Dostosowanie gospodarowania wodami podziemnymi

Wody gruntowe są podstawowym źródłem wody słodkiej, co stanowi około jednej trzeciej całkowitej dostępnej wody na świecie. Zasoby wód podziemnych są jednak szybko wykorzystywane w alarmującym i niezrównoważonym tempie. Ograniczone opady i włamanie do wód morskich w połączeniu z nadmierną eksploatacją wód podziemnych mają bezpośredni wpływ na ładowanie, zrzuty, składowanie i właściwości biogeochemiczne warstw wodonośnych. Oczekuje się, że zmiana klimatu i powiązany wzrost poziomu mórz jeszcze bardziej zintensyfikują te skutki, które jednak trudno określić ilościowo ze względu na niepewność w prognozach klimatycznych i reakcję lokalnego systemu hydrologicznego na zmienność klimatu.

Okoliczności te wymagają pogodzenia działalności człowieka z zachowaniem i zrównoważonym gospodarowaniem zasobami wód podziemnych. Z jednej strony ważne jest, aby poprawić ochronę zbiorników wód podziemnych, ograniczając zużycie wody i optymalizując ponowne wykorzystanie wody w pierwszej kolejności. Należy to osiągnąć poprzez zintegrowane podejście do gospodarki wodnej, biorąc pod uwagę również inne źródła wody słodkiej. Oprócz tego rośnie dostępność technik mających na celu przywrócenie, a nawet zwiększenie naturalnej zdolności do infiltracji wody słodkiej do warstwy wodonośnej, w tym zbieranie wody deszczowej (gromadzenie i przechowywanie wody deszczowej utraconych w inny sposób z powodu spływu) oraz korzystanie z przechodzących nawierzchni.

Same te rozwiązania mogą nie wystarczyć do odzyskania warstw wodonośnych doświadczających intensywnego ciśnienia i nadmiernej eksploatacji. Inne lokalne rozwiązania mające na celu ładowanie warstw wodonośnych mogą zatem zostać wdrożone, aby pomóc w radzeniu sobie z trudnym problemem związanym z suszą i niedoborem wody. W czasie obfitej wody (tj. okresy deszczowe) dodatkowa woda może zostać wycofana z rzeki (lub innego źródła), a następnie wstrzykiwana i przechowywana w warstwie wodonośnej w wyznaczonym obszarze. W ten sposób woda może być wykorzystywana do przywrócenia równowagi wód gruntowych, a później do zaopatrzenia w wodę. W ciągu ostatnich dwóch stuleci, Managed Aquifer Recharge (MAR) został pomyślnie wdrożony na całym świecie do różnych celów: poprawa naturalnego przechowywania; zarządzanie jakością wody; fizyczne leczenie warstwy wodonośnej; zarządzanie systemami dystrybucji wody i korzyściami ekologicznymi. Mar jest z powodzeniem stosowany w Europie (np. w Niemczech, Holandii, Francji, Finlandii, Szwecji, Hiszpanii itp.), USA, RPA, Indiach, Chinach, Australii i na Bliskim Wschodzie. Obecnie wdrożono około 1200 studiów przypadku z ponad 50 krajów (portal inwentaryzacji MAR).

Doładowanie warstwy wodonośnej można osiągnąć poprzez bezpośrednie wstrzyknięcie wód powierzchniowych do systemu wód podziemnych za pomocą odwiertów lub pośrednio poprzez napełnianie dorzeczy, które umożliwiają wody powierzchniowe powoli przenikać w dół do tabeli wód podziemnych poniżej. Pośrednie ładowanie można połączyć ze środkami mającymi na celu poprawę naturalnej zdolności infiltracyjnej, tak jak w przypadku wykorzystania obszarów zalesionych. Ogólnie rzecz biorąc, pośrednie techniki infiltracji wody są dobrze dostosowane do nieoczyszczonych warstw wodonośnych, podczas gdy techniki bezpośredniego wtrysku są bardziej odpowiednie dla głębszych, ograniczonych warstw wodonośnych. Najczęstszymi rodzajami MAR w Europie są indukowana filtracja bankowa (metoda bezpośrednia) i metody rozprowadzania powierzchni (metoda pośrednia), zlokalizowane w krajach środkowych i północnych, w których istnieją duże wieloletnie rzeki i jeziora. Systemy te są głównie przeznaczone do użytku domowego (dostarczanie wody pitnej), ale ostatnio uznano je również za łagodzące skutki włamania do wody słonej lub przywracanie podziemnego bilansu wodnego zagrożonego nadmiernym pochłanianiem wody.

Wodę do ładowania warstw wodonośnych można pobierać również z trzeciorzędowych oczyszczalni ścieków. Procesy mechaniczne i chemiczne zachodzące, gdy woda percolatuje w ziemi i związany z tym znaczny czas podróży i przebywania są wykorzystywane jako skuteczne mechanizmy filtrujące, aby zapewnić wymaganą jakość wody. Monitorowanie jest w każdym razie wymagane do oceny zgodności ze standardami normatywnymi.

W przypadku MAR nie są wymagane żadne duże inwestycje infrastrukturalne. Jednakże istnienie części wód podziemnych jest warunkiem wstępnym i musi istnieć znaczna otwarta powierzchnia gruntów, aby umożliwić infiltrację wody do gleby i doładowanie wód podziemnych. Obszar ten musi być w połączeniu hydrologicznym z warstwą wodonośną, która ma zostać naładowana. Ładowanie wód podziemnych ma tę zaletę, że wspomaga ciągły przepływ wód podziemnych wzdłuż naturalnych ścieżek przepływu, pozwala na zwiększone wydobycie wód podziemnych w już istniejących miejscach, utrzymuje wyższy poziom wód podziemnych, który może służyć różnym celom (np. rolnictwo) i wspierać funkcje ekosystemu, a także może zapobiegać ingerowaniu w wodę słoną w miejscach położonych w pobliżu morza. W porównaniu z innymi metodami przechowywania wody na powierzchni lądu, ładowanie wód gruntowych pozwala uniknąć strat spowodowanych parowaniem, co jest szczególnie istotne w gorącym i suchym klimacie.

Kategorie IPCC

Strukturalne i fizyczne: opcje adaptacji oparte na ekosystemie, Strukturalne i fizyczne: opcje technologiczne

Udział zainteresowanych stron

Główny udział wykorzystania wód podziemnych przeznacza się na cele rolne; w związku z tym zaangażowanie rolników i właścicieli gruntów ma kluczowe znaczenie dla zarządzania zasobami wód podziemnych i wdrażania powiązanych środków dostosowawczych. Inne ważne podmioty to przedsiębiorstwa gospodarki wodnej nadające się do picia.

Czynniki sukcesu i czynniki ograniczające

Zarządzane ładowanie warstw wodonośnych może złagodzić skutki zmiany klimatu i negatywne skutki spadku poziomu wód podziemnych, np. ze względu na nadmierną eksploatację. Oczekiwane dodatkowe korzyści w porównaniu z powierzchniowym magazynowaniem wody mogą odegrać ważną rolę w skutecznym wdrożeniu MAR, tak jak w przypadku: silna minimalizacja strat parowania, minimalizacja bezpośredniego zanieczyszczenia i eutrofizacji oraz relatywnie niższe koszty. Rzeczywiste wdrożenie środków MAR może jednak zostać utrudnione przez:

• Ich wydajność w określonych lokalnych warunkach wodnych, geochemicznych i hydrogeologicznych. Mar można skuteczniej stosować w warstwach wodonośnych, które mogą przechowywać duże ilości wody i nie uwalniać jej zbyt szybko.
• Zatykanie (tj. akumulacja zawieszonych ciał stałych z wody doładowującej), co jest najbardziej rozpowszechnionym problemem technicznym powodującym zmniejszenie przewodności hydraulicznej ładowanych struktur.
• Brak danych lokalnych, umożliwiających szczegółową ocenę warunków lokalnych umożliwiających projektowanie i wdrażanie technik MAR.
• Opór w społeczeństwie i ograniczenia regulacyjne. Właściciele gruntów i administracje muszą uznać znaczenie gospodarcze, wykonalność, ryzyko i korzyści wynikające z MAR i być zaangażowane od etapu projektowania. Brak pełnego zaangażowania może doprowadzić do nieakceptacji. W niektórych krajach MAR wymaga uprzedniego zatwierdzenia zgodnie z normami środowiskowymi i musi zostać przeprowadzona ocena oddziaływania na środowisko.

Koszty i korzyści

Koszty i korzyści systemów MAR są często trudne do zarabiania, ponieważ różnią się znacznie w zależności od konkretnego rodzaju stosowanego systemu ładowania, celów wydajności, lokalnych warunków hydrologicznych i fizycznych, planowanego wykorzystania odzyskanej i zmagazynowanej wody oraz dostępnej alternatywy dla zaopatrzenia w wodę. Koszty interwencji MAR obejmują koszty kapitału, eksploatacji i utrzymania. W projekcie MAR należy uwzględnić koszty alternatywne związane z gruntami; tj. przychody, które można by uzyskać, gdyby nieruchomość została sprzedana lub wynajęta, lub wartość towarów i usług, które zostałyby uzyskane, gdyby grunt był alternatywnie wykorzystywany.

Aspekty Prawne

Dyrektywa UE w sprawie wód podziemnych (GWD) w związku z ramową dyrektywą wodną UE zapewnia środki ochronywarstw wodonośnych wód podziemnych przed zanieczyszczeniem i pogorszeniem stanu wód podziemnych, uznając MAR za narzędzie zarządzania wodami podziemnymi wspierające takie cele. Istnieją różnice między ustalonymi przepisami krajowymi i brak kompleksowych ram prawnych dotyczących systemów MAR.

Czas wdrożenia

Czas realizacji jest wysoce specyficzny dla lokalizacji; zazwyczaj waha się od 5 do 30 lat.

Okres użytkowania

Żywotność zależy od lokalnych warunków i podejść do zarządzania.

Strony internetowe:

Bibliografia: