Plenarvorträge

Eingeladene Vortragende und Themen:

Grant Ferguson

Grant Ferguson 

Department of Civil, Geological and Environmental Engineering

University of Saskatchewan

Saskatoon, Canada

Groundwater, Energy and Pore Space Management

Competition between different subsurface uses is an emerging concern. Requirements for water resources, various types of energy production, waste management and subsurface utilities can result in conflicts. Such competition is particularly acute in areas of oil and gas development and urban areas.

Areas with oil and gas development commonly have both older conventional wells and new unconventional wells, along with disposal wells and source water wells. These areas have been targets for carbon sequestration and geothermal development. The area containing the Bakken Formation in the United States and Canada is an example of area with a number of these developments. Thousands of unconventional wells have been installed in the Bakken Formation itself over the past decade. However, this area has a history of oil and gas development reaching back to the 1950s. Many of these older wells are still active and enhanced oil recovery is common in the region. Other older wells exist in various states of suspension or abandonment. This region also includes numerous disposal wells, two carbon sequestration projects and potash mining operations. Geothermal energy development is planned for the basal sandstone unit in the region and through utilization of co-produced waters.

Similar problems are known to exist in urban areas. Integration of geothermal energy use into groundwater management plans has been challenging and has led to unforeseen problems in some areas. In one case in eastern Canada, closed-loop systems in certain groundwater protection zones were banned due to concerns about glycol leaks. In Winnipeg, Canada, a number of geotechnical issues and flooding of basements occurred after use of the underlying aquifer shifted from consumptive use to nonconsumptive use following a policy change regarding thermal use of groundwater.

Determining how these various elements fit together is challenging, from both technical and policy perspectives. However, these issues are not insurmountable and in some cases synergies can be found.

22.03.2018, 9:30 Uhr, Audimax

   

 Frans H.M. van de Veen

Frans H.M. van de Ven

Urban Land & Water Management team at Deltares, Delft

Faculty of Civil Engineering and Geosciences at Delft University of Technology

Delft, Netherlands

 

Grundwasser in urbanen Räumen: Ressource und Risiko

Obwohl unsichtbar, erfüllt das Grundwasser in urbanen Räumen essentielle Aufgaben für das Leben in einer Stadt. Es nährt nicht nur die Pflanzen und Bäume, sondern es verzögert den Regenwasserabfluss und spielt eine wichtige Rolle beim Abbau und Transport von Schadstoffen. Wichtigste Kenngröße ist der Grundwasserstand. Zu hohe Grundwasserstände können „Grundwasser-Überschwemmungen“ in Kellern, Tiefgaragen und Tunnels verursachen; in Wohnungen eindringende Feuchtigkeit kann sogar zu einer Erkrankung der Bewohner führen. Zu wenig Grundwasser dagegen führt zunächst zur Vertrocknung von Pflanzen, kann aber auch zu Bodensenkungen, Torfoxidation, Verrottung hölzerner Pfahlgründungen und einer Verschlechterung der Grundwasserbeschaffenheit führen. Solche Probleme sind oft lange Zeit unsichtbar, bis auf einmal direkte Schäden sichtbar werden. Da das Grundwasser unsichtbar ist und nur langsam fließt können auch Probleme nur langsam korrigiert werden.

Bodennutzung und Bodenverbauung in der Stadt haben direkten Einfluss auf die Grundwasser­neubildung und -speicherung. Große Teile der Stadt sind mit Gebäuden, Asphalt- oder Betondecken versiegelt, so dass dort kein Regenwasser versickern kann. In modernen Stadtentwässerungs­systemen wird aber zur Regenwasserentsorgung auf eine direkte Versickerung des Niederschlagwassers gesetzt, um die ins Kanalnetz eingebrachte Abflussmenge möglichst klein zu halten. Die Grundwasserneubildung wird dadurch jedoch vergrößert, dies führt wiederum zu einem Anstieg des Grundwasserspiegels. Von vielen – auch von Experten aus dem Bereich der Geohydrologie – wird die Grundwasserneubildung in der Stadt immer noch unterschätzt.

Grundwasser ist auch eine wichtige Ressource, nicht nur für Trinkwasser, Haushaltwasser und industrielles Prozesswasser. Urbanes Grundwasser wird mehr und mehr als Energiespeicher verwendet. Weil in urbanen Gebieten viele Nutzungsmöglichkeiten und Einwirkungen konzentriert aufeinander treffen, ist eine nachhaltige Bewirtschaftung des Grundwassers besonders wichtig. Nachhaltiges Grundwassermanagement ist nicht nur eine Aufgabe der Wasserversorgungs- und Abwasserunternehmen, sondern auch der Stadtplaner, der Baubehörden und der Grünflächenämter.

Für ein effektives Grundwassermanagement ist es entscheidend, das Grundwassersystem zu verstehen. Messungen des Grundwassers sind daher besonders wichtig, um die Entwicklung im Grundwasser nach zu vollziehen. Die Grundwasserdynamik an einer Messstelle kann wegen lokalen Unterschieden in Bodenaufbau, Grundwasserneubildung usw. bereits wenige Meter weiter wesentlich anders sein. Maßnahmen zur Kontrolle der Grundwasserdynamik gibt es viele. Gegen zu hohe Grundwasserstände kann mit der Installation von Drainagerohren vorgebeugt werden. Problematisch sind aber nachträgliche Maßnahmen, wenn während der Bauphase nicht mit hohen Grundwasserständen gerechnet wurde.

