגלים, היה צריך לאסוף אותם, לאחסן אותם ולנתב אותם בגובה הגבוה ביותר האפשרי. הטכנולוגיה של אז לא אפשרה בניית סכרים בגובה של יותר מ-15 מטרים. משמעות הדבר הייתה כי היה צריך לבנות מאגרים קטנים רבים במקום כמה גדולים יותר. על ידי סידור המאגרים במפל, ניתן היה לשמור על מים בגובה רב כדי להניע כמה שיותר גלגלי מים. נבנו מספר מפלי מאגרים אלה, הכוללים ארבעה עד שישה מאגרים. רוב גלגלי המים שימשו להנעת משאבות. מדי פעם היה צריך להעביר את הכוח שייצרו על פני כמה מאות מטרים למכרה עצמו באמצעות סדרת מוטות שטוחים מחוברים (Feldgestänge). במכרות חשובים היה גם גלגל מים ששימש גם לספק כוח להובלת העפרות וגם את הכוח לכתישת החומר. כל גלגלי המים היו מסוג הקרוי באנגלית overshot (כלומר, שהמים הוזרמו על חלקו העליון הקדמי של גלגל המים). מלבד כמה שחזורים, נעלמו גלגלי המים כולם במהלך המאה ה-20. מאגרים – 143 המאגרים או בריכות האגירה, המכונים טייכה (יחיד: טייך), נסכרו באמצעות סכרי מילוי אדמה. גובה הסכר נע בין 4 ל-15 מטרים. נפחי המאגרים היו בממוצע כ-150,000 מטרים מעוקבים. תעלות – התעלות הן תעלות אספקה כמעט מקבילות לקווי המתאר בשטח, עם שיפוע קל מאוד של סביב 1–2 פרומיל ומלוות לאורכן בדרך עבור בדיקת התעלה. מנהרות – מנהרות המים התת-קרקעיות באורך של בין 20 ל-1,000 מטרים היו ההשקעות היקרות ביותר במערכת המים של ההארץ עליון. הן כיסו את עלותן בשל עלויות התפעול הנמוכות שלהם, והיכולת ההידראולית הגבוהה שלהם. מבנים מיוחדים: סכר שפרברהאי (Sperberhaier Damm) הוא אמת מים שנבנתה משנת 1732 עד 1734 באורך של מעל 900 מטר וגובה של 16 מטר אודרטייך (Oderteich) – שונה במידה ניכרת משאר מאגרי ההארץ העליון בכל הקשור לחומרי הבנייה והממדים שלו. לאחר השלמתו בשנת 1722 עד תחילת תקופת בניית הסכר המודרנית בשנת 1892, היה זה הסכר הגדול ביותר בגרמניה. בית המשאבות פולסטרברג (Polsterberger Hubkunst) – ניתן היה לשאוב מים מתעלת הסכר לגובה של 8 מטרים באמצעות אנרגיית מים. Huttaler Widerwaage (מילולית "משקל הנגד הוטאלר") – מוזכר לעיתים קרובות גם בהקשר זה: הוא מורכב למדי ומאפשר למים לזרום בשני כיוונים שונים. בשל מספר המבנים העצום ואורך התעלות, מומלץ לחקור רגלית את מערכת המים של ההארץ העליון. הודות למפעל המים של ההארץ (Harzwasserwerke) נוצרו מספר רב של שבילי הליכה לצד המים: מה שמכונה "שבילי שוטטות המים" (Wasserwanderwege). המבקרים יכולים להכיר את האלמנטים האופייניים המרכיבים את מערכת המים המלכותית של ההארץ העליון באמצעות לוחות מידע לאורך המסלולים המסומנים בבירור. למעט כמה יוצאים מן הכלל, אפשר לשחות ברוב המאגרים בחודשי הקיץ. רובם גם מושכרים למועדוני דיג מקומיים. פעילות הכרייה בהרי ההארץ החלו כבר במאות ה-10 וה-11. גלגלי המים הראשונים בהארץ הוקמו במאה ה-13 בעמק פנדלבאך (Pandelbachtal) מדרום-מזרח לזזן (Seesen). באותה תקופה הכרייה, כולל השימוש המוקדם במה שהיה קרוי מפעלי המים (Wasserkünste) עבור המכרות, נוהלה על ידי המנזר הציסטריציאני בוולקנריד (Walkenried). המוות השחור בימי הביניים דילל את אוכלוסיית ההארץ במידה רבה וכמעט גרם להפסקה מוחלטת של פעולות הכרייה. גורם נוסף היה ככל הנראה שהכרייה הגיעה באותה עת לגבולותיה הטכניים בעומק של עד כ-60 מטר. התאוששות ברורה חלה החל משנת 1520 לערך ואילך, בתחילה ביוזמת הדוכס מבראונשווייג-וולפנביטל (Braunschweig-Wolfenbüttel), היינריך הצעיר (אנ') (Heinrich der Jüngere). אך זה היה בנו, יוליוס, דוכס בראונשווייג-לינבורג (אנ'), שנתן תנופה נוספת לפעולות הכרייה הקיימות בהארץ העליון ויזם יצירת מספר גדול של מאגרים ותעלות. השימוש הנרחב באנרגיית מים הוא זה שאפשר את תנופת הכרייה בהארץ העליון. ככל שהמכרות הלכו והעמיקו עם הזמן הם נזקקו ליותר ויותר אנרגיה. המחסור במים, בעקבות חודשים של מיעוט גשמים או תקופות קיפאון ארוכות, היווה פעם אחר פעם גורם מגביל למכרות. הרחבת מערכת המים הושגה באמצעות הגבהת סכרי המאגרים הקיימים, בניית סכרים חדשים, חפירת תעלות חדשות והארכת מסלולי תעלות קיימים. אחת הדוגמאות להרחבת רשת מערכת המים המלכותית הייתה אופטימיזציה של כמה מסלולי תעלה (תעלת הסכר, מפלי רוזנהוף העליון והתחתון), בעיקר במהלך המאה ה-19, על ידי הקמת מה שנקרא Wasserläufen (גם Wasserüberleitungsstollen) או מנהרות מים. אלה אפשרו לקצר משמעותית את המרחק שהמים היו צריכים לעבור. מנהרות אלו גם הבטיחו אספקת מים גם בחורף, כי המים הזורמים מתחת לאדמה לא קפאו. בנוסף עלות האחזקה של קטע מנהרה קצרה הייתה זולה בהרבה מזו של תעלה ארוכה. אך יתרון חשוב במיוחד היה יכולת הספיקה הגבוהה יותר. המנהרות ירדו באותו הפרש גובה על פני מרחק קצר יותר ולכן היו בעלות שיפוע תלול יותר. בתחילה נחצבו בעמל רב בפטיש ואזמל. מאוחר יותר שימש אבק שרפה כחומר נפץ, מה שהופך את בניית מנהרות המים לקלה ומהירה באופן משמעותי. מכיוון שרוב האנרגיה נדרשה לניקוז המים מהמכרות ומכיוון שהצורך בכך המשיך לגדול ככל שהמכרות הלכו והעמיקו, היו ניסיונות מוקדמים לפנות את המים באמצעות מנהרות ניקוז (Wasserlösungsstollen). זה היה כרוך בכריית מנהרות מהמכרות לעמקים, שדרכם מים היו יכולים להתנקז באמצעות כוח הכבידה. ככל שרמת הניקוז עמוקה יותר, כך הייתה צריכה להיות מנהרת הניקוז ארוכה יותר. הארוכה מבין המנהרות הללו היא מנהרת ארנסט אוגוסט (Ernst-August-Stollen), שנבנתה באמצע המאה ה-19 שאורכה 35 קילומטרים. היא אספה מים מהמכרות בבוקסוויזה (Bockswiese), לאוטנטל (Lautenthal), צלרפלד, קלאוסטל ווילדמן והובילה אותם לאזור גיטלדה (Gittelde) שבקצה ההארץ. כ-80%–90% מהמאגרים במערכת המים המלכותית של ההארץ העליון נוצרו במאות ה-16 וה-17, בעוד שמערכת תעלות הסכר הורחבה עוד יותר במאה ה-19. מבנים אלה תרמו משמעותית לכך שההארץ הפך לאזור התעשייה הגדול ביותר בגרמניה בתחילת התקופה המודרנית. המצאת מנוע הקיטור וגילוי האנרגיה החשמלית לא שינו באופן מיידי את השימוש באנרגיית מים. צורות אנרגיה אחרות אלה הונהגו בהדרגה יחסית בהארץ העליון. עם כניסתו של מנוע הקיטור, גם הקשיים ברכישת פחם בכמויות מספקות היוו גורם עד להקמת רכבת עמק אינרשטה (Innerstetalbahn). עם הלאמת המכרות ב-1 בינואר 1864 על ידי ממלכת הנובר, לא רק שזכויות הכרייה הועברו כעת למדינה, אלא גם הזכויות לשימוש במים. אז ממלכת הנובר תבעה גם בעלות על מערכת המים המלכותית שהוגדרה לראשונה באופן חוקי בחוק המים הפרוסי (Preußisches Wassergesetz) משנת 1913 בסעיפים 16 ו-381. בעקבות בליעתה של ממלכת הנובר בממלכת פרוסיה, השתלטו מחלקת הפיקוח הפרוסית המלכותית על הכרייה (Königlich-Preußische Bergbauinspektion), ומאוחר יותר חברת Preussag על הפעלת המכרות בהארץ העליון. ספירת מלאי המתוארכת לשנת 1868 מעלה כי נמנו בסך הכול 198 גלגלי מים בקטרים שונים והספק כולל של כ-3,000 כוחות סוס הונעו על ידי מערכת המים המלכותית בהארץ העליון. בסביבות 1900 הגיע עומק פירי הכרייה ל-1,000 מטר. אך עלות הכרייה בעומקים גדולים יותר ויותר המשיכה לעלות. באותה תקופה התעשייה נאלצה להתחרות באתרי כריית מתכות אחרים בגרמניה ומחוצה לה בעידן של שיפור התחבורה. ניצול יתר במהלך מלחמת העולם הראשונה וצניחת מחירי המתכות במהלך השפל הגדול גרמו, בשיאו, לגל גדול של סגירת מכרות, כשהמכרות הגדולים בקלאוסטל-צלרפלד, בוקסוויזה ולאוטנטל נאלצו להיסגר. בבאד גרונד (Bad Grund), לעומת זאת, הכרייה בהארץ העליון נמשכה עד 1992, אך היה עליה להשתמש רק בחלק קטן מהמתקנים של מערכת המים המלכותית של ההארץ עליון. לאחר מותה של תעשיית הכרייה בשנת 1930, עברו מים ממישור ההארץ העליון לייצור חשמל, וכתוצאה מכך נבנו כמה מבנים חדשים. ייצור החשמל התבצע על ידי חברת פרויסאג (Preussag) עד 1980 במכרות קייזר וילהלם (תפוקה מרבית 4.5 מגה-ואט) ואוטיליה (Ottiliae, תפוקה מרבית 1.5 מגה-ואט). תחנות אנרגיית מים אלה נסגרו בתחילת שנות השמונים כאשר פג תוקף זכויות המים ורווחיותן של תחנות כוח ירדה בהתמדה על רקע העלייה החדה בשכר ומחירי האנרגיה הנמוכים. אף על פי כן, בזנקט אנדראסברג (Sankt Andreasberg) משמשים עדיין מי האודרטייך, המועברים לאורך תעלת רהברג (Rehberger Graben) לייצור חשמל. בנוסף לתחנות הכוח טייכטל (Teichtal) וגרונדשטראסה (Grundstraße), ישנן שתי תחנות בפיר סמסון (Grube Samson): תחנת הכוח גרינר הירש (Grüner Hirsch) בעומק של 130 מטר ותחנת הכוח זיברשטולן (Sieberstollen) בגובה 190 מטר. לאחר סגירת תחנות הכוח, הועברו תחילה מתקני מערכת המים המלכותית