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Nach einem rund zwanzigjährigen Betrieb der Talsperre traten mit fortschreitender Zeit immer deutlichere Schäden an der Asphaltbetondichtung auf. Schon 1981 und 1989/1990 wurden Versuche zur Instandsetzung der Risse und Blasen mit den damaligen Möglichkeiten unternommen, die jedoch keinen nachhaltigen Erfolg brachten. Von 1994 bis 1996 wurden deshalb umfangreiche Instandsetzungsmaßnahmen durchgeführt: Wesentlicher Bestandteil war die grundhafte Erneuerung der oberen Dichtungsschichten einschließlich Aufbringen einer Verschleißschicht (Mastix). Nachdem die Talsperre vollständig entleert war, wurde zunächst der Wellenbrecher auf der Dammkrone abgebrochen. Auf der gesamten Länge wurde am wasserseitigen Dammfuß ein Teil des Lehmschlages vorübergehend aufgedeckt. es folgte das Abfräsen der schadhaften Bitumenschicht. Der Einbau der neuen Asphaltbetondichtung auf der geneigten Dammfläche wurde mit einem horizontal arbeitenden und über 22 Meter langen Brückenfertiger realisiert. Außerdem wurden die Betonbauteile des Einlaufbauwerkes sowie die nördliche und östliche Abschlusswand der Hochwasserentlastung instand gesetzt.

Auch die Absperr- und Regelorgane des Grundablasses wurden überholt und teilweise erneuert. Im Zuge der Baumaßnahmen verbesserte sich das Erscheinungsbild. Auf dem Damm wurde ein Geländer errichtet, Zäune und Tore wurden erneuert und die Betriebsgebäude, die mit modernster Mess-, Steuer- und Übertragungstechnik ausgerüstet sind, erhielten ein neues Aussehen.

Seit 1995 ist die Dammstraße für Fußgänger freigegeben. Interessierte Besucher können sich am Aussichtspavillon über Aufgabe und Entstehung der Talsperre Schömbach informieren. Im darauf folgenden Jahr 1996 erfolgte die Betoninstandsetzung des Hochwasserüberfallrückens und der Schussrinne. Auch wurde das Drainagesystem des Dammes modernisiert und der ehemals offene, 350 m lange Sickerwassergraben mit Filtern versehen, verrohrt, zugeschüttet und angesät. Das anfallende Sickerwasser wird nun gezielt abgeführt und im neu errichteten Messhaus zusammengeführt und mengenmäßig überwacht. Nach dem Augusthochwasser 2002 zeigte sich, dass zum Schutz der Unterlieger eine schnellere Vorentlastung der Stauanlage von Nutzen sein kann. Aus diesem Grund wurde in den Jahren 2007/2008 in den Hochwasserüberfallrücken eine Schützenanlage eingebaut, die, wenn es der Unterlauf zulässt, bei Hochwasserereignissen einen schnelleren zwischenzeitlichen Abstau der Talsperre ermöglicht.

2008 musste die Verschleißschicht (Mastix) auf der Asphaltdichtung erneuert werden. Diese schützt die Dichtung vor UV-Licht und trägt damit wesentlich zur Verlängerung ihrer Lebensdauer bei. Im Zuge dieser Arbeiten wurden auch Schadstellen in der Asphaltbetondichtung ausgebessert. Um auch in den kommenden Jahren einen stabilen Betrieb der Talsperre zu gewährleisten, sind ständig Kontrollen und Funktionsproben aller Anlagenteile durch das Staupersonal durchzuführen. Damit können Abweichungen erkannt und Beeinträchtigungen der Funktionalität der Talsperre vermieden werden.