TZ Jordanien: Management der Grundwasservorkommen

Beitrag zum Projekt:

• Jordanien - Management der Grundwasserressourcen

Hintergrund:
Jordanien gilt als eines der wasserärmsten Länder der Welt. Grundwasser ist die wichtigste Quelle für die Wasserversorgung Jordaniens. Bevölkerungswachstum, die zunehmende Verwendung von Grundwasser für Bewässerungszwecke und illegale Entnahmen haben den Druck auf die vorhandenen Grundwasservorkommen erhöht.

Im Rahmen des Projekts der technischen Zusammenarbeit "Grundwasserressourcenmanagement Jordaniens", das vom Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) gefördert wird, wurden vom jordanischen Ministerium für Wasser und Bewässerung (MWI) und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) folgende Aktivitäten ausgeführt:

• Erstellen und Veröffentlichen eines Wasserjahrbuchs
• Durchführen einer umfassenden landesweiten Grundwasser-Bestandsaufnahme
• Erweitern des Entscheidungsunterstützungssystems für das Wassermanagement

Diese Arbeiten und Untersuchungen tragen dazu bei, das Management der Wasserressourcen seitens des jordanischen Ministeriums zu verbessern.

Wasserjahrbuch 2016-2017

Wasserjahrbuch:
Im Rahmen dieser Aktivität wurden aktuelle hydrologische und hydrogeologische Daten gesammelt, ausgewertet, validiert, grafisch dargestellt und als Wasserjahrbuch veröffentlicht. In der Publikation sind Monitoringdaten in Form von Karten, Diagrammen, Grafiken und Trends dargestellt, die den Zustand der Wasservorkommen Jordaniens detailliert beschreiben.

Ein technisch-wissenschaftliches Team bestehend aus Mitarbeitern des MWI, der Water Authority of Jordan (WAJ) und der BGR hat im Rahmen einer Umfrage eine Bedarfsanalyse unter den relevanten Zielgruppen durchgeführt, um den Inhalt und die Struktur des Jahrbuchs festzulegen. Das Jahrbuch behandelt die Themenbereiche Meteorologie, Quellen, Staudämme, Grundwasser, Hydrochemie und Wasserinfrastruktur. Des Weiteren werden die jährlichen Änderungen gegenüber den hydrologischen und hydrogeologischen Durchschnittsverhältnissen abgebildet. Das erste Wasserjahrbuch wurde für das Jahr 2016/2017 herausgegeben. In Zukunft sollen jährliche Updates vom MWI veröffentlicht werden.

Untersuchung der Grundwasservorkommen:
Im Jahr 2017 wurde eine landesweite Bestandsaufnahme der Grundwasserverhältnisse, die zweite nach 1995, durchgeführt, um die aktuelle hydrogeologische Situation auf Grundlage der neuesten verfügbaren Daten darstellen und bewerten zu können. Mittels aktueller Wasserstandsmessungen wurde zunächst eine Grundwassergleichenkarte für den Hauptgrundwasserleiter (A7/B2) erstellt. Diese Karte dient als Basis für weitere thematische Karten, in denen der Flurabstand, die Wasserspiegelabsenkung seit 1995 und die wassererfüllte Mächtigkeit dargestellt werden. Mittlerweile sind alle wichtigen Grundwasserleiter Jordaniens bearbeitet und anhand von Messungen ist die aktuelle Situation in Karten dargestellt.

Grundwassergleichenkarte des A7/B2-Aquifers

Die Ergebnisse zeigen ein kontinuierliches Absinken des Grundwasserspiegels in den überwachten Brunnen. Das Trockenfallen von Förderbrunnen und Quellen ist ein weiterer Indikator für den überaus kritischen Zustand der Grundwasserressourcen Jordaniens.

Vor allem im Norden des Landes sind die natürlichen Strömungsverhältnisse und die Grundwasserstände im A7/B2-Aquifer durch die hohen Entnahmeraten beeinflusst. Es hat sich ein regionaler Grundwassertrichter entwickelt, der zu einer Umkehrung der ursprünglichen Strömungsrichtung geführt hat.

Bereits 1995 wurden westlich von Mafraq Gebiete ohne Grundwasserführung kartiert. Diese Zone hat sich jetzt stark nach Westen erweitert. Große Gebiete entlang der Ausbissbereiche des A7/B2-Aquifers am Rand des Jordangrabens sind inzwischen trockengefallen.

Differenzenkarte der Grundwasserstände des A7/B2-Aquifers

Eine Karte der Grundwasserstandsdifferenzen von 1995 und 2017 zeigt, dass nahezu der gesamte Westen des Landes von einer zusätzlichen Absenkung betroffen ist. In mehreren dichter besiedelten und landwirtschaftlich genutzten Gebieten sind Grundwasserabsenkungen von bis zu 100 m zu verzeichnen, die Förderhöhen um das Wasser an die Erdoberfläche zu bringen erreichen teilweise 300 m.

Unter den gegenwärtigen Bedingungen wird sich die Grundwasserabsenkung fortsetzen und die Ausdehnung der Bereiche ohne Wasserführung wird zunehmen. Infolgedessen ist in den kommenden Jahren eine beträchtliche Anzahl von Brunnen dem Risiko des Trockenfallens ausgesetzt und muss entweder aufgegeben oder vertieft werden.

Entscheidungsunterstützungssystem (DSS):
Um das MWI bei der strategischen Bewirtschaftung der Wasserressourcen zu unterstützen, wurde ein Entscheidungsunterstützungssystem, ein sogenanntes Decision Support System (DSS) mithilfe der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) und der BGR entwickelt bzw. erweitert. Es dient unter anderem dazu, die Auswirkungen der geplanten Maßnahmen bewerten zu können.

Das DSS besteht zum einen aus der zuvor entwickelten und regelmäßig aktualisierten nationalen Wasserplanungs- und Managementsoftware WEAP (Water Evaluation And Planning System), das die Wasserverteilungsprozesse im Wasserversorgungsnetz simuliert und zum anderen aus dem landesweiten numerischen Grundwasserströmungsmodell auf Basis von MODFLOW, das alle relevanten Grundwasservorkommen Jordaniens abschätzt und quantifiziert.

Grundwasserströmungsmodell:
Das Grundwasserströmungsmodell umfasst die geologischen Gesteinseinheiten der Ram-Gruppe bis zu den Basalt und dem Alluvium mit hydraulisch unterschiedenen Grundwasserleitern und Grundwassergeringleitern. Das Grundwasserströmungsregime für die unteren Sandstein-Aquifere geht von einem Zufluss aus Saudi-Arabien und dem Irak sowie von einem Abfluss in das Tote Meer aus. Das Grundwasser der oberen Kalkstein- und Basalt-Aquifere wird durch Niederschläge gespeist und fließt in Wadis oder durch Quellen ab, insbesondere am Rand des Jordangrabens.

Grundwasserströmungsmodell von Jordanien

Das transiente Grundwassermodell simuliert den Zeitraum 1960 - 2017. Die beobachtete Absenkung des Grundwasserspiegels wird unter Berücksichtigung der im Laufe der Zeit beträchtlichen Heterogenität der Entwicklung und der unterschiedlichen Grundwasserleiter in ganz Jordanien reproduziert. Betrachtet man einzelne Überwachungsbrunnen, stimmen die berechneten Absenkungen und Trends in frühen Simulationszeiten (80er Jahre bis 2010) ausreichend mit den beobachteten Daten überein. Die in jüngerer Zeit beobachteten starken Absenkungen werden jedoch nicht durch die berechneten Grundwasserstände reproduziert. Die Hinzuziehung von Landnutzungsdaten und von Daten zum geschätzten Wasserbedarf von Pflanzen führte zu einer besseren Abschätzung der Grundwasserentnahmeraten (als nur durch die Summierung der genehmigten Entnahmeraten) und letztendlich zu berechneten Grundwasserständen, die mit den beobachteten Grundwasserspiegeln übereinstimmen. Dies ist ein Indikator für die Annahme, dass in verschiedenen Bereichen illegale Entnahmen stattfinden. Das Modell reproduziert die beobachteten hydraulischen Prozesse wie die Umkehrung der Fließrichtungen im Azraq-Gebiet, das Versiegen der Azraq-Quellen und den Rückgang der Abflussmenge im Zarqa-Fluss gut.

In der Summe stimmen die Ergebnisse des Modells gut mit den Ergebnissen der Grundwasserbestandsaufnahme überein und stützen die Ergebnisse.

Kopplung von WEAP und MODFLOW:
Das Grundwassermodell und das WEAP-Modell werden gekoppelt, um die Ergebnisse von WEAP zu verbessern. Innerhalb von WEAP wird für jeden Grundwasserleiter ein festes Wasservolumen angenommen. Hydraulische Prozesse und Einschränkungen der Verfügbarkeit von Grundwasser aufgrund sinkender Wasserstände und trockenfallender Brunnen werden nicht berücksichtigt. Um solche für Jordanien relevante Informationen zur WEAP-Simulation hinzuzufügen, wird diese mit dem Software-Tool LinkKitchen an das Grundwassermodell gekoppelt. Die Kopplung ist derzeit in Arbeit und die vorläufigen Ergebnisse sind vielversprechend.

Publikation "Groundwater Resource Assessment of Jordan 2017"

Die gekoppelten Modelle ermöglichen dem Benutzer die einfache Untersuchung mehrerer Szenarien, ohne das numerische Grundwasserströmungsmodell zu beeinträchtigen, da die Verbindungssoftware für jeden Zeitschritt sowie unterschiedliche Szenarien automatisch die grundwasserbezogenen Randbedingungen im Grundwassermodell festsetzt. Die Ergebnisse verschiedener Szenarien können mit WEAP analysiert und verglichen werden.

Die modellbasierten Vorhersagen werden in das strategische Management der Grundwasserressourcen einbezogen und sollen die Planung von Maßnahmen zur Eindämmung nachteiliger Entwicklungen möglichst unterstützen.

Bewertung:
Die Ergebnisse der landesweiten Bestandsaufnahme der Grundwasserverhältnisse und die Ergebnisse des Grundwasserströmungsmodells flossen ein in die Publikation "Groundwater Resource Assessment of Jordan 2017". Der 150-seitige Bericht fasst den aktuellen wissenschaftlichen Kenntnisstand zur Situation des Grundwassers in Jordanien zusammen und enthält als Anlagen 13 hydrogeologische Übersichtskarten des Landes.

Literatur:

Berichte:

• BREULMANN, M., BRÜCKNER, F., TOLL, M., VAN AFFERDEN, M., BECKER, M.-Y., AL-SUBEH, A., SUBAH, A. & MÜLLER, R.A. (2019): Vulnerable Water Resources in Jordan: Hot Spots. - Ministry of Water and Irrigation (MWI), Helmholtz Centre for Environmental Research (UFZ) & Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR), Amman, Leipzig, Hannover; 39 p., ISBN 978-3-944280-09-7 (PDF, 34 MB)
• MWI & BGR (Ministry of Water and Irrigation; Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe). (2019): Groundwater Resource Assessment of Jordan 2017. - 151 p., ISBN 978-9923-9769-0-6 (PDF, 54 MB) (Die Anlagen 1 - 13 des Berichts sind unter Karten aufgeführt)
• MWI (2018): Water Year Book - Hydrological Year 2016-2017. 111 p.; Amman, Jordan. (PDF, 12 MB)

Karten: (Wir empfehlen, die Dateien zunächst herunterzuladen und erst dann zu öffen, da nicht jeder Browser die Karten anzeigen kann)

• Simplified Hydrogeological Map of Jordan 1:650,000 (PDF, 59 MB)
• Cross Sections for the Hydrological Units in Jordan 1:322,000 (PDF, 15 MB)
• Groundwater Level Contour Map of the Deep Sandstone Aquifer System and the Kurnub Aquifer 2017, 1:650,000 (PDF, 54 MB)
• Depth to Groundwater in the Deep Sandstone Aquifer System 2017, 1:650,000 (PDF, 53 MB)
• Groundwater Level Contour Map of the A1/A6 Aquifer Complex 2017, 1:650,000 (PDF, 55 MB)
• Depth to Groundwater in the A1/A2, A4 and A1/A6 Aquifer System 2017, 1:500,000 (PDF, 57 MB)
• Saturated Thickness of the A1/A2, A4, and A1/A6 Aquifer Complex 2017, 1:500,000 (PDF, 55 MB)
• Groundwater Level Contour Map of the A7/B2 Aquifer 2017, 1:650,000 (PDF, 60 MB)
• Depth to Groundwater in the A7/B2 Aquifer 2017, 1:650,000 (PDF, 59 MB)
• Saturated Thickness of the A7/B2 Aquifer 2017, 1:650,000 (PDF, 59 MB)
• Difference in Groundwater Levels of the A7/B2 Aquifer between 1995 and 2017, 1:650,000 (PDF, 59 MB)
• Spring Classification and Five-Year Average Discharge 1:650,000 (PDF, 52 MB)
• Groundwater Vulnerability Map of the Ajloun and Balqa Group Aquifers 1:650,000 (PDF, 54 MB)

Präsentationen / Poster:

• ALSHRAIDEH, S., GROPIUS, M. & SHAHEEN, H. (2019): WEAP-MODFLOW Decision Support System (DSS) for Jordan. - Vortrag gehalten auf der 5. Arab Water Week, 03. - 05. März 2019, King Hussein Bin Talal Convention Center, Totes Meer, Jordanien.
• BAHLS, R. & , AL-ROUD, R. (2019): Development of Groundwater Resources of Jordan from 1995 to present. - Vortrag gehalten auf der 5. Arab Water Week, 03. - 05. März 2019, King Hussein Bin Talal Convention Center, Totes Meer, Jordanien.
• DAHABIYEH, M. & GROPIUS, M. (2019): Numerical Groundwater Flow Model of Jordan. - Vortrag gehalten auf der 5. Arab Water Week, 03. - 05. März 2019, King Hussein Bin Talal Convention Center, Totes Meer, Jordanien.

Filme:

• Groundwater resources of Jordan – Current status and outlook
• How to make the invisible visible – Communication on groundwater