Die nachhaltige Nutzung des Grundwassers in städtischen Bereichen ist bisher nur teilweise entwickelt. Das Grundwassersystem wird öfters als Abflussweg für das Regenwasser genutzt; die Nutzung für die lokale Wasserversorgung wird wegen abnehmender Qualität immer seltener, obwohl das lokale Grundwasser sich oft als Brauchwasser für Toilettenspülung, Bewässerung der Gärten und Verdunstungskühlung auf Dachflächen eignen würde. Eine Kombination von Regenwasserversickerung und Nutzung dieses gespeicherten Grundwassers ist jedoch naheliegend, da der Wasserbedarf in der Stadt so reduziert werden kann, und damit auch der Einfluss auf die Umwelt.

22.03.2018, 10:15 Uhr, Audimax

 

Christian Wolkersdorfer

Christian Wolkersdorfer

Tshwane University of Technology, Department of Environmental Water and Earth Science

Pretoria, South Africa

Lappeenranta University of Technology, Laboratory of Green Chemistry

Lappeenranta, Finland

 

Grubenwassermanagement 3.0 - Wie sieht die Zukunft aus? 

Vor 150 Jahren wurde Grubenwasser nachweislich erstmals mit chemischen Methoden neutralisiert. Seitdem wurde diese Technologie kontinuierlich verbessert, aber wir sind weit davon entfernt, neue Technologien regelmäßig einzusetzen. Obwohl diese neuen zuverlässigeren Technologien existieren, öffnen sich Bergwerksbetriebe diesen nur allmählich. Darüber hinaus besteht bislang kein holistisches Konzept, um Grubenwasser als eine Ressource zu nutzen anstatt als Abfall anzusehen. Im Vortrag wird ein möglicher Weg aufgezeichnet, mit dem es gelingen könnte, das Management von Grubenwasser zu optimieren und neue Technologien zu entwickeln, indem alle beteiligten Partner ihre Zusammenarbeit optimieren oder Forschung und Entwicklung fördern. 

 23.03.2018, 9:00 Uhr, HZO 30

 

 

 

 

 

 

Tibor Stigter

Tibor Y. Stigter

Hydrogeology and Groundwater Resources

IHE Delft Institute for Water Education

Delft, Netherlands

Adapting to climate and global change: the role of groundwater

As the largest liquid freshwater reservoir on earth, groundwater has a huge environmental and economic value, but understanding its role in adaptation to climate and global change, including socio-economic development, is complex. It requires the analysis of a vast number of factors, such as: i) the presence of groundwater (varying in space and time); ii) its interaction with other components of the water cycle; iii) natural feedback mechanisms between groundwater and climate; iv) current impacts from human activities; v) expected impacts from climate change and socio-economic development; and vi) the response of groundwater to targeted adaptation and mitigation measures.

For groundwater availability a crucial parameter is recharge, and direct negative impacts from climate change relate to predicted long-term reductions in rainfall in a number of hotspot regions across the globe, with a high level of consensus among climate models. Intensification of rainfall, predicted by the same models, may partly counter this effect by increasing recharge in soils with high infiltration rates. On the other hand, socio-economic development linked to urban growth and building in recharge areas can greatly reduce the soil permeability and related infiltration rates. Protecting these areas and enhancing aquifer recharge and nature-based storage are thus potentially effective adaptation measures, although their implementation poses a number of challenges.

Groundwater quality has largely been affected by human activities worldwide. Through higher recharge rates climate change can promote leaching of contaminants present at the surface towards unconfined aquifers in some areas. In others, increased evapotranspiration and lower recharge may actually cause the increased mineralisation of groundwater in shallow aquifers, especially under irrigated land. Sea level rise can promote seawater intrusion into lowland groundwater systems, either horizontally or vertically following storm surges and coastal flooding. In certain regions rates of land subsidence linked to groundwater exploitation can actually largely exceed those of sea level rise.

On the demand side, global warming may lead to increased evapotranspiration rates, particularly relevant for agriculture as the largest freshwater consumer, but also for groundwater dependent wetlands and ecosystems. Demand will further rise during the longer-lasting and/or more frequently occurring droughts, but may be partly offset by the increased atmospheric CO2 content reducing stomatal functioning. Adaptation can occur through changes in land use, crop type and crop characteristics. At the same time, increasing water demands caused by a growing population, changing habits or other socio-economic drivers may be equally preoccupying in some areas.

As the level of impact from climate change and/or socio-economic development on groundwater varies largely between areas, regional and local assessments are essential to understand the role groundwater can play in adaptation. Moreover, the different levels and sources of uncertainty inevitably present in climate change impact studies, from the CO2 emission scenarios and climate models to the downscaling techniques and hydrological models, need to be adequately assessed and incorporated into adaptation strategies, but should not be used to justify the lack of action. Adaptation is needed, and the role of groundwater will be substantial.

24.03.2018, 9:00 Uhr, in der Session "Groundwater and Climate Change"