TZ Libanon: Schutz der Jeita-Quelle

Beitrag zum Projekt:

Lage des Projektgebiets

Hintergrund:
Im Juli 2010 begann ein Projekt der deutsch-libanesischen technischen Zusammenarbeit mit dem Ziel, die Verschmutzungsrisiken für die Trinkwasserversorgung von Beirut durch die Implementierung geeigneter Maßnahmen im Einzugsgebiet der Jeita-Quelle zu reduzieren. Nach dem Ende des Bürgerkriegs im Libanon hat durch die schnelle und unkontrollierte Besiedlung im Einzugsgebiet der Jeita-Quelle die Verschmutzung der Quelle stark zugenommen. Hauptursache für die Verschmutzung ist, dass Abwässer dort weder gesammelt noch geklärt werden. Abwässer wurden teilweise sogar über Bohrungen in den Untergrund eingeleitet.

Die wichtigsten Aufgaben des Projekts sind:

Beratung der Partnerinstitutionen und der KfW Entwicklungsbank hinsichtlich des Konzepts und der Umweltverträglichkeit von im Projektgebiet zu bauenden Abwasseranlagen;
Abgrenzung und Implementierung von Grundwasserschutzgebieten für die Jeita-Quelle und andere relevante Quellen im Projektgebiet. Ausarbeitung von Landnutzungsbeschränkungen in den Schutzzonen 1 und 2;
Installation eines Überwachungssystems für Wasserqualität und -quantität;
Ausarbeitung eines Vorschlags für ein verbessertes Leitungssystem von Jeita nach Dbaye, d. h. zwischen Quelle und Trinkwasseraufbereitungsanlage (ca. 5,5 km).

Auf deutscher Seite wird das Projekt von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) implementiert. Hinsichtlich Aufgabe 1 arbeitet das Projekt sehr eng mit der KfW Entwicklungsbank und dessen Consultant GITEC zusammen. Aufgabe 2 wird in wissenschaftlicher Zusammenarbeit mit der Abteilung "Angewandte Geologie" der Georg-August-Universität Göttingen durchgeführt. Auf libanesischer Seite arbeitet das Projekt mit drei Partnern, dem Council for Development and Reconstruction (CDR), dem Water Establishment Beirut and Mount Lebanon (WEBML) und dem Ministry of Energy and Water (MoEW) zusammen.

Die hydro-lithostratigraphische Folge im Projektgebiet wird aus folgender Abbildung ersichtlich. Das Aquifersystem besteht aus zwei Kalksteinaquiferen, dem jurassischen J4- und dem kretazischen C4-Aquifer, getrennt durch einen Aquitard. Der jurassische J4-Aquifer ist mehr als 1.000 m mächtig, während der oberkretazische C4-Aquifer bis zu etwa 600 m mächtig wird.

Unterirdischer Fluss in der Jeita-Höhle

Die Jeita-Quelle entspringt dem jurassischen Kalksteinaquifer, der stark verkarstet ist. General ist die Verkarstung dort besonders hoch, wo die Kalksteine über lange Zeit exponiert waren und wo der heutige Niederschlag besonders hoch ist, d. h. bei Höhen zwischen 1.000 m und 2.600 m. Auf dem Kreideplateau, bei Höhenlagen > 1.800 m ü NN, ist die Verkarstung besonders intensiv. Dieses Plateau zeigt nahezu keine Spuren von Oberflächenwasserabfluss und Niederschlag und schmelzender Schnee infiltrieren über Dolinenfelder direkt in das Grundwasser. Im Winter ist das Plateau von einer 2-4 m mächtigen Schneedecke bedeckt. Diese Schneebedeckung spielt eine wichtige Rolle für die Grundwasserneubildung und es wird angenommen, dass etwa 75 % des dort fallenden Niederschlags und Schnees zur Grundwasserneubildung beitragen. Einige Szenarien zum Klimawandel legen eine deutliche Erwärmung in der Region nahe. Dies hätte bedeutende negative Auswirkungen auf die Verfügbarkeit von Wasser.

Aufgabe 1:
Die Planung von Abwasseranlagen steckt im Libanon noch in den Anfängen. Aufgrund der hohen Verkarstung im Libanon- und Antilibanongebirge müssen bei der Planung hydrogeologische Kriterien berücksichtigt werden. Die KfW Entwicklungsbank, die im Einzugsgebiet der Jeita-Quelle und anderswo im Libanon den Bau von Abwasseranlagen plant, trägt dieser Tatsache Rechnung. Daher wurden vom Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) im Einzugsgebiet der Jeita-Quelle zwei voneinander unabhängige Projekte mit deutschen Mitteln gefördert: ein Projekt der Technischen Zusammenarbeit, implementiert von der BGR, und ein Projekt der Finanziellen Zusammenarbeit, implementiert von der KfW Entwicklungsbank. Beide Projekte arbeiten eng zusammen, um im Einzugsgebiet der Jeita-Quelle die beste und sicherste Lösung des Abwasserproblems zu finden. Beide, BGR und KfW Entwicklungsbank haben hierzu einen gemeinsamen Vorschlag für Abwasseranlagen vorgelegt und werden gemeinsam die Umweltverträglichkeitsstudie (UVP) für die geplanten Abwasseranlagen erstellen.

Die BGR wird die Partner bei der Erstellung des hydrogeologischen und Georisiken-Teils der UVP unterstützen. Momentan folgen UVPs im Abwassersektor keinen vorgegebenen Regeln und Richtlinien. Aus diesem Grunde hat das BGR-Projekt eine Richtlinie für Umweltverträglichkeitsstudien im Abwassersektor erstellt.

Die Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser könnte zusätzlich benötigtes Wasser für die Bewässerung zur Verfügung stellen, wenn die aus Quellen bereitgestellte Menge nicht ausreicht. In Hinblick darauf arbeitet das Ministerium für Energie und Wasser derzeit an der Erstellung von Richtlinien zur Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser. Das BGR-Projekt hat hierzu einen Vorschlag erstellt (Vorschlag für eine nationale Richtlinie zur Verrieselung geklärter Haushaltsabwässer), welcher folgende spezifischen Probleme behandelt:

Ausarbeitung von Kriterien zur Frage wo die Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser erlaubt werden darf,
Ausarbeitung von Grenzwerten zur Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser, und
Ausarbeitung von Kriterien zur Überwachung.

Von Seiten des Projekts wurde außerdem eine Richtlinie für Managementpraktiken zur Wiederverwendung von Abwasser und Klärschlamm erstellt.

Tracerversuch in der Msheti Bohrung

Aufgabe 2:
Die zweite Aufgabe ist die Abgrenzung von Grundwasserschutzgebieten. Im Karst ist dies keine einfache Aufgabe. Um die Schutzzone 3, also das Grundwassereinzugsgebiet der Jeita-Quelle auszuweisen, wurden zahlreiche Tracerversuche mit organischen Farbstoffen durchgeführt (Uranin, Amidorhodamin G, Natrium-Naphthionat und Eosin). Diese Tracerversuche ergaben, dass das Grundwassereinzugsgebiet wesentlich anders gelegen ist als ursprünglich angenommen. Seine Form wird im wesentlichen vorgegeben durch die geologische Struktur. Die Tracerversuche wurden in Zusammenarbeit mit der Abteilung "Angewandte Geologie" der Georg-August-Universität Göttingen durchgeführt und interpretiert. Da die vorhandenen geologischen Karten aus den 1940er Jahren datierten und nicht hinreichend genau waren, musste für das Grundwassereinzugsgebiet eine neue geologische Karte angefertigt werden.

Die Grundwasserschutzzone 2 wird abgegrenzt basierend auf der Kartierung der Verschmutzungsempfindlichkeit des Grundwassers. Hierfür wurden zwei Methoden ausgewählt, die spezifisch für Karstgebiete entwickelt wurden: EPIK (Epikarst, Protective cover, Infiltration, Karst network) und COP (Concentration of flow, Overlying layers, Precipitation). Für deren Erstellung mussten Bodenkartierungen und Kartierungen der Karsterscheinungen durchgeführt werden. Die Karten der Verschmutzungsempfindlichkeit des Grundwassers wurden ebenfalls in Zusammenarbeit mit der Abteilung "Angewandte Geologie" der Georg-August-Universität Göttingen durchgeführt.

Um in der Lage zu sein, Vorschläge für ein verbessertes Wasserressourcenmanