MEWAC-FEMAR

Fakultät Bauingenieurwesen

MEWAC-FEMAR

Anwendungspotential der Grundwasseranreicherung für eine sichere und nachhaltige Wasserversorgung

Das MEWAC-FEMAR-Projekt wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Programms "Wasserforschung im Nahen und Mittleren Osten" (MEWAC). gefördert. Das Hauptziel des Projekts ist es, die sichere Wasserversorgung im Mittleren Osten durch Managed Aquifer Recharge (MAR) zu unterstützen. Das Projekt konzentriert sich auf fünf Fallstudien aus vier Ländern, die durch ein überwiegend arides Klima mit geringen Niederschlägen und hohe Verdunstungsraten gekennzeichnet sind: Iran, Jordanien, Libanon und Syrien. Vor allem in Jordanien und im Iran hat die schnell wachsende Bevölkerung zu einem Anstieg des Wasserverbrauchs geführt und die Wasserressourcen, insbesondere das Grundwasser, stark beansprucht. Das Absinken des Grundwasserspiegels hat zum Austrocknen von Brunnen, zu Geländesetzungen und zu Problemen mit der Wasserqualität geführt. In diesem Umfeld wird die Entwicklung von MAR-Anwendungen als ein wichtiger Schritt zur Verringerung des Wasserdefizits angesehen.

M.Eng. Gustavo Luis Covatti

M.Eng. Gustavo Luis Covatti
  • Durchführung eines ersten Screenings von Gebieten für potenzielle Managed Aquifer Recharge (MAR) Anwendungen mit Hilfe einer GIS-gestützten multikriteriellen Entscheidungsanalyse und der Einbeziehung von Interessengruppen,
  • Bewertung der Eignung und der potenziellen Auswirkungen verschiedener MAR-Techniken auf den Wasserhaushalt auf Einzugsgebietsebene mit Hilfe integrierter hydrologischer Modelle auf Basis verfügbarer Daten,
  • Bewertung der Effizienz ausgewählter MAR-Techniken, wie Uferfiltration und Anreicherungsbecken mit Oberflächenwasser, gereinigtem Abwasser u. a. in ausgewählten Fallstudiengebieten und Optimierung des technologischen Ansatzes in experimentellen Pilotprojekten,
  • Förderung der Erweiterung technischer Kompetenzen im Bereich MAR in den Zielregionen durch die Entwicklung und Durchführung spezieller Bildungsprogramme für Akademiker, Nachwuchsforscher, junge Ingenieure, Unternehmen. Ziel ist auch die Entwicklung des Problembewusstseins und der Akzeptanz von MAR bei den lokalen Behörden, um die Integration dieser Techniken in die regionalen Entwicklungsstrategien zu unterstützen.

Projektaktivitäten & Ergebnisse

Die Aus- und Weiterbildung der beteiligten Akteure ist ein Schwerpunkt des Projektes. An den deutschen Hochschulen findet eine Aus/Weiterbildung von Doktoranden und Graduierten aus den Zielregionen statt. An den Partnerinstitutionen werden Workshops zur Modellierung und Planung von MAR-Anlagen organisiert. Ergänzend wird ein online-Ausbildungsangebot entwickelt. In Kombination von online-Tools und Lehrgängen vor Ort werden die lokalen Fachleute - Mitarbeiter von Wasserversorgungsunternehmen und Behörden - unterstützt, um die Pilotvorhaben nach Ablauf der Förderperiode weiterzuführen. Das Projekt ist auf eine langfristige Fortsetzung ausgerichtet. Beide deutsche Hochschulen bieten internationale Masterstudiengänge im Bereich Wasserwirtschaft bzw. Umweltingenieurwesen an. Studierende mit Bezug zu den Zielregionen werden in die Projektarbeit eingebunden. Initiiert wurde auch eine Kooperation mit der IAH Commission on Managed Aquifer Recharge, der INOWAS-Gruppe an der TU Dresden, den DAAD-Sommerschulen zu MAR an der HTW Dresden und Akteuren der Städtepartnerschaft Dresden-Shiraz.

Der Iran ist das zweitgrößte Land im Mittleren Osten und hat eine wachsende Bevölkerung von mehr als 80 Millionen Menschen. Das Land liegt in einer überwiegend trockenen Region und versorgt sich selbst mit Lebensmitteln, was zu einem hohen Wasserverbrauch führt. Schätzungen zufolge entfallen mehr als 90% des Wasserverbrauchs auf die Landwirtschaft. Die durchschnittliche Niederschlagsmenge beträgt etwa 230 mm/a, wobei die Verdunstungsrate zwischen 1500 und 2000 mm/a liegt. Dadurch werden die Wasserressourcen des Landes stark beansprucht, und es wird mehr Wasser verbraucht, als nachhaltig ist. Außerdem ist die Wasserentnahme ungleich verteilt, was lokal zu erheblichen Problemen führt, wie z. B. dem Austrocknen von Brunnen und lokalen Grundwasserleitern und der Verschlechterung der Grundwasserqualität durch Versalzung. Die Anwendung von Techniken zur kontrollierten Anreicherung von Grundwasserleitern (MAR) hat das Potenzial, die Effizienz der Wasserwirtschaft zu steigern. Der Schwerpunkt des MEWAC-FEMAR-Projekts im Iran liegt auf der Anwendung und Optimierung von MAR in den Provinzen Fars, Kohgiluyeh und Boyer-Ahmad, wo sich die Universitäten von Shiraz und Yasouj befinden.

