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Adaptation option

Anpassung der Grundwasserbewirtschaftung

Grundwasser ist eine wesentliche Quelle für Süßwasser und macht etwa ein Drittel des weltweit verfügbaren Wassers aus. Die Grundwasserressourcen werden jedoch alarmierend und nicht nachhaltig verbraucht. Reduzierte Niederschläge und das Eindringen von Meersalzwasser in Kombination mit einer Übernutzung des Grundwassers haben direkte Auswirkungen auf die Wiederauffüllung, Einleitung, Lagerung und biogeochemische Eigenschaften der Grundwasserleiter. Der Klimawandel und der damit verbundene Meeresspiegelanstieg dürften diese Auswirkungen weiter verstärken, was jedoch aufgrund der Unsicherheit in den Klimaprojektionen und der Reaktion des lokalen hydrologischen Systems auf die Klimavariabilität kaum quantifiziert werden kann.

Unter diesen Umständen müssen menschliche Aktivitäten mit der Erhaltung und nachhaltigen Bewirtschaftung der Grundwasserressourcen in Einklang gebracht werden. Einerseits ist es wichtig, die Erhaltung der Grundwasserreservoirs zu verbessern, den Wasserverbrauch einzuschränken und zunächst die Wasserwiederverwendung zu optimieren. Dies wird durch einen integrierten Ansatz für die Wasserbewirtschaftung auch unter Berücksichtigung anderer Süßwasserquellen verfolgt. Ergänzend dazu wächst die Verfügbarkeit von Techniken, die die natürliche Infiltrationskapazität von Süßwasser in den Grundwasserleiter wiederherstellen und sogar erhöhen sollen, einschließlich Regenwasserernte (Sammlung und Lagerung von Regenwasser, die sonst durch Abfluss verloren wurden) und Nutzung von perversen Pflastern.

Diese Lösungen allein reichen möglicherweise nicht aus, um Grundwasserleiter mit starkem Druck und Übernutzung zurückzugewinnen. Andere lokale Lösungen, die auf die Wiederaufladung von Grundwasserleitern abzielen, können daher umgesetzt werden, um die Bewältigung schwieriger Probleme im Zusammenhang mit Dürre und Wasserknappheit zu unterstützen. In Zeiten reichlichen Wassers (d. h. Regenperioden) kann zusätzliches Wasser aus einem Fluss (oder einer anderen Quelle) entnommen und dann in einem bestimmten Bereich in einem Grundwasserleiter injiziert und gelagert 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 erfolgreich für verschiedene Zwecke implementiert: Verbesserung der natürlichen Lagerung; Wasserqualitätsmanagement; physikalische Grundwasserleiterbehandlung; Management von Wasserverteilungssystemen und ökologische Vorteile. Mar wird erfolgreich in Europa (z. B. Deutschland, Niederlande, Frankreich, Finnland, Schweden, Spanien usw.), USA, Südafrika, Indien, China, Australien und dem Nahen Osten eingesetzt. Derzeit wurden rund 1200 Fallstudien aus über 50 Ländern umgesetzt (MAR-Inventarportal).

Die Wiederauffüllung des Grundwasserleiters kann entweder durch direktes Einspritzen von Oberflächengewässern in das Grundwassersystem über Brunnen oder indirekt durch Füllung von Wiederaufladebecken erreicht werden, die es Oberflächengewässern ermöglichen, langsam nach unten in die Grundwassertabelle zu gelangen. Die indirekte Aufladung kann mit Maßnahmen kombiniert werden, die darauf abzielen, die natürliche Infiltrationskapazität wie bei der Nutzung von Waldgebieten zu verbessern. Im Allgemeinen eignen sich indirekte Wasserinfiltrationstechniken gut für unbeschränkte Grundwasserleiter, während direkte Injektionstechniken besser für tiefere, begrenzte Grundwasserleiter geeignet sind. Die häufigsten Arten von MAR in Europa sind induzierte Uferfiltration (direkte Methode) und Oberflächenausbreitungsmethoden (indirekte Methode), die sich in zentralen und nördlichen Ländern befinden, in denen große mehrjährige Flüsse und Seen existieren. Diese Systeme sind hauptsächlich für die häusliche Endverwendung (Trinkwasserversorgung) konzipiert, aber in letzter Zeit wurden sie auch als Minderung der Auswirkungen des Eindringens von Salzwasser oder zur Wiederherstellung des durch Überableitung beeinträchtigten unterirdischen Wasserhaushalts in Betracht gezogen.

Wasser zum Aufladen von Grundwasserleitern kann auch aus tertiären Kläranlagen entnommen werden. Mechanische und chemische Prozesse, die beim Durchstreichen von Wasser im Boden und der damit verbundenen erheblichen Reise- und Verweilzeit auftreten, werden als wirksame Filtermechanismen genutzt, um sicherzustellen, dass Wasser die erforderliche Qualität hat. Eine Überwachung ist jedenfalls erforderlich, um die Einhaltung normativer Standards zu beurteilen.

Für MAR sind keine größeren Infrastrukturinvestitionen erforderlich. Die Existenz eines Grundwasserkörpers ist jedoch eine Voraussetzung, und es muss eine beträchtliche offene Fläche zur Verfügung stehen, um die Wasserinfiltration in den Boden und die Wiederauffüllung des Grundwassers zu ermöglichen. Ein solches Gebiet muss in hydrologischer Verbindung zum zu ladenden Grundwasserleiter sein. Die Grundwasseraufladung hat den Vorteil, einen kontinuierlichen Grundwasserfluss entlang der natürlichen Strömungswege zu unterstützen, ermöglicht eine verstärkte Gewinnung des Grundwassers an bereits bestehenden Standorten, erhält einen höheren Grundwasserspiegel, der unterschiedlichen Zwecken (z. B. Landwirtschaft) dienen kann und Ökosystemfunktionen unterstützt und das Eindringen von Salzwasser an meernahen Standorten verhindern kann. Im Vergleich zu anderen Methoden zur Wasserspeicherung an der Landoberfläche ermöglicht die Grundwasseraufladung die Vermeidung von Verdunstungsverlusten, die besonders in heißen und trockenen Klimazonen relevant sind.

