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Die Eidgenossenschaft verlangte für die neue Kaserne, die sie 1868 auf der Allmend eröffnete, sauberes Trinkwasser. Deshalb entstand in Thun früh eine zentrale Wasserversorgung, fast zeitgleich mit Freiburg und Winterthur – und früher als in einigen grösseren Städten wie Zürich oder Luzern. Zwei Privatpersonen, der Ingenieur Bernhard Studer und der Mechaniker Jakob Aeschlimann, erwarben ab 1869 Quellen in den Hügeln östlich von Thun und erstellten ein Wasserleitungsnetz zur Versorgung der Innenstadt und des Militärareals.
Damit die Stadt selbst über den weiteren Ausbau bestimmen konnte, beschloss die Gemeindeversammlung 1873 «ohne Anstand und einstimmig»56 den Aufkauf der Wasserversorgung. Sie wurde organisatorisch mit dem Gaswerk vereint und in den nächsten Jahren rasch erweitert. Die Wasserleitungen brachten das Trinkwasser zuerst zu neuen Laufbrunnen, doch schon bald wurden die Leitungen in die Häuser gezogen. Dies ermöglichte die Ausstattung der Wohnungen mit Badezimmern, Waschküchen und Toiletten mit Wasser- spülung, was eine enorme Verbesserung der persönlichen Hygiene bedeutete. Zusätzlich schafften sich Kleingewerbetreibende wie Wäscherinnen oder Schuhmacher Maschinen an, die sie mit einem Wasserstrahl antrieben.
Bis 1975 förderte das Wasserwerk Thun stetig mehr Wasser. Danach war ein Rückgang zu verzeichnen, denn nun gab es immer weniger Gewerbe- und Industriebetriebe, die viel Wasser konsumierten.
Dank wassersparender Haushaltgeräte, Wasserhähnen und WC-Spülungen nahm auch der individuelle Wasserverbrauch ab, und durch verbesserte Kontrollen gingen die Netzverluste nach 2007 deutlich zurück.
Mit der bequemen Verfügbarkeit stieg der Wasserverbrauch an – bald wurde das Trinkwasser knapp. Die Stadt erstellte deshalb 1883 den Gewerbekanal, der Aarewasser auf die Turbinen eines Grundwasserpumpwerks leitete. Dieses sollte vorerst nur fehlendes Quellwasser kompensieren. Die Ergiebigkeit der Quellen hing aber stark von der Niederschlagsmenge ab und die Wassermenge reichte oft nicht aus. Um immer genügend Wasser liefern zu können, baute die Stadt 1932 und 1947 die Grundwasserpumpwerke Seefeld und Lerchenfeld. Bei Bedarf bezog sie auch Wasser von Nachbargemeinden. 2016 stammte fast die Hälfte des Thuner Trinkwassers aus dem Grundwasserpumpwerk im Lerchenfeld, etwa ein Viertel aus Quellen und ein weiteres Viertel wurde aus anderen Wasserversorgungen bezogen. Auf den 1. Januar 2001 wurde das Wasserwerk gemeinsam mit dem Elektrizitäts- und dem Gaswerk in die Energie Thun AG umgewandelt.57