PD Dr. Jannis Epting

Im Sommer trocknen verschiedene kleine und mittlere Fliessgewässer im Kanton Basel-Landschaft aus. Als Folge des Klimawandels ist zu erwarten, dass Trockenperioden länger und häufiger auftreten und sich die Auswirkungen von Wasserentnahmen noch verschärfen. So konnten entlang der Ergolz bereits beobachtet werden, dass auch die Grundwasserentnahme für die Wasserversorgung den Abfluss von Oberflächenwasser beeinflussen können.

Fliessgewässer stehen in Wechselwirkung mit dem Grundwasser, so existieren entlang von Wasserläufen Bereiche, in denen Flusswasser in den Grundwasserleiter infiltriert, und solche, in denen Grundwasser in das Oberflächengewässer exfiltriert. Vor allem wenn im Sommer mehr Grundwasser entnommen wird, und der Grundwasserspiegel sinkt, kann sich dies auf den Abfluss in den Wasserläufen auswirken. So schreibt das Wasserschutzrecht vor, dass dem Grundwasser nicht mehr Wasser entnommen werden darf, als ihm natürlicherweise zufliesst. Es darf auch nicht so viel Wasser aus einem Grundwasserleiter entnommen werden, dass der Wasserlauf beeinträchtigt wird.

Um diese Auswirkungen abzumildern, sind geeignete betriebliche Massnahmen oder auch Massnahmen zur Wasserrückhaltung erforderlich. So könnten z.B. ein ausgeglichenes Pumpenregime im Laufe des Tages in geringeren Absenkungen des Grundwassers resultieren. Möglich ist auch das Festlegen von Grundwasserständen unterhalb derer im Falle einer Trockenperiode kein Wasser mehr entnommen werden darf. Ein solcher Schwellenwert kann z.B. dem Grundwasserstand entsprechen, der erforderlich ist, um eine gewünschte Wassermenge im Fluss zu erhalten. Eine Möglichkeit, um einerseits das Grundwasserdargebot in Trockenperioden zu erhöhen und dem Trockenfallen der betroffenen Fliessgewässer entgegenzuwirken, ist die künstliche Grundwasseranreicherung der betroffenen Talgrundwasserleiter (Managed Aquifer Recharge MAR). Dabei könnte der Grundwasserspiegel durch die künstliche Infiltration von Oberflächenwasser so angehoben werden, dass dieser hydraulisch höher liegt als das Fliessgewässer, und damit Grundwasser in das Oberflächengewässer exfiltrieren kann (Managed Surface Water Recharge MSWR). Die künstliche Grundwasseranreicherung soll dabei bei Mittel- und Hochwasserabfluss (im Winter und den Übergangsjahreszeiten) stattfinden, während sommerlicher Niedrigwasserperioden könnte dann vergleichsweise «kühles» Grundwasser in die Fliessgewässer exfiltrieren. Neben einer quantitativen Optimierung, einschliesslich einer Erhöhung des Grundwasserdargebots und der Grundwasserexfiltration während Niedrigwasserperioden, würde auch eine ökologische Aufwertung von Flussabschnitten (Massnahme bzgl. Hitzestress) erzielt.

Für den Pilotstandort im Bereich der Wüeri östlich von Sissach wurde ein Oberflächen- und Grundwasserbeobachtungssysteme aufgebaut (insgesamt 9 Grundwassermessstellen und 3 Pegelmessungen in den Oberflächengewässern Ergolz und Homburgerbach). Gegenwärtig wird ein Grundwasser- und Wärmetransportmodell aufgebaut und parametrisiert. Anschliessend werden nach einer Kalibrierung sowie Validierung des Modells für den Pilotstandort Modellszenarien und Feldversuche formuliert. Mittels Modellszenarien sollen die oben aufgeführten hydraulischen Bedingungen (kontinuierlicher Betrieb und hydraulische Schwellenwerte) als auch MAR-MSWR-Konzepte untersucht werden. Gegenwärtig werden auch in Zusammenarbeit mit der Scherrer AG Abflussmessungen in der Ergolz bei Niedrigwasser vorgenommen, welche eine weitere Validierung der Modelle erlauben.

Im Auftrag der Flughafen Zürich AG und in Zusammenarbeit mit der Geo Explorers AG führt die AUG durchflusszytometrische Messungen für einen Testbrunnen am Flughafen Zürich durch. Im Rahmen des Projekts «Geothermische Energie für den Flughafen Zürich» und der Untersuchung des Untergrunds für geothermische Speicheranwendungen wird kontinuierlich mit unserem Online-Durchflusszytometer BactoSense gemessen. Ziel ist es, die Mikrobiologie des Tiefengrundwassers und ihren Zusammenhang mit der Grundwassernutzung zu erforschen.

Eine hydrogeologische Modellierung des Grundwasserkörpers entlang der Vorderen Frenke unterhalb der ARA Frenke 2 in Niederdorf soll als Grundlage für die Ausarbeitung von Massnahmen zur künstlichen Grundwasseranreicherung der Talgrundwasserleiter (Managed Aquifer Recharge – MAR & Managed Surface Water Recharge – MSWR) dienen.

Im Dezember 2024 wurden die Oberflächen- und Grundwasserüberwachungssysteme (insgesamt 7 Standorte) fertiggestellt und an 5 Standorten neue Bohrlöcher gebohrt und mit Messsystemen ausgestattet. Zusammen mit zwei Messsystemen in der Vorderen Frenke kann somit der Gradient zwischen dem Oberflächengewässer und dem Grundwasser bestimmt werden (Einfluss auf In- bzw. Exfiltration). Mit den Informationen der Bohrungen können die Modellgeometrien erstellt und mit dem Vorliegen eines ausreichenden Datensatzes ein Grundwasser- und Wärmetransportmodell parametrisiert werden. Anschliessend werden Modellszenarien der Grundwasseranreicherung definiert und berechnet sowie für die Verifizierung der Modellierungen und auf Grundlage der ersten Modellierungsergebnisse Feldversuche durchgeführt. Welche Standorte für Feldversuche sich am besten eignen, lässt sich auf Grundlage der ersten Modellierungsergebnisse eruieren. Mögliche Feldversuche können, zur Ermittlung von Grundwasserfliesszeiten, die Durchführung von Markierversuchen und, zur Erfassung von Grundwasser-Aufstössen, Temperaturmessungen im Uferbereich von ausgewählten Segmenten der Vorderen Frenke umfassen. Grundwasserfliesszeiten, welche vorgängig anhand eines Markierversuchs ermittelt wurden, fliessen im Rahmen der Validierung in das Modell mit ein (evtl. Nachkalibrierung).