Zusätzliche Details
Referenzinformationen

Details zur Anpassung

IPCC -Kategorien

Strukturell und physisch: ökosystembasierte Anpassungsoptionen, Strukturell und physisch: technologische Optionen

Stakeholderbeteiligung

Der Hauptanteil der Grundwassernutzung ist für landwirtschaftliche Zwecke bestimmt; daher ist die Beteiligung von Landwirten und Landeigentümern für die Bewirtschaftung der Grundwasserressourcen und die Durchführung damit verbundener Anpassungsmaßnahmen von zentraler Bedeutung. Weitere wichtige Akteure sind trinkbare Wasserwirtschaftsunternehmen.

Erfolgsfaktoren und Hemmnisse

Eine bewirtschaftete Grundwasseraufladung kann die Auswirkungen des Klimawandels und die negativen Auswirkungen des sinkenden Grundwasserspiegels, z. B. durch Übernutzung, verringern. Die erwarteten Vorteile im Vergleich zur Oberflächenspeicherung von Wasser können eine wichtige Rolle bei der erfolgreichen Umsetzung der MAR spielen, wie im Fall von: starke Minimierung von Verdunstungsverlusten, Minimierung der direkten Verschmutzung und Eutrophierung sowie relativ niedrigere Kosten. Die tatsächliche Umsetzung der MAR-Maßnahmen kann jedoch behindert werden durch:

  • Ihre Leistung unter spezifischen lokalen hydro-, geochemischen und hydrogeologischen Bedingungen. Mar kann effizienter in Grundwasserleitern angewendet werden, die große Mengen Wasser speichern und es nicht zu schnell freisetzen können.
  • Verstopfung (d. h. die Akkumulation von suspendierten Feststoffen aus Wiederaufladewasser), die das am weitesten verbreitete technische Problem ist, das zur Verringerung der hydraulischen Leitfähigkeit der wieder aufgeladenen Strukturen führt.
  • Mangel an lokalen Daten, die eine detaillierte Bewertung der lokalen Gegebenheiten ermöglichen, um die Konzeption und Umsetzung von MAR-Techniken zu ermöglichen.
  • Widerstand innerhalb der Gesellschaft und regulatorische Zwänge. Grundeigentümer und Verwaltungen müssen sich der wirtschaftlichen Bedeutung, der Machbarkeit, dem Risiko und dem Nutzen der MAR bewusst sein und seit der Planungsphase einbezogen werden. Das Fehlen eines vollständigen Engagements kann zu Unakzeptanz führen. In einigen Ländern bedarf es einer vorherigen Genehmigung im Einklang mit den Umweltnormen, und es muss eine Umweltverträglichkeitsprüfung durchgeführt werden.

Kosten und Nutzen

Die Kosten und Vorteile von MAR-Systemen sind oft schwierig zu monetarisieren, da sie je nach Art des verwendeten Ladesystems, Leistungszielen, lokalen hydrologischen und physikalischen Bedingungen, geplanten Nutzungen des zurückgewonnenen und gespeicherten Wassers und der verfügbaren Alternative für die Wasserversorgung erheblich variieren. Die Kosten für MAR-Interventionen umfassen Kapital-, Betriebs- und Wartungskosten. Bei der Gestaltung der MAR sollten Opportunitätskosten im Zusammenhang mit Grundstücken berücksichtigt werden; d. h. Einnahmen, die hätten erzielt werden können, wenn die Immobilie verkauft oder gemietet wurde, oder der Wert von Waren und Dienstleistungen, die bei einer alternativen Nutzung des Grundstücks erzielt worden wären.

Die EU- Grundwasserrichtlinie (GWD) in Verbindung mit der EU -Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) sieht Mittel vor, um Grundwasserleiter vor Verschmutzung und Verschlechterung zu schützen, wobei MAR als Grundwasserbewirtschaftungsinstrument zur Unterstützung dieser Ziele anerkannt wird. Es gibt Unterschiede zwischen den etablierten nationalen Rechtsvorschriften und das Fehlen eines umfassenden Rechtsrahmens für MAR-Regelungen.

Umsetzungszeitraum

Die Umsetzungszeit ist sehr standortspezifisch; es reicht in der Regel von 5 bis 30 Jahren.

Lebensdauer

Die Lebensdauer hängt von lokalen Gegebenheiten und Managementansätzen ab.

Referenzinformationen

Referenz:

Dillon, P., et al., (2019). Sechzig Jahre des globalen Fortschritts in der verwalteten Aquifer-Recharge. Hydrogeology Journal, Band 27, Heft 1, S. 1-30.

Stefan, C., und Ansems, N., (2018). Webbasiertes globales Inventar von verwalteten Aquifer-Recharge-Anwendungen. Nachhaltige Wasserwirtschaft, vol. 4(2) pp. 153-162.

Hartog, N., Hernandez., M., Vilanova, E., Grützmacher G., Scheibler, F., Hannappel, S., (2017). Bestandsaufnahme der verwalteten Aquifer-Recharge-Standorte in Europa: historische Entwicklung, aktuelle Situation und Perspektiven. Hydrogeology Journal, Band 25, Heft 6, S. 1909–1922.

Veröffentlicht in Climate-ADAPT Nov 22 2022   -   Zuletzt aktualisiert in Climate-ADAPT Aug 17 2023

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