למחלקת היערות הממלכתית של סקסוניה התחתונה, אשר שמרה עליהם באמצעות משרד היערות קלאוסטל-שולנברג (Clausthal-Schulenberg) בעלות גבוהה של עבודה וכסף. על מנת להקל על תקציב המדינה, הוטלה על מפעל המים של ההארץ בשנת 1991 האחריות להפעיל ולתחזק 65 מאגרים, 70 קילומטרים של תעלות ו-20 קילומטרים של מנהרות מים. מפעל המים האציל את הנהלת מערכת המים המלכותית של ההארץ העליון למשרדו שלו בקלאוסטל. אין הוצאת כספים מהקופה הציבורית. מפעל המים סופג את עלות התחזוקה, סכום בן שבע ספרות מדי שנה, באמצעות מכירת מי השתייה. בנוסף למתקנים שמפעל המים הופקד על שמירתם יש מספר רב של סכרים חרבים, כניסות מנהרה וכמה מאות קילומטרים של תעלות שאינן מתוחזקות. מבנים אלו נהנים ממעמד של אנדרטה מוגנת פסיבית כביכול. המשמעות היא שהם כמו טירות חרבות, מצויים בתהליך הרס איטי מאוד, אך אסור להורסם לחלוטין ללא אישור חוקי על פי חוק השימור. מאגר הירשלר (Hirschler Teich) משמש את קלאוסטל-צלרפלד לאספקת מי שתייה לקלאוסטל-צלרפלד ואלטנאו; באופן דומה צלרפלד משתמשת במאגרי קלרהאלס העליונים והתיכונים. האננקלה מקבלת את מי השתייה שלה ממאגר אוירהאן (Auerhahnteich), ממאגר גרומבאך החדש (Neuen Grumbacher) וממאגר קלרהלס העליון (Oberen Kellerhalsteich). ישנן מערכות אספקת מים דומות באזור כריית הכסף ההיסטורי ליד פרייברג בסקסוניה, בקונגסברג (אנ') בנורווגיה, בשמניץ (כיום חלק מסלובקיה) ובשוודיה, והרישומים מראים כי בין אזורים אלה היו חילופי ניסיון וידע קבועים. אף על פי כן, מערכת המים הממלכתית של ההארץ העליון, היא המערכת הגדולה והמקושרת ביותר מסוגה באירופה, עם סכרים ותעלות רבים יותר, כמו גם מבנים גדולים יותר מכל המערכות הדומות במקומות אחרים. Schmidt, Martin (2005), Das Kulturdenkmal Oberharzer Wasserregal (PDF; 880 kB) (בגרמנית), Clausthal-Zellerfeld: Harzwasserwerke Schmidt, Martin (2002), Die Wasserwirtschaft des Oberharzer Bergbaus, Schriftenreihe der Frontinus-Gesellschaft e. V. (בגרמנית) (3. ed.), Hildesheim: Harzwasserwerke, ISBN 3-00-009609-4 Schmidt, Martin (2007), WasserWanderWege (בגרמנית) (3. ed.), Clausthal-Zellerfeld: Pieper Knissel, Walter; Fleisch, Gerhard (2005), Kulturdenkmal "Oberharzer Wasserregal" – eine epochale Leistung (בגרמנית) (2. ed.), Clausthal-Zellerfeld: Papierflieger, ISBN 3-89720-725-7 מדיה וקבצים בנושא מערכת ניהול המים בהרי ההארץ בוויקישיתוף Mines of Rammelsberg, Historic Town of Goslar and Upper Harz Water Management System Kulturdenkmal Oberharzer Wasserwirtschaft: Pionierarbeit der Energieversorgung Oberharzer Wasserwirtschaft - ein einzigartiges Energiegewinnungssystem(הקישור אינו פעיל) berharzer Wasserwirtschaft