TZ Sambia: Grundwassermanagement mit dem Fokus auf das Upper-Kafue-Einzugsgebiet

Beitrag zum Projekt:

Sambia - Grundwassermanagement mit dem Fokus auf das Upper-Kafue-Einzugsgebiet

Lage des Projektgebiets

Hintergrund:
Der Kafue ist der größte Zufluss des Sambesi und die Mehrzahl der sambischen Bevölkerung lebt in seinem Einzugsgebiet. Der etwa 97.000 km² große obere Teil seines Einzugsgebietes erstreckt sich über die komplette Kupfer- sowie über Teile der Nordwest- und Zentralprovinz. Es herrscht tropisch kontinentales Hochlandklima mit Niederschlägen von 1100 bis 1250 mm pro Jahr vor, welche größtenteils in der heißen Regenzeit zwischen November und April fallen. Während der anschließenden Trockenzeit steigen die zuerst kühlen Temperaturen zunehmend an.

Im Upper-Kafue-Einzugsgebiet konkurrieren zunehmend Bergbau, kommerzielle Landwirtschaft sowie die Bevölkerung um die vorhandenen Grundwasserressourcen, welche bislang unzureichend erfasst und teilweise von Verunreinigung durch Bergbaualtlasten und mangelhafte Sanitäranlagen betroffen sind. Um ein effektives Grundwassermanagement zu betreiben, fehlen bislang entsprechende Regelwerke sowie Planungsgrundlagen wie hydrogeologische Karten.

Als Partner des Ministeriums für Wasserentwicklung, Abwasserreinigung und Umweltschutz arbeitet die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) eng mit der 2014 gegründeten Water Resources Management Authority (WARMA) und nachgeordneten Behörden wie dem Kafue Catchment Office, dem Upper Kafue Sub-Catchment Office und dem Provincial Water Office in Ndola zusammen, letzteres ist Teil der Abteilung für Wasserressourcenentwicklung (DWRD). Die BGR unterstützt WARMA und die ihr zugeordneten lokalen Behörden beim Aufbau technischer Kapazitäten, um eine nachhaltige Bewirtschaftung der Grundwasserressourcen zu gewährleisten. Das Hauptziel des aktuellen Projekts (2016-2019) ist die Unterstützung von WARMA bei der Entwicklung von Grundwassermanagementplänen für Einzugsgebiete und Teileinzugsgebiete. Es werden Richtlinien und Konzepte für die Aufstellung eines Grundwassermanagementplans erstellt, um die Regulierung der Grundwassernutzung auf Einzugsgebietsebene zu unterstützen, so wie es im Water Resources Management Act aus dem Jahr 2011 vorgeschrieben ist.

Das übergeordnete Ziel der Zusammenarbeit ist die Stärkung der technischen Kapazitäten der Behörden, die durch die Schulung der WARMA-Mitarbeiter in der Entwicklung von Grundwasserbewirtschaftungsplänen gefördert werden soll. Darüber hinaus werden alle Ergebnisse des Projekts kontinuierlich mit den sambischen Partnern ausgetauscht und diskutiert sowie den verschiedenen Interessensvertretern präsentiert.

Monitoringstation am Kafulafuta

Methoden:
In drei repräsentativen Piloteinzugsgebieten werden Komponenten des Grundwassermanagements entwickelt und umgesetzt, die Teil des Gesamtmanagementplans sind. Als Pilotgebiete wurden die drei Einzugsgebiete des Kafulafuta, des Kafubu und des Mpongwe ausgewählt, die alle zum Untereinzugsgebiet des Oberen Kafue gehören, da ihre Grundwasserressourcen begrenzt sind und die Verfügbarkeit von Daten unzureichend ist. Die Einzugsgebiete des Kafulafuta und des Kafubu beherbergen bedeutende Bergbauaktivitäten und städtische Gebiete wie Ndola, die drittgrößte Stadt Sambias. Während in diesen beiden Einzugsgebieten Grundwasserleiter im Grundgebirge (Gneis und Granit) und die Lower Roan/Muva-Serie (Quarzit) vorherrschen, dominieren im Mpongwe-Einzugsgebiet, dessen grundwassergespeiste Bewässerungslandwirtschaft von nationaler Bedeutung ist, Dolomit-Karst-Aquifere.

Die beispielhafte Umsetzung von Komponenten eines Grundwassermanagementplans in diesen Pilotgebieten soll als Vorlage für andere Einzugsgebiete dienen. Die im Rahmen des Projekts geförderten Komponenten umfassen:

Entwurf und Umsetzung eines Grundwassermessnetzes einschließlich hydrochemischer Erkundungsaufnahmen
Hydrogeologische Kartierung
Abschätzung des Grundwasser-Potenzials

Durchflussmessung am Kafubu

Kernstück eines solchen Plans ist die Schätzung des Grundwasserhaushalts, der als Grundlage für die Vergabe von Grundwasserentnahmegenehmigungen und die Genehmigung von Bohranträgen dient. Ein detailliertes Verständnis der hydrologischen und hydrogeologischen Gegebenheiten des betrachteten Gebiets ist der Schlüssel zur Entwicklung eines geeigneten Managementplans. Daher wurde in einem ersten Schritt ein Monitoringkonzept entworfen und umgesetzt. Auf der Grundlage einer Literaturrecherche wurde ein Leitfaden zur Entwicklung eines Grundwassermessnetzes erstellt und auf das Gebiet angewendet.

Auf der Grundlage von Messdaten können die wichtigsten Grundwasserkörper und die Grundwasserströmungsrichtungen identifiziert und die Auswirkungen der Grundwassernutzung auf die Ressourcen abgeschätzt werden. Das Monitoring umfasst folgende Punkte:

die Erfassung aller Wasserhaushaltskomponenten wie Abfluss, Niederschlag und Verdunstung zur Ableitung der Grundwasserneubildungsraten und damit des Grundwasserdargebots,
die Bestimmung und Analyse der derzeitigen Grundwassernutzer,
die Durchführung von hydrochemischen und Isotopen-Analysen zur Beurteilung der Grundwasserqualität und des Alters sowie der Herkunft des Grundwassers und
die Ausarbeitung von Empfehlungen für ein Langzeitmonitoring.

Die erhobenen Daten ermöglichen eine Abschätzung von Entnahmeraten, die eine nachhaltige Bewirtschaftung sicherstellen.

Grundwasserhöhengleichenplan

Erste Ergebnisse:
Itawa-Quelle in Ndola: Im Einzugsgebiet des Kafubu Flusses wurde als erster Schritt die Itawa-Quelle im Stadtgebiet von Ndola untersucht. Die Quelle ist zusammen mit zwei artesischen Brunnen von Bedeutung für die Wasserversorgung der Bevölkerung sowie der ortsansässigen Brauerei. Um die bislang beschränkten Kenntnisse zur Hydrogeologie der Quelle zu erweitern, wurden die vorhandenen geologischen Informationen in Verbindung mit Messungen von Grundwasserständen sowie der Hydrochemie (inkl. Untersuchung stabiler Isotope) interpretiert und ein konzeptionelles Modell des Grundwasserflusses entwickelt. Die Erkenntnisse, welche zur Abschätzung der Ausdehnung von benötigten Schutzzonen genutzt wurden, deuten auf ein geringes Alter des Quellwassers sowie einen Ursprung in Nähe der Quelle hin. Neben den Schutzzonen umfassen weitere Empfehlungen der Studie eine Änderung der Landnutzung im Hangbereich, um eine fortschreitende Erosion der Quelle und die einhergehende Gefährdung eines Bahndammes zu reduzieren, und eine Beseitigung potenzieller Verschmutzungsquellen um die Keimbelastung von Oberflächenwasser in Quellnähe zu verringern.

Monitoringnetzwerk

Hydrogeologie von Solwezi: Die Stadt Solwezi steht beispielhaft für Probleme, mit denen die Bergbaustädte im Untereinzugsgebiet des Oberen Kafue konfrontiert sind. Während die hydrogeologischen Kenntnisse begrenzt sind, stellen die schnell wachsende Bevölkerung und der Bergbau eine Bedrohung sowohl für die Qualität als auch für die Quantität des Grundwassers dar. Im Rahmen einer hydrochemischen Erkundungsstudie wurde keine Verunreinigung durch Schwermetalle festgestellt, während die mikrobiologische Grundwasserverschmutzung durch E. coli im oberen, ungespannten Solwezi-Schiefer-Aquifer, der den größten Teil des besiedelten Gebietes unterlagert, ein häufiges Problem darstellt. Es wurden Schutzzonen für bestehende Förderbrunnen vorgeschlagen, die jedoch bereits überlastet sind. Eine der Empfehlungen zur Sicherung einer nachhaltigen zukünftigen Grundwassernutzung war daher die Erschließung neuer Brunnenfelder in unbesiedelten Gebieten des Marmor-Aquifers, der sich in der Umgebung von Solwezi befindet. Falls eines dieser Brunnenfelder genutzt werden soll, ist es entscheidend, die Einrichtung eines Feldes mit einer Abgrenzung von Schutzzonen zur Sicherung der Grundwasserressourcen zu begleiten.

Messungen: Es wurde ein Monitoringnetz für das Untersuchungsgebiet entwickelt und installiert, das seit November 2016 in Betrieb ist. Das Netz deckt die drei Pilotuntersuchungsgebiete ab und umfasst 9 Flusspegel und 14 Brunnen. Zusätzlich zu dem Netzwerk wurden 3 hydrochemische Probenahmekampagnen und 2 Grundwasserstandsmesskampagnen durchgeführt.

Hydrogeologische Karte von Sambia

Hydrogeologische Karte von Sambia: Das Wassermanagement in Sambia basiert auf den Einzugsgebieten, weshalb grundlegende hydrogeologische Informationen für weitläufige Gebiete benötigt werden. Daher wurde die vergriffene Hydrogeologische Karte von Sambia aktualisiert und neu herausgegeben. Die Karte enthält Informationen über die Geologie und eine Einschätzung des Grundwasserpotenzials. Sie dient als Planungsinstrument für Grundwasserentnahmen und -erkundungen und zur Verwaltung der Grundwasserressourcen auf Einzugsgebietsebene. Die Karte kann bei WARMA erworben werden.

Grundwasserverschmutzung als möglicher Grund für Cholera-Ausbrüche in Lusaka: Von Juni 2018 bis April 2019 führten BGR und WARMA ein Nebenprojekt mit dem Titel "Grundwasserberatung zur langfristigen Prävention von Cholera-Epidemien in Lusaka, Sambia" durch. Im Rahmen der Studie wurden mögliche Zusammenhänge zwischen Grundwasserverschmutzung, hydrogeologischen Gegebenheiten und dem Auftreten von Cholerafällen in Lusaka in der Regenzeit 2017/2018 untersucht. Das Grundwassermessnetz von Lusaka wurde teilweise erneuert und eine modifizierte Version der Grundwassergefährdungskarte von Lusaka wurde herausgegeben. Die Ergebnisse des Nebenprojekts finden Sie (auf Englisch) auf der Website: www.bgr.bund.de/zambia-lusaka-vm

Partner: