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Die Möhnetalsperre gehört zu den größten Talsperren in Deutschland und ist nach der Seeoberfläche die größte in Nordrhein-Westfalen (siehe Liste). Im Naturpark Arnsberger Wald, zwischen Soest im Norden und Arnsberg im Süden, staut sie seit 1913 mit einer Gewichtsstaumauer die Flüsse Möhne und Heve zum Möhnesee. Dieser erstreckt sich südlich des Haarstrangs in Ost-West-Richtung durch die nach ihm benannte Gemeinde und besitzt unterhalb der Sperrmauer einen Ausgleichsweiher für das Wasserkraftwerk. Der Ruhrverband als heutiger Eigentümer und Betreiber der Talsperre hat im Sauerland sieben weitere Talsperren, mit denen im Wesentlichen die Stabilisierung und Erhöhung der Niedrigwasserführung der Ruhr vorgenommen wird.

Der wachsende Wasserbedarf und seine konkurrierende Nutzung im Ruhrgebiet hatte 1899 zur Gründung des Ruhrtalsperrenvereins (RTV) geführt und damit die Flussbewirtschaftung der Ruhr mithilfe von Talsperren in Gang gesetzt. Satzungsgemäß unterstützte der Verein zunächst nur den Bau fremder Projekte; nach fünf Jahren ergaben diese zusammen ein Stauvolumen 32,4 Millionen m³. Die 1904 durchgeführten Berechnungen zum zukünftigen Bedarf an Trink- und Brauchwasser sahen voraus, dass etwa das dreifache dieses Volumens als Talsperrenraum erforderlich wäre. Da man bis zum Jahr 1925 von einem Anwachsen des Bedarfs auf fast 200 Millionen m³ ausging, beschloss die Generalversammlung des RTV am 28. November 1904 eine Satzungsänderung, wodurch auch der Bau eigener Sperren ermöglicht wurde.^[3]

Erstes Projekt des RTV war die Talsperre im Möhnetal, wo die geografischen und geologischen Bedingungen im rechten Nebental der Ruhr am Zusammenfluss von Heve und Möhne für die Errichtung eines größeren Speichers gute Voraussetzungen boten. Weiterer Vorteil war die schwache Besiedelung im Möhnetal; das Hevetal war unbewohnt. Die technische Planung und spätere Oberbauleitung lag in den Händen des Regierungsbaumeisters und RTV-Baudirektors Ernst Link. Der Entwurf war geprägt durch seinen Lehrer, den Aachener Bauingenieur Otto Intze, der mehrere Talsperrenprojekte im Sauerland geplant und durchgeführt hatte. Der Plan sah eine gebogene Gewichtsstaumauer aus Bruchsteinmauerwerk vor, die zusätzlich auf der Wasserseite zur Abdichtung eine Erdanschüttung von Lehm erhalten sollte, den typischen „Intzekeil“. Weitere Details waren ein Dichtputz mit Dichtanstrichen auf der Außenseite sowie eine in der Mauer verlaufende Drainage. Für die Ausgestaltung der Maueraußenseite, die weithin sichtbar sein würde, konnte über einen Architektenwettbewerb der Kölner Architekt Franz Brantzky gewonnen werden.^[4] Er überzeugt mit seiner schlichten Architektur der Mauer und den Hallenaufbauten über den Schiebertürmen die Jury. Im gleichen Stil entwarf er auch den Bau des Verwaltungs- und Wärterhauses am rechten Ufer in der Nähe der Sperrmauer, das schon viele Jahre als Restaurant mit attraktivem Blick auf See und Mauer genutzt wird.

Die Arbeiten zum Bau der Talsperre begannen im Januar 1908. Für den Transport der Baumaterialien hatte man eigens eine Bahnstrecke errichtet. Die gute Planung und Organisation der Bauarbeiten ermöglichten eine vorzeitige Fertigstellung ein Jahr vor dem vereinbarten Termin. Dadurch konnte schon am 31. Dezember 1912 mit der Flutung des Beckens begonnen werden. Die feierliche Einweihung erfolgte am 12. Juli 1913. Die Baukosten betrugen 25 Millionen Mark.^[5] Der ehemalige Ort Kettlersteich versank vollkommen im Wasser. Das Dorf Delecke (Alt-Delecke) wurde ebenfalls zum größten Teil geflutet. Dem See mussten 140 Gehöfte mit 700 Menschen weichen.

Der Bau der Talsperre beinhaltete von Anfang an auch ein Wasserkraftwerk, um mit den Einnahmen aus dem Stromverkauf die Finanzierung zu unterstützen. Das Kraftwerk sollte aber vorwiegend nach wasserwirtschaftlichen Belangen betrieben werden, sodass aufgrund der schwankenden Wasserabgaben und der wechselnden Fallhöhen die Stromerzeugung nicht gleichmäßig erfolgen konnte. Es musste ein Unternehmen gefunden werden, das mit einem Dampfkraftwerk die Grundlast im Netz liefern konnte. Nach schwierigen Verhandlungen konnte ein Pachtvertrag für ein durch den RTV zu bauendes Kraftwerk geschlossen werden.

Das Kraftwerk wurde an die Grundablassleitungen angeschlossen und lag mittig rund 100 Meter unterhalb der Sperrmauer. Als Spitzenlastkraftwerk würde im Ablauf der Möhne ein entsprechend stark schwankender Abfluss erzeugt werden, weshalb zur Vermeidung der Spitzen ein Ausgleichsweiher erforderlich wurde. Die eigentliche Wasserabgabe erfolgte dann gleichmäßig über ein Nebenkraftwerk am 400.000 m³ fassenden Weiher. Zwischen Mauer und Kraftwerk hatte man eine breite parkähnliche Freifläche angeordnet. Sie reichte bis an die Tosbeckenrinne am Mauerfuß. Über diese wurde im Hochwasserfall das die Mauer überfließende Wasser gesammelt und am Ausgleichsweiher vorbei abgeleitet.

Im Jahr der Einweihung war die Talsperre noch die größte Stauanlage in Europa. Schon ein Jahr später wurde dies übertroffen mit der Fertigstellung der Edertalsperre. Die bei der Einweihung angebrachte Erinnerungstafel war nach dem Krieg zunächst verschwunden und hängt heute im Kriegsmuseum von Canberra. Als Ersatz ist eine neue Tafel angefertigt worden, die im rechten Schieberturm angebracht ist.

Die Aufstandsfläche der Talsperre befindet sich im oberen Bereich der Auflockerungszone der oberkarbonischen Arnsberg-Schichten, einer Wechsellagerung von intensiv gefalteten Sandsteinen, Grauwacken und Tonsteinen.^[6] Durch eine intensive tektonische Beanspruchung während der variszischen Gebirgsbildung sind die Gesteine intensiv gefaltet worden. Der Bereich des Möhnetals ist zudem durch das Vorhandensein von großen Störungszonen gekennzeichnet. Nördlich der Talsperre werden die gefalteten paläozoischen Schichten diskordant von Ablagerungen der Münsterländer Kreide überlagert. Die oberkreidezeitliche Abfolge fällt flach in nördliche Richtungen ein und beginnt mit einem glaukonithaltigem Grünsand der Essen-Grünsand-Formation aus dem Cenomanium^[7] und wird von Plänerkalken der Erwitte-Formation des Coniaciums und Turoniums^[8] und den Mergeln der Büren-Formation^[9] sowie der Pläner der Oerlinghausen-Formation des Turoniums^[10] überlagert. Die geologische Grenze zwischen paläozoischen und kreidezeitlichen Schichten bildet auch die geographische und naturräumliche Grenze zwischen Arnsberger Wald (Sauerland) und Haarstrang.