Водна регулација во Горен Харц

Водна регулација во Горен Харц (|Oberharzer Wasserregal) — систем на брани, езера, канали и други градби, повеќето од нив изградени од до век за пренасочување и чување на водата која ги вртела воденичките тркала во рудниците во областа Горен Харц, Германија. Терминот ''regal'', означува, доделување кралски права во овој случај за дозвола за користење на водата за рударството во планинскиот масив Харц.
Водната регулација во Горен Харц е еден од најголемите и најважните историски рударски системо за управување со водата во светот. Објектите развиени за создавање хидроенергија биле ставени под заштита од 1978 година како културно добро. Поголемиот дел од нив сè уште се користат, иако нивната улога денес е главно за заштита на пејзажот (заштита на историскиот културен пејзаж), природна заштита, поддршка на туризмот и рекреација. Од поглед на водна регулација, неколку од езерата сè уште имаат улога за заштита од поплави и снабдување со питка вода. на 31 јули 2010 година, системот бил прогласен за светско културно наследство на УНЕСКО заедно со Рамелсбершките рудници и Стариот град на Гослар.
Системот за водна регулација покрива област од околу 200 км² во рамките на долносаксонскиот дел на планинскиот масив Харц и поголемиот дел на градби се во близина на Клаустал-Целерфелд, Ханенкле, Санкт Андреасберг, Бунтенбок, Вилдеман, Лаутентал, Шуленберг, Алтенау и Торфхаус.
1 Водната регулација
Терминот ''regal'' означува кралска привилегија. Преку таканаречните „планински права“ или „рударски права“, монархот доделувал право на рудникот и преку „водните права“, доделувал употреба на локалната вода за потребите на рудникот. Други корисници на водата, особено водениците имале помал приоритет. Ова „водно право“ или „право за користење на водата“ бил дел од поголемата „планински слобода“ (''Bergfreiheit'') или рударски права кои биле со важност во Долна Саксонија до 1960-тите години.
На германски често се употребува и терминот „водостопанство во Горен Харц“ (''Oberharzer Wasserwirtschaft'') за овие историски објекти. Но, ова е недоволно прецизно, бидејќи во последниве стотина години се појавил современ систем на бројни брани во Горен Харц, како и поврзани градби и канали.
2 Рударство во Горен Харц
Некогаш, Горен Харц била една од најважните рударски области во Германија. Главни производи на рудниците биле среброто, бакарот, оловото, железото, а од век и цинк. Меѓутоа, главниот извор на приход, било среброто. Од век до средината на век околу 40–50% од целото производство на сребро во Германија потекнувало од Горен Харц. Даноците собирани од ова значително придонесувале кон кралските династии во Хановер и Брауншвајг-Волфенбител и ја помогнале нивната моќ и влијание во рамките на Светото Римско Царство.
Нивната корисност ја оправдува нивната посветеност во поглед на инвестициите и напорот. Оттука, рударството во Горен Харц, придонело кон бројни пронајдоци и новини, вклучувајќи важни напредоци како фаркунст, хидромотор (''Wassersäulenmaschine'') и сајла.
3 Рударство и вода
Рударството станало активноста со голема потрошувачка на енергија кога ископувањето значително се зголемило под земја. Во Горен Харц, рударството под земја (''Gangerzbergbau'') било главен облик на ископувања, каде ископувањето следело скоро вертикална линија кон земјата. Само неколку метри подолу започнувала водата која значително ја зголемувала тешкотијата за ископување. Првично била чистена користејќи луѓе кои стоеле на скали, т.н. „водени слуги“ (''Wasserknechten''), опремени со кожни кофи. Подоцна, воведувањето на коњите и на машините (''Göpel'') дозволиле поголеми количини на вода да бидат испумпани. Но, коњите биле скапи и морале да се менуваат на секои неколку часа. Поради тоа, рудниците — особено побогатите, подлабоките — започнале да користат системи на хидроенергија, кои работеле постојано, 24 часа на ден. За да работат, водотеци биле пренасочувани кон водечките тркала кои покренувале пумпи со цел да ја испумпаат водата од поголеми длабочини и во поголеми количини. Принципот бил да се испумпа вода со вода.
За да работеле овие воденички тркала била потребна постојана и значителна количина на вода. Иако Горен Харц, со годишни врнежи од над 1300 милиметри, добивал обилни количини на вода, рудниците често се наоѓале високо во планините близу вододелниците каде се наоѓале само неколку потоци со различна големина. Дополнително, текот на планинските потоци во карпестиот терен бил многу различен. Често требало само неколку седмици на мали врнежи за да биде прекинато снабдувањето со вода на рудниците. Ова довело до тоа некои рудници да бидат затворени.
Во нивниот врв, рудниците во Горен Харц биле помеѓу најдлабоките во светот. На пример, веќе во 1700 година, имале достигнато длабочина од 300 метри, а околу 1830 година, веќе достигнале длабочина од 600 метри; ова било толку длабоко што рудникот всушност бил под морското ниво — нешто што било сметано за значајно тоа време. Меѓутоа, длабоките ровови, барале соодветни високи нивоа на енергија за да кревале руда и вода од рововите. Оваа голема потрошувачка на енергија, споена со големата потрошувачка за вода, довела до уште поголеми напори за развување на достапната хидроенергија.
Рударите обично граделе нови водени градби во тие периоди, кога не можело да се вади руда поради недостиг на вода за движење на тркалата. Кога воденичките тркала запирале, подземните води кои се наоѓале во рудникот не можеле да бидат отстранети; рудникот се потопувал и рударите биле враќани назад. Во текот на овие фази, работата се насочувала на надградување на објектите од системот за водна регулација во Горен Харц.
4 Пренасочување и складирање на водата
Вкупно, биле изградени 143 езера со брани, канали во должина од 500 километри и 30 километри долги тунели за собирање, пренасочување и складирање на површинските води во Горен Харц. Дополнително, биле изградени околу 100 километри дренажни системи, како дел од системот. Меѓутоа, овие објекти не биле во употреба истовремено. Денес, Водостопанството „Харц“ (''Harzwasserwerke'') работи и одржува 65 езера со брани, канали во вкупна должина од 70 километри и 20 километри долги тунели. Неколку помали езера сè уште припаѓаат на долносаксонската Шумска служба или пак се во приватна сопственост.
Принципот на пренасочување на вода е да се собере водата во канали, кои течат паралелно со контурите на сртот и да ги пренасочат во рударските делови. Овие канали можат лесно да биде долги над десет километри или повеќе (како Дамграбен или Обершалке). Понекогаш, така собраната вода не оди директно на воденичките тркала, туку во големи, вештачки езера со брани, со цел да се обезбеди доволно вода за тркалата за време на суша. Од долните делови на овие езера, водата можела да биде доведена во каналскиот систем со цел да се вртат тркалата. Обично неколку тркала биле наместени едно до друго, како каскада, така што водата може да врти повеќе од едно тркало. Со цел да се доведе водата со повеќе тркала, морале да биде собрана, чувана и пренасочена на највисоката можна височина.
Технологијата на времето не овозможувала да бидат изградена брани со височина поголема од 15 метри. Ова значело дека биле подигнати многу мали езера отколку неколку поголеми. Преку поставување на езерата во каскада, водата можела да се чува на висока височина со цел да се вртат што е можно повеќе тркала. Бројот на овие езерски каскади вклучувал од четири до шест езера.
Поголемиот дел од воденичките тркала биле користени за придвижување на пумпи. Понекогаш, енергијата која ја создавале морала да биде пренесена неколку стотина метри до самиот рудник користејќи фаркунст (''Feldgestänge''). Важните рудници исто така имале реципрочно воденичко тркало кое било користено да обезбеди енергија за пренесување на рудата и материјалот да бидат скршен. Освен неколкуте обнови, сите воденички тркала исчезнале во текот на последниот век.
4.1 Градби
;Езера
Вкупно 143 езера (на германски: ''Teiche''), биле изградени користејќи земјени брани. Височината на браните се движи помеѓу 4 и 15 метри; зафатнината на вода во просек е околу 150.000 кубни метри.
;Канали
Каналите ја носат водата скоро паралелно со контурите на теренот, со мал наклон од околу 1-2 на километар и се придружени од патека.
