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Energetische Potenziale für künstliche Grundwasseranreicherung
BAFU Forschungsprojekt
Im Rahmen der Forschungsarbeit sollen Konzepte für MAR (Managed Aquifer Recharge) und MSWR (Managed Surface Water Recharge) entwickelt und thermische Potenziale aus Oberflächengewässern und künstlicher Grundwasseranreicherung aufgezeigt werden.
So soll die energetische Nutzung von Oberflächengewässern (Reinjektion von thermisch genutztem Wasser) zur (A) künstlichen Grundwasseranreicherung (MAR) und (B) Regeneration "erwärmter" Oberflächenwasser (MSWR) erforscht werden. Zum einen werden die Anwendungsmöglichkeiten von MAR als strategische Grundwasseranreicherung in Zeiten des Überschusses für Dürreperioden untersucht. Andererseits werden Sanierungsmassnahmen zur Regenerierung erwärmter Grundwasserleiter und die thermische Nutzung der künstlichen Grundwasseranreicherung mit vergleichsweise "kaltem" Oberflächenwasser (Wintermonate) untersucht.
Die Motivation der Forschungsarbeite liegt in den steigenden Grundwassertemperaturen, welche in der Folge des Klimawandels aber auch lokalen anthropogener Aktivitäten zu erwarten sind. Insbesondere in städtischen Gebieten werden zunehmend quantitative und qualitative (Temperatur-) Defizite unterirdischer Ressourcen zu beobachten sein. Eine verstärkte Grundwassernachfrage während Dürreperioden, als Resultat der Auswirkungen des Klimawandels, wird mit erhöhter künstlicher Grundwasseranreicherung mit vergleichsweise "warmen" (Sommermonat) Oberflächenwasser einhergehen. Dadurch erhöhen sich die Grundwassertemperaturen zusätzlich. Zugleich besteht aber in urbanen Gebieten zur Minderung dieser Auswirkungen die Möglichkeit Anpassungsstrategien zu realisieren und die «unerwünschte» anthropogene Wärme von Wasserresourcen als erneuerbare Umweltwärme zu nutzen. Als Pilotgebiete im Raum Basel werden Standorte mit verschiedenen Methoden der künstlichen Anreicherung des Grundwassers untersucht: (1) Injektionsbrunnen und Versickerungsgräben (Hardwald), (2) künstliche Versickerungsteiche mit Filterschichten, wie sie im unteren Birs-Tal eingesetzt werden (Anreicherungsanlage Aesch), und (3) Versickerungsfelder (Wiese-Aue).
Im Rahmen der Forschungsarbeit sollen die wissenschaftlichen Grundlagen für die spezifischen technischen Herausforderungen beim Betrieb von MAR & MSWR erarbeitet werden. Die Innovation des Forschungsprojektes liegt vor allem in der Verbindung zwischen der Hydrologie des Oberflächenwassers und der Bewirtschaftung der Grundwasserressourcen sowie Fragestellungen zu «Wasser» und «Energie». Das hierfür erforderliche Prozessverständnis soll es dabei ermöglichen die Komplexität der Systemkomponenten und deren Interaktion zu erfassen.
Auftraggeber: Bundesamt für Umwelt (BAFU)
Projektlaufzeit: 2020 – 2021
Projektbearbeitung AUG: Jannis Epting, Annette Affolter, Stefan Scheidler
Oben: Konzepte für MAR (Managed Aquifer Recharge) und MSWR (Managed Surface Water Recharge). Unten: Pilotgebiete im Raum Basel mit unterschiedlichen künstliche Anreicherungsmethoden (von links nach rechts): Hardwald, Anreicherungsanlage Aesch, Lange Erlen.