Syrien liegt in ariden und semiariden Gebieten, in denen Wassermangel eine große Herausforderung für eine nachhaltige Entwicklung darstellt. Die meisten Regionen in Syrien sind für die Trinkwasserversorgung von Grundwasserressourcen abhängig, außerdem werden etwa 60% aller landwirtschaftlichen Flächen, die bewässert werden, mit Grundwasser versorgt. Grundwasserstandsbeobachtungen zeigen, dass die Grundwasserressourcen in allen Wassereinzugsgebieten übernutzt werden. Aleppo ist eine Stadt im Norden Syriens und die zweitgrößte Stadt Syriens. Die Kläranlage im Südwesten Aleppos, die am Fluss Quaik liegt, hat eine Kapazität von 350 Mio. m³/a. Infolge des Konflikts in Syrien ist die Kläranlage seit 2013 nicht mehr voll funktionsfähig, die Abwässer werden ohne ausreichende Behandlung in den Quaik-Fluss geleitet und für Bewässerungszwecke genutzt. Das verschmutzte Wasser des Quaik fließt in zwei Seen (Sabkhas). Dieses Gebiet leidet im Sommer unter Wassermangel, im Winter unter Überschwemmungen und hat Probleme mit Verschmutzung und Abwässern. Ziel des MEWAC-FEMAR-Projekts ist es, die Effizienz der Wassernutzung und -einsparung zu erhöhen. Die Speicherung von Regenwasser und gereinigtem Abwasser in Grundwasserleitern durch Versickerung sind MAR-Techniken, die eine umweltfreundliche, nachhaltige und kostengünstige Option mit geringem Energiebedarf zur Verbesserung der Wasserqualität darstellen.

Der Wasserhaushalt Jordaniens ist in zweifacher Hinsicht angespannt: Die Grundwasserentnahmeraten sind hoch und die Anreicherungsraten sind niedrig. Dies führt zu einer Übernutzung der Grundwasserressourcen und sinkenden Grundwasserständen. In Studien wurde ein alarmierendes Absinken des Grundwasserspiegels in vielen Gebieten des Landes festgestellt, das zwischen 1 und 5 m/a liegt. Dies ist auf den steigenden Wasserbedarf aufgrund des starken Bevölkerungswachstums in den letzten Jahrzehnten zurückzuführen. Die Bevölkerung ist von ca. 2 Millionen Menschen im Jahr 1980 auf heute mehr als 10 Millionen Menschen angestiegen. Die Anwendung von MAR kann dazu beitragen, das Wasserdefizit in Jordanien zu verringern und so eine weitere Erschöpfung der Grundwasserquellen zu begrenzen. Die größten Anstrengungen in dieser Hinsicht unternimmt Jordanien bei der Wiederverwendung von rückgewonnenem Wasser. Schätzungen zufolge werden landesweit etwa 165 Millionen m3/a Abwasser aufbereitet, von denen 90% direkt oder indirekt durch Vermischung mit Oberflächenwasser und Rückhalt in Staudämmen wiederverwendet werden. Ein großes Potenzial wird in der Anwendung der Uferfiltration (UF) entlang des Flusses Zarqa gesehen. Das Flusswasser wird für die Bewässerung genutzt. Das behandelte Abwasser macht jedoch den größten Anteil des Flusswassers aus, so dass die Qualität des Oberflächenwassers auch durch pathogene Mikroorganismen und organische Spurenstoffe beeinträchtigt ist. Die Uferfiltration kann als kostengünstige Voraufbereitung eingesetzt werden, um das Flusswasser für die Bewässerung sicherer und potenziell auch für andere Zwecke nutzbar zu machen.

Der Libanon steht vor großen Herausforderungen in Bezug auf die Wasserqualität und -quantität auf regionaler und nationaler Ebene. Einerseits sind die Wasserressourcen in dem semiariden, mediterranen Umfeld durch unterschiedliche klimatische Bedingungen beeinflusst, die zu trockeneren Sommern mit stärkeren Abflussrückgängen führen. Andererseits führen stärkere Niederschläge zu einem erhöhten Oberflächenabfluss und einer geringeren Anreicherung in Zeiten geringer Wasserführung. Regionale Konflikte und die derzeitige Flüchtlingssituation (mehr als 1,5 Millionen Flüchtlinge im Jahr 2020) haben den Bedarf an zugänglichen, nicht kontaminierten Süßwasserressourcen in der Bekaa-Region noch verstärkt. Daher besteht ein dringender Bedarf an der Einführung und Erprobung fortschrittlicher Technologien wie MAR, um die Anreicherung zu verbessern, die Rezessionsphase zu verzögern und das Wasser von der Winter- zur Sommerzeit zu bewahren. Die vorgeschlagenen Interventionsmaßnahmen zielen darauf ab, die Integration von MAR-Techniken in die integrierte Wasserbewirtschaftungsstrategie des Landes zu fördern, zumal sich der Libanon verpflichtet hat, im Einklang mit dem UN-Ziel für nachhaltige Entwicklung (SDG-VI) nachhaltig Wasser von guter Qualität bereitzustellen.