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Die Talsperre Kelbra am Nordrand des Kyffhäusergebirges wurde zwischen 1962 und 1966 vorrangig zum Hochwasserschutz der “Goldenen Aue” und zur Unterstützung der Wasserversorgung der chemischen Industrie im Raum Halle / Saale erbaut. Durch den Bau der Talsperre konnten Überflutungen im Helmetal unterhalb Kelbra weitgehend verhindert werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, den Flusswasserspiegel der Helme bei Trockenheit zu erhöhen und somit die Bewässerung von 8.000 Hektar landwirtschaftlicher Nutzfläche zu ermöglichen.
 

Ursprünglich war der Stausee Kelbra als ein - normalerweise trocken liegendes - Hochwasserrückhaltebecken geplant. Diese Pläne wurden jedoch geändert und ein Hauptdamm (Erddamm mit schräg liegender Innendichtung aus Lehm auf der Wasserseite; 4.066 m Kronenlänge) gebaut, um einen ständigen Stausee mit einer Staufläche von ca. 600 Hektar und einem Volumen von 12,3 Millionen Kubikmetern zu erhalten. Am westlichen und nordwestlichen Ufer schließt sich das - gewöhnlich als Acker- und Weidefläche genutzte - obere Becken an, dass durch den sogenannten Nebendamm (3.379 m Kronenlänge) gebildet wird und im Hochwasserfall die Wassermassen der Helme aufnimmt. Beide Becken zusammen haben ein Stauvolumen von 35,6 Millionen m³. Somit stehen zum Hochwasserschutz 23 Millionen m³ Stauraum zur Verfügung. 

Ab 1968 wurde die Talsperre unter Dauerstau genommen. Am 14.06.1968 wurde das Strandbad am Südufer des Helmestausees eröffnet. Nach dem vollendeten Probestau, der bis 1969 andauerte, wurde der Stausee offiziell in Betrieb genommen.

Die Baukosten betrugen etwa 38 Millionen Mark der DDR und sind besonders auf das Anlegen eines Dichtungsteppichs auf dem Boden des Beckens zurückzuführen, der notwendig war, weil im Untergrund des Stausees mächtige Flussschotter lagern, die dem angestauten Wasser einen unterirdischen Abfluss ermöglicht hätten.
 

Durch massive Wassereinbrüche im Kupferschieferbergbau des etwa 15 km entfernten Sangerhäuser Reviers und die damit verbundene enorme Senkung des Karstwasserspiegels wurden der Stausee und die am Südufer befindliche Numburghöhle im Oktober 1988 trockengelegt. Die Solquellen an der Numburg versiegten und im Beckenbereich des Stausees traten eine Reihe großformatiger Erdfälle auf.

Außer zum Hochwasserschutz wird der Stausee Kelbra seit seinem Bestehen touristisch genutzt. Es bestehen z.B. Möglichkeiten zum Wassersport und zum Camping (Informationen zum Seecampingplatz und Strandbad (externer Link)).

Große Bedeutung erlangte der Stausee auch durch seinen außerordentlich großen Vogelbesatz, der hinsichtlich Arten- als auch Individuenzahl die Besiedlung vergleichbarer Gewässer übertrifft. So sind hier zuverlässig Enten (z. B. Stock-, Krick-, Tafelente), Watvögel (Kiebitz, Bekassine, Rotschenkel, Großer Brachvogel), Taucher (Hauben-, Zwerg-, Schwarzhalstaucher), Rallen (Wasserralle, Blässhuhn), Höckerschwan, Lachmöwe und Dommeln (Zwergohr- und Große Rohrdommel) zu beobachten. Aber auch Seeadler, Fischadler, Wanderfalken und Kormorane sind hier anzutreffen. Besonders beeindruckend ist der Vogelbesatz während des Vogelzuges, wo am Stausee bis zu 10.000 Kraniche rasten und große Lerchen- und Finkenschwärme durchziehen.