;Тунели
Подземните тунели за вода се долги помеѓу 20 и 1000 метри и биле најскапата инвестиција во системот за водна регулација во Горен Харц. Меѓутоа, биле вредни за трошоците поради нивните ниски оперативни трошоци и високиот хидроуличен капацитет.
;Посебни градби
* Брана Шперберхај е аквадукт изграден во периодот 1732-1734 во должина од над 900 метри и височина од 16 метри.
* Езеро Одер значително се разликува од другите езера во Горен Харц поради неговите градежни материјали и димензии. По неговото завршување во 1722 година до почетокот на изградба на современите брани во 1892 година, била најголема брана во Германија.* Пумпна куќа „Полстерберг“, каде што водата може да биде испумпана од Дамграбен до височина од 8 метри користејќи хидроенергија.
* Хуталер Видерваге е често споменувано во овој систем; овозможува водата да тече во две различни насоки.
5 Туризам
Поради бројните градби и должината на каналите на хидросистемот во Горен Харц, најдобро е да се истражува пешки. Благодарение на водостопанството „Харц“ (''Harzwasserwerke'') биле создадени голем број на патеки во поново време. Посетителите можат да дознаат за вообичаените елементи на хидросистемот преку информациските табли долж обележаните патеки. Со неколку исклучоци, поголемиот дел од езерцата може да се користат за пливање во текот на летото. Мнозинството се изнајмуваат на локалните риболовни клубови.
6 Историја
6.1 Градба
Рударството во Харц потекнува од и век. Првите воденички тркала во Харц биле поставени во век во долината Панделбах југоисточно од Зезен. Во тоа време, рударството, вклучувајќи го и раното користење на водата и водостопанството за рудниците биле управувани од Валкенридскиот манастир.
Црната смрт во средниот век го смалила населението во Харц во голема мера и скоро го прекинала рударството. Друг фактор бил дека рударството ги достигнало техничките граници за тоа време со длабочина до 60 метри.
Повратокот следел од околу 1520 година, првично со поттик на војводата Хајнрих Помладиот од Брауншвајг-Волфенбител. Но, неговиот син, Јулиј, војвода на Брауншвајг-Линебург, бил тој што дал замав на постоечките рударски активности во Горен Харц и започнал создавање на бројни езерца и канали.
Големата употреба на хидроенергијата била онаа која го направила рударскиот бум во Горен Харц. Како рудниците станувале подлабоки, им требало повеќе и повеќе енергија. Недостигот на вода по неколкуте месеци слаб дожд или долги периоди на мраз биле временски и ограничувачки фактор за рудниците. Проширувањето на водниот систем било постигнато преку подигнување на постоечките брани на езерата, градење нови брани, копања нови канали и проширување на постоечките канали.
6.2 Понатамошни подобрувања
Еден пример за проширувањето на хидросистемот бил оптимизацијата на неколку текови на каналите, главно во текот на век, преку изградба на т.н. водени тунели (''Wasserläufen''). Ова дозволило растојанието поминувано од водата да биде значително скратено. Исто така, ја обезбедило работата во зима, бидејќи водата која поминувала под земја не замрзнувала. Дополнително, трошоците за одржување на кратката делница на тунелот биле далеку поевтини отколку на долгите делници на каналите. Но, особено важна предност бил поголемиот капацитет на истекување. Тунелите ја поминувале истата висинска разлика за пократко растојание и со тоа имале пострмен пад. Првично подземните делници биле ископувани рачно со копачи. Подоцна бил користен барут како експлозив, правајќи ја изградбата на водните тунели значително полесно и побрзо.
Бидејќи поголемиот дел од енергијата била потребна за да се исушат рудниците од вода и бидејќи потребата за тоа се зголемувала како рудниците станувале подлабоки, постоеле обиди да се исушат рудниците со сливни хоризонтални отвори (''Wasserlösungsstollen''). Овие тунели од рудниците кон долините, преку кои водата можела да истекува под дејство на гравитацијата. Колку било подлабоко, толку подолг требало да биде самиот отвор. Најдолг од овие тунели е отворот „Ернст Август“, изграден во средината на век, кој е долг 35 километри. Ги собира водите од рудниците во Боксвизе, Лаутентал, Целерфелд, Клаустал и Вилдеман и води до Гителде.
6.3 Врв и опаѓање
Околу 80-90% од езерата во хидросистемот Горен Харц биле создадени во и век, додека системот на канали бил понатаму проширен во текот на век. Овие градби значително придонеле Харц да стане најголема индустриска област во Германија во раниот нов век. Пронаоѓањето на парната машина и откривањето на електричната енергија не ја промениле веднаш употребата на хидроенергијата. Овие други облици на енергија биле воведувани постепени во Горен Харц. Секако, со воведувањето на парната машина, потешкотиите за совладување на значајни количини биле исто така фактор за изградбата на железницата „Долина Инерсте“.
Со национализацијата на рудниците на 1 јануари 1864 година од Кралството Хановер, не само што ги пренело правата на рудниците на државата, туку и правата за користење на водата. Така, Кралството Хановер го стекнало хидросистемот, кој бил првпат правно одреден во прускиот закон за вода (''Preußisches Wassergesetz'') од 1913 година во членовите 16 и 381. По припојувањето на Кралството Хановер во Кралството Прусија, кралскиот пруски рударски инспекторат (''Königlich-Preußische Bergbauinspektion'') и подоцна Пројсаг ги презеле рудниците во Горен Харц.
Попис од 1868 година открива дека постоеле 198 воденички тркала со различни пречници и со вкупен капацитет од околу 3000 коњски сили.
Околу 1900 година била достигната длабочина од 1000 метри. Но, трошоците за рудниците продолжувале да растат како се зголемувала длабочината. Во истовреме индустријата морала да се натпреварувала со другите рударски области дома и во странство во времето на подобрување на транспортот. Преголемата искористеност во текот на Првата светска војна и наглиот пад на цените на металите во текот на Големата депресија предизвикале голем број на затворања. Меѓутоа, во Бад Грунд, рудниците продолжиле да работат до 1992 година, но користеле само мал дел од објектите на хидросистемот.
6.4 Хидроелектрична енергија
По опаѓањето на рударството во 1930 година, водата од хидросистемот „Горен Харц“ била пренаменета за производство на електрична енергија, поради што биле изградени нови градби. Производството на струја било спроведувано од Пројсаг до 1980 година во рудниците „Цар Вилхелм“ (максимално производство 4,5 MW) и Отилије (максимално производство 1,5 MW). Овие хидроелектрични централи биле затворени во почетокот на 1980-тите, кога истекле правата на водата и профитабилноста на електраните нагло опаднала наспроти големите такси и стагнантните цени на енергијата. Сепак, во Санкт Андреасберг водата на езерото Одер, пренесувана долж каналот „Реберг“, сè уште се користи за производство на струја. Покрај централите Тајхтал и Грундштрасе, постојат уште две во рудникот Замзон: „Гринер Хирш“ на длабочина од 130 метри и „Зиберштолен“ на 190 метри.
6.5 Хидросистемот денес
По затворањето на централите, објектите на хидросистемот биле првично префрлени на покраинската шумска служба на Долна Саксонија, кои ги одржувале преку службата во Клаустал-Шуленберг со многу труд и пари. Со цел да се ослободи покраината, во 1991 година, Водостопанството „Харц“ (''Harzwasserwerke'') добило задача за управување и одржување на 65 езера, 70 километри каналска мрежа и 20 километри тунелска мрежа. Водостопанството го управува системот преку својата канцеларија во Клаустал. Не се трошат буџетски средства: трошоците за одржување доаѓаат од приходите од продажба на питка вода.
Дополнително, од објектите доверени на водостопанството, постојат бројни руини на брани, влезови на тунели и неколку стотици километри на канали кои не се одржуваат. Овие градби имаат статус на т.н. „пасивно заштитени споменици“. Ова значи дека се како руини на замоци, предмет на споро распаѓање, но не смеат да бидат уништени со современи средства без правна дозвола.
7 Слични системи
Постојат слични водоснабдителни системи во историската рударска област близу Фрајберг во Саксонија, близу Конгсберг во Норвешка, во Шемниц (денес дел од Словачка) и во Шведска, а документите покажуваат дека постоела постојана размена на искуство и знаење помеѓу овие области. Сепак, водната регулација во Горен Харц е најголемиот и најповрзан систем од овој вид во Европа, со значително повеќе брани и канали како и поголеми градби отколку сите други хидросистеми на други места.