Grundwassermonitoring in Einzugsgebieten von Wasserversorgungsanlagen als Grundlage für die daten- und modellbasierte Steuerung der Brunnenanlagen

Johann Fank1, Franz Friedl2
1 JR-AquaConSol GmbH
2 Wasserversorgung Vulkanland

4.1 in Sensorik und Messen im Grundwasser

27.03.2020, 15:30-15:45, Händel-Saal

Die Wasserversorgung Vulkanland versorgt aus 10 Brunnenstandorten im Grundwasserkörper des Unteren Murtales (Steiermark, Österreich) ca. 110.000 Einwohner. Das Versorgungsgebiet weist eine Fläche von rd. 1.200 km² auf, die Länge des Fernversorgungsnetzes beträgt etwa 330 km. Den Aquifer bilden seichtliegende und gering mächtige quartäre Kiese und Sande des ca. 100 km fluviatil verlagerten Endmoränenmaterials des Mur – Gletschers der letzten Kaltzeit (Würm). Aufgrund der hohen Durchlässigkeiten (ca. 5*10-3 m/s) und der darüber lagernden gering mächtigen Braunerdeböden in Kombination mit einem gemäßigten Klima mit mittleren Jahresniederschlägen von ca. 850 mm eignet sich die Tallandschaft hervorragend für die ackerbauliche Nutzung und der unterlagernde Grundwasserkörper für die Nutzung zur Trinkwassergewinnung. Die Grundwasserneubildung erfolgt in erster Linie über die flächenhafte Anreicherung aus dem Niederschlagswasser. Die Nutzungsstruktur führt zu erhöhten Nitratkonzentrationen im Grundwasser.

Auf Basis einer detaillierten Charakterisierung des Einzugsbereiches der Brunnen durch Berechnungen mit Hilfe des instationär über einen Zeitraum von 25 Jahren kalibrierten Grundwasserströmungs- und Nitrattransportmodells und der auf das Einzugsgebiet wirkenden anthropogenen Einwirkungen wurden insgesamt 19 Monitoringmessstellen (Vorfeldmessstellen) festgelegt, die den einzelnen Brunnenstandorten zugeordnet sind und an denen die quantitative und qualitative Entwicklung des Grundwassers in nach der Grundwasserfließzeit abgestuften Entfernungen von der Gewinnungsstelle erfasst wird, um im Falle negativer Entwicklungen noch ausreichend Zeit zum Setzen notwendiger Maßnahmen zur Vermeidung negativer Einflüsse auf die Trinkwassergewinnung zu haben. Das Monitoringprogramm der Eigenüberwachung der Einzugsgebiete ging im November 2018 in den Regelbetrieb.

An den Vorfeldmessstellen wird eine Kombination unterschiedlicher Datengewinnungsarten durchgeführt um ein rasches und umfassendes Bild über die Entwicklungstendenzen im Einzugsgebiet der Brunnenstandorte zu erhalten:

  • On-line Messung von Grundwasserstand, Grundwassertemperatur, elektrischer Leitfähigkeit, der Sauerstoffkonzentration und der Nitratkonzentration im Grundwasser.
  • Quartalsweise hydrochemische Analysen. Durch die Aufzeichnungen der physikalischen Parameter wird die Grundlage für eine Überprüfung der on-line Sonden geschaffen.
  • Zweimal jährliche Untersuchung des Wassers an den Vorfeldmessstellen auf Pflanzenschutzmittelrückstände und auf anthropogene Spurenstoffe und Arzneimittelrückstände.

Die Daten werden neben den Messdaten des Hydrografischen Dienstes des Landes Steiermark und den Grundwasserqualitätsdaten aus der Grundwasserzustandsüberwachung des Bundes für eine laufende Verbesserung der Kalibrationsqualität des numerischen Modells verwendet und liefern die Basis für eine Optimierung der Steuerung der Brunnenanlagen unter Berücksichtigung der hydraulischen Abhängigkeiten im Versorgungsnetz.



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