Bewässerung

Wasser zu den Feldern leiten

Datum: um 6.000 v. Chr.
Epoche: Vorgeschichte
Stufe: II Sesshaftigkeit
Schwierigkeit

Anatomie

Wendel, ein durchgehender Gang um den KernSchnittflächen: Dauben, Erde und HolzDie Schraube ist nach der von Vitruv beschriebenen gebaut: 2,4 m lang und innen im Mantel 30 cm weit, die Dauben des Mantels auf die Wendel genagelt und mit Eisenreifen gebunden; Wendel, Kern und Mantel drehen sich also gemeinsam auf zwei Eisenzapfen. Sie hat eine Wendel statt seiner acht, mit dem Kern und der Steigung, die Chris Rorres für eine einzelne Wendel als günstigste fand, und steht unter 30°. Die vordere Hälfte des Mantels ist weggeschnitten, das Wasser in den Taschen ist gezeichnet, als wäre der Mantel noch da, und der Fluss ist in der Achse der Schraube aufgeschnitten. Wasser kann nur im unteren Teil jedes Gangs liegen. Dreht man die Kurbel, trägt die Wendel jede eingeschlossene Tasche die Schraube hinauf, und ihre Oberfläche bleibt dabei waagerecht. Jede Tasche fasst 4,2 l, bei 20 Umdrehungen pro Minute fördert die Schraube also 83 l pro Minute, 0,97 m hoch vom Fluss bis zur Kante der Mündung, von der es in die Rinne fällt; der fallende Strahl ist mit diesem mittleren Durchfluss gezeichnet. Das Heben kostet 13 W. Für hölzerne Schrauben wurden etwa 30 % Wirkungsgrad gemessen; an der Kurbel braucht es daher rund 44 W, und ein Mensch hält etwa 27 Umdrehungen pro Minute einige Stunden lang durch. Steiler gestellt, höbe dieselbe Schraube das Wasser höher, aber weniger davon: 1,7 l pro Umdrehung bei 45°, und über 77° gar nichts mehr, denn dann steigt die Außenkante der Wendel über den ganzen Gang an und lässt keinen Tiefpunkt, in dem Wasser liegen könnte. Die Taschen folgen der Analyse von Rorres (2000), mit einer Wendel, die genau im Mantel sitzt; eine echte Schraube lässt etwas Wasser zurücklaufen.

Bewässerung bringt den Pflanzen das Wasser, das der Regen allein nicht liefert: entweder lässt man es durch Kanäle mit leichtem Gefälle fließen, oder man hebt es aus einem Fluss oder Brunnen. Die ältesten bekannten Kanäle entstanden vor rund achttausend Jahren in den trockenen Ebenen Mesopotamiens, wo sich auch früh zeigte, dass ein bewässertes Feld ohne Entwässerung langsam versalzen kann.

Was es ist

Wer bewässert, gibt den Pflanzen Wasser, wenn sie es brauchen, statt auf Regen zu warten. Im Süden des Irak oder im ägyptischen Niltal ist ohne Bewässerung kein Ackerbau möglich; anderswo steigert sie die Erträge und erlaubt in der Trockenzeit eine zweite Ernte.

Liegt die Quelle höher als das Feld, erledigt das Gefälle die Arbeit: Ein Kanal zweigt flussaufwärts ab und führt mit leichtem Gefälle hinunter zu den Feldern. Liegt das Wasser tiefer, zwischen hohen Ufern oder am Grund eines Brunnens, muss es jemand heben. Die Tafel zeigt einen Schaduf, der einen Kanal mit seinen Furchen speist, und eine archimedische Schraube.

Wie es funktioniert

In einem zu flachen Bett fließt das Wasser langsam, lagert Schlamm ab und lässt Schilf wachsen; in einem zu steilen gräbt es die Sohle aus und reißt die Dämme ein. Ein kleiner Erdkanal fällt oft kaum mehr als einen Meter pro Kilometer, und die FAO empfiehlt für Furchen ein Gefälle zwischen 0,05 und 0,5 %. Darum folgen Kanäle den Höhenlinien und verlieren nur langsam an Höhe.

Auf dem Feld überflutet das Wasser entweder ein ebenes, von niedrigen Erdwällen umschlossenes Becken und versickert dort, oder es läuft in Furchen zwischen den Reihen und dringt seitlich in die Dämme ein.

Ein Schaduf am Flussufer: die Stange liegt auf einem Querbalken, am kurzen Ende ein Klumpen getrockneten Lehms, am langen Ende ein Eimer, der ins Wasser taucht Der Schaduf: Sobald der Bauer loslässt, hebt das Gegengewicht den vollen Eimer.

Einen Kubikmeter Wasser um einen Meter zu heben, erfordert mindestens 9,8 Kilojoule, dazu kommt die Reibung; ein Gerät macht diese Arbeit nur leichter aufzubringen. Der Schaduf ist ein Hebel mit einem Eimer am langen Ende und einem Stein oder Lehmklumpen am kurzen. Der Bauer zieht den leeren Eimer ins Wasser hinab und hebt damit das Gewicht, das dann den vollen Eimer nach oben bringt. Bei Feldmessungen im Tschad hob eine Person 39 bis 130 Liter pro Minute über Höhen von 1,8 bis 6,2 m. Bei gleicher Anstrengung bringt eine größere Förderhöhe weniger Wasser.

Die archimedische Schraube ist eine Wendel, die sich in einem um etwa 30° geneigten Rohr dreht. Das Wasser bleibt am tiefsten Punkt jedes Gangs liegen, und dieser Punkt wandert beim Drehen nach oben und nimmt eine Wassertasche mit. Sie fördert große Mengen, aber nur wenige Meter hoch; je steiler sie steht, desto kleiner ist jede Tasche.

Jedes Bewässerungswasser enthält etwas gelöstes Salz. Pflanzen und Sonne nehmen das Wasser und lassen das Salz zurück. Was aus Kanälen und Feldern versickert, hebt außerdem den Grundwasserspiegel, und salziges Grundwasser steigt dann bis zu den Wurzeln auf. Ein Feld bleibt nur gesund, wenn von Zeit zu Zeit zusätzliches Wasser das Salz in die Tiefe spült und eine natürliche oder angelegte Entwässerung es abführt. Sonst reichert sich Salz an, manchmal als weiße Kruste, und die Ernten sinken.

Wie man es baut

Eine A-Waage aus drei zusammengebundenen Stangen, ein Lot hängt von der Spitze vor einer Kerbe im Querbalken, daneben eine Reihe Pflöcke auf nacktem Boden Die A-Waage: Hängt das Lot auf der Marke, stehen beide Füße gleich hoch.

Eine A-Waage bauen. Zwei etwa 2,80 m lange Stangen oben zusammenbinden, die Füße 4 m auseinander, und einen Querbalken etwa 1 m über dem Boden befestigen. Ein Lot an die Spitze hängen. Das Gestell auf zwei Pflöcke stellen, die Stelle markieren, an der die Schnur den Balken kreuzt, das Gestell umdrehen und erneut markieren: Die Mitte zwischen beiden Marken zeigt waagrecht an.

Den Kanal abstecken. Das Gestell von der Entnahmestelle aus weitersetzen und an jedem Fuß einen Pflock einschlagen. Für ein Gefälle einen Klotz unter den unteren Fuß legen, diesen Fuß verschieben, bis das Lot auf der Marke hängt, und dort den Pflock setzen: 1 cm auf 4 m ergibt 0,25 %. Entlang der Pflöcke graben und den Aushub auf der Talseite zu einem Damm feststampfen.

Furchen ziehen. Sie mit demselben leichten Gefälle vom Kanal abzweigen, 30 bis 60 cm auseinander auf Sandboden und 75 cm bis 1,50 m auf Ton, jede über eine Kerbe im Damm gespeist. Wasser laufen lassen, bis der Boden auch am Furchenende bis in Wurzeltiefe feucht ist, dann die Kerbe schließen und die Furchenenden in einen Abzugsgraben führen, damit überschüssiges Wasser das Feld verlässt.

Einen Schaduf errichten. Zwei Pfosten fest am Wasser eingraben, dazwischen einen Querbalken, auf dem eine drei bis vier Meter lange Stange bei einem Viertel ihrer Länge drehbar aufliegt. Einen Eimer ans lange Ende hängen und einen Stein oder Erdsack ans kurze, so abgestimmt, dass ein voller Eimer mit leichtem Schub steigt.

Oder eine kleine Schraube wickeln. Einen biegsamen Schlauch um eine Stange wickeln, jede Windung etwa so weit versetzt, wie die Stange dick ist. Die Stange in etwa 30° Neigung auf zwei Lagern montieren, so tief, dass die Schlauchmündung bei jeder Umdrehung eine Weile unter Wasser taucht, und oben eine Kurbel anbringen. Die Kurbel so drehen, dass die Mündung beim Eintauchen Wasser schöpft. Kommt nichts oben an, zuerst die andere Richtung versuchen, dann den Winkel verringern oder die Windungen enger legen.

Sicherheit. Auch in schmalen Kanälen mit steilen, rutschigen Ufern ertrinken Menschen: nie allein am Wasser arbeiten und Kinder fernhalten. Gräben flach halten, höchstens kniehoch, und nie in einen tieferen Graben steigen: Seine Wände können ohne Vorwarnung einstürzen. Den Aushub vom Rand fernhalten. Nicht in den Schwenkbereich des Schaduf-Gewichts treten. Stehendes Wasser binnen weniger Tage ablassen, denn darin brüten Mücken. Wo Bilharziose vorkommt, leben die Erreger in stehendem wie fließendem Süßwasser und dringen durch die Haut: jeden Hautkontakt mit Kanalwasser vermeiden. Bewässerungswasser ist kein Trinkwasser.

Geschichte und Entwicklung

In Choga Mami, im Osten des Irak nahe der iranischen Grenze, fanden Ausgräber Rinnen aus der Zeit um 6000 v. Chr., die sie als Bewässerungsgräben deuten; andere datieren sie eher um 5500 v. Chr. Später lebten die Städte Sumers von Kanälen aus Euphrat und Tigris, und Texte aus Lagasch beschreiben um 2400 v. Chr. vollständige Netze.

In Ägypten teilten Erddämme die Flussaue in Becken. Während der Flut ließen Schleusen das Wasser ein; es stand etwa einen Monat und wurde vor der Aussaat abgelassen. Der Schaduf, abgebildet auf einem mesopotamischen Rollsiegel um 2200 v. Chr., erreichte Ägypten im 2. Jahrtausend v. Chr.

Schnitt durch ein Qanat: senkrechte Schächte führen von der Oberfläche zu einem leicht geneigten Stollen, der Grundwasser vom Fuß der Hügel zu den Feldern leitet Ein Qanat fasst Grundwasser unter den Hügeln und führt es durch einen Stollen ans Tageslicht.

Griechische Autoren schreiben die in Ägypten benutzte Wasserschraube Archimedes im 3. Jahrhundert v. Chr. zu; die Assyriologin Stephanie Dalley liest eine Inschrift Sanheribs um 700 v. Chr. als Beschreibung bronzener Schrauben in Ninive, eine bis heute umstrittene Deutung. Qanate, Stollen, die Grundwasser über Kilometer leiten, werden meist auf Iran im 1. Jahrtausend v. Chr. zurückgeführt, sind aber schwer zu datieren; 2015 waren dort noch rund 37.000 in Betrieb.

1958 vertraten Thorkild Jacobsen und Robert Adams die These, steigender Salzgehalt habe sumerische Bauern vom Weizen zur widerstandsfähigeren Gerste getrieben; Marvin Powell widersprach dieser Theorie 1985. Die Tropfbewässerung, in Israel vom Ingenieur Simcha Blass entwickelt und ab 1965 von Netafim hergestellt, bringt das Wasser heute bis an den Fuß jeder Pflanze.