Anpassung des Grundwassermanagements

Grundwasser ist eine wesentliche Süßwasserquelle und macht etwa ein Drittel des weltweit verfügbaren Wassers aus. Allerdings werden die Grundwasserressourcen in einem alarmierenden und nicht nachhaltigen Tempo schnell aufgebraucht. Reduzierte Niederschläge und das Eindringen von Meersalzwasser in Kombination mit einer Übernutzung des Grundwassers haben direkte Auswirkungen auf die Wiederauffüllung, Einleitung, Lagerung und biogeochemischen Eigenschaften von Grundwasserleitern. Es wird erwartet, dass der Klimawandel und der damit verbundene Anstieg des Meeresspiegels diese Auswirkungen weiter verstärken werden, die jedoch aufgrund der Unsicherheit in den Klimaprojektionen und der Reaktion des lokalen hydrologischen Systems auf Klimaschwankungen kaum quantifiziert werden können.

Diese Umstände erfordern es, menschliche Aktivitäten mit der Erhaltung und nachhaltigen Bewirtschaftung der Grundwasserressourcen in Einklang zu bringen. Zum einen ist es wichtig, die Erhaltung von Grundwasserreservoirs zu verbessern, den Wasserverbrauch einzuschränken und die Wasserwiederverwendung zu optimieren. Dies soll durch einen integrierten Ansatz für die Wasserbewirtschaftung auch unter Berücksichtigung anderer Süßwasserquellen erreicht werden. Ergänzend dazu wächst die Verfügbarkeit von Techniken, die dazu dienen, die natürliche Infiltrationskapazität von Süßwasser in den Grundwasserleiter wiederherzustellen und sogar zu erhöhen, einschließlich der Regenwasserernte (Sammlung und Speicherung von Regenwasser, das sonst durch Abfluss verloren geht) und der Verwendung von pervious Pflaster.

Diese Lösungen allein reichen möglicherweise nicht aus, um Grundwasserleiter wiederherzustellen, die unter starkem Druck und Übernutzung leiden. Andere lokale Lösungen, die auf die Aufladung von Grundwasser abzielen, können daher umgesetzt werden, um die Bewältigung schwieriger Probleme im Zusammenhang mit Dürre und Wasserknappheit zu unterstützen. In Zeiten reichlichen Wassers (d. h. in Regenzeiten) kann zusätzliches Wasser aus einem Fluss (oder einer anderen Quelle) entnommen und dann in einem Grundwasserleiter in einem bestimmten Gebiet injiziert und gespeichert werden. Auf diese Weise kann Wasser zur Wiederherstellung des Grundwasserhaushalts und später zur Wasserversorgung verwendet werden. In den letzten zwei Jahrhunderten wurde Managed Aquifer Recharge (MAR) weltweit für verschiedene Zwecke erfolgreich implementiert: Verbesserung der natürlichen Lagerung; Wasserqualitätsmanagement; physikalische Grundwasserleiterbehandlung; Management von Wasserverteilungssystemen und ökologischer Nutzen. MAR wird erfolgreich in Europa (z.B. Deutschland, Niederlande, Frankreich, Finnland, Schweden, Spanien, etc.), USA, Südafrika, Indien, China, Australien und dem Nahen Osten eingesetzt. Derzeit wurden etwa 1200 Fallstudien aus über 50 Ländern durchgeführt (MAR-Inventarportal).

Die Wiederauffüllung des Grundwasserleiters kann entweder durch direktes Einspritzen von Oberflächengewässern in das Grundwassersystem über Brunnen oder indirekt durch Füllen von Wiederauffüllungsbecken erreicht werden, die es Oberflächengewässern ermöglichen, langsam nach unten in den darunter liegenden Grundwasserspiegel einzudringen. Die indirekte Aufladung kann mit Maßnahmen kombiniert werden, die darauf abzielen, die natürliche Infiltrationskapazität zu verbessern, wie dies bei der Nutzung von Waldflächen der Fall ist. Im Allgemeinen sind indirekte Wasserinfiltrationstechniken gut für unbeschränkte Grundwasserleiter geeignet, während Direkteinspritzungstechniken besser für tiefere, begrenzte Grundwasserleiter geeignet sind. Die häufigsten Arten von MAR in Europa sind induzierte Bankfiltration (direkte Methode) und Oberflächenspreizungsmethoden (indirekte Methode), die sich in zentralen und nördlichen Ländern befinden, in denen große mehrjährige Flüsse und Seen existieren. Diese Systeme sind hauptsächlich für den häuslichen Endverbrauch (Trinkwasserversorgung) konzipiert, aber in letzter Zeit wurden sie auch in Betracht gezogen, um die Auswirkungen des Eindringens von Salzwasser zu mildern oder den unterirdischen Wasserhaushalt wiederherzustellen, der durch übermäßige Entnahme beeinträchtigt wird.

Wasser zur Grundwasseraufladung kann auch aus tertiären Kläranlagen entnommen werden. Mechanische und chemische Prozesse, die auftreten, wenn Wasser im Boden perkoliert, und die damit verbundene beträchtliche Reise- und Verweilzeit werden als wirksame Filtermechanismen verwendet, um sicherzustellen, dass Wasser die erforderliche Qualität hat. Eine Überwachung ist ohnehin erforderlich, um die Einhaltung normativer Standards zu beurteilen.

Für die MAR sind keine größeren Infrastrukturinvestitionen erforderlich, jedoch ist die Existenz eines Grundwasserkörpers eine Voraussetzung, und es muss eine beträchtliche offene Landfläche zur Verfügung stehen, um das Eindringen von Wasser in den Boden und die Wiederauffüllung des Grundwassers zu ermöglichen. Dieses Gebiet muss in hydrologischer Verbindung mit dem wieder aufzuladenden Grundwasserleiter stehen. Die Grundwasserauffüllung hat den Vorteil, dass sie einen kontinuierlichen Grundwasserfluss entlang der natürlichen Fließwege unterstützt, eine erhöhte Gewinnung von Grundwasser an bereits bestehenden Standorten ermöglicht, einen höheren Grundwasserspiegel aufrechterhält, der verschiedenen Zwecken (z. B. Landwirtschaft) dienen und Ökosystemfunktionen unterstützen kann, und das Eindringen von Salzwasser an Standorten in der Nähe des Meeres verhindern kann. Im Vergleich zu anderen Methoden zur Speicherung von Wasser an der Landoberfläche ermöglicht die Grundwasserauffüllung die Vermeidung von Verlusten durch Verdunstung, was besonders in heißen und trockenen Klimazonen relevant ist.