Für verschiedene Grundwasserleiter im Raum Basel wird im Auftrag des Schweizer Bundesamtes für Umwelt (BAFU) im Rahmen einer Forschungsarbeit der AUG Konzepte für MAR (Managed Aquifer Recharge) und MSWR (Managed Surface Water Recharge) entwickelt und das energetische Potenziale der thermischen Nutzung von Oberflächenwasser zur künstlichen Grundwasseranreicherung untersucht. Für verschiedene Untersuchungsstandorte im Raum Basel soll das energetische Potenzial zur thermischen Nutzung von Oberflächenwasser zur (A) künstlichen Grundwasseranreicherung (MAR) und (B) Regeneration «erwärmter» Oberflächenwasser (MSWR) aufgezeigt werden.

Die Forschungsarbeit umfasst zwei Arbeitspakete. Arbeitspaket AP1 konzentriert sich auf Untersuchungen zum Prozessverständnis, einschliesslich der hydrologischen und thermischen Modellierung von Abflüssen und Temperaturen der Oberflächengewässer Rhein, Wiese und Birs sowie der hydrogeologischen Wärmetransportmodellierung der Grundwassersysteme in den Langen Erlen (Abbildung 1), dem Hardwald und im Bereich der Anreicherungsanlage Aesch im unteren Birstal. Arbeitspaket AP2 behandelt die Ausarbeitung von Konzepten für ein Integriertes Wasser Ressourcen Management (IWRM) für die verschiedene Untersuchungsstandorte im Raum Basel.

Im Rahmen der Forschungsarbeit werden die wissenschaftlichen Grundlagen für die spezifischen technischen Herausforderungen beim Betrieb von MAR & MSWR erarbeitet, welche es schliesslich erlauben die Übertragbarkeit der entwickelten Werkzeuge und IWRM-Konzepte für ein anwendungsorientiertes Ressourcenmanagement vor dem Hintergrund der Klimaänderungen und Wasserversorgungsplanung zu diskutieren. So werden zum einen auch Anwendungsmöglichkeiten von MAR als strategische Grundwasseranreicherung diskutiert und für alle Untersuchungsstandorte Sanierungsmassnahmen zur Regenerierung erwärmter Grundwasserleiter und die thermische Nutzung der künstlichen Grundwasseranreicherung mit vergleichsweise «kaltem» Oberflächenwasser (Wintermonate) erörtert (Abbildung 2). Andererseits werden für den Untersuchungsstandort im unteren Birstal die strategische Grundwasseranreicherung in Zeiten des Wasserüberschusses während Mittel- und Hochwassersituationen für Dürreperioden evaluiert.

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

Abbildung 1: Hydraulisches und thermisches Grundwasserregime für die verschiedenen Jahreszeiten in den Langen Erlen, im Frühling (1ster April), im Sommer (14ter Juli), Herbst (4ter Oktober) und Winter (3ter Januar)

Abbildung 2: Ableitung des theoretischen thermisches Potentials aus dem Anreicherungs- und Entnahmewasser der Trinkwasserbrunnen in den Langen Erlen, dargestellt für das Jahr 2018. Oben: Anreicherungsmengen und Temperaturverlauf des Rheins. Unten: Entzug von Wärmeenergie aus dem Anreicherungs- und Entnahmewasser, dargestellt zusammen mit den Temperaturdifferenzen des Anreicherungs- und Entnahmewasser (Mittelwert aller Brunnen) zu 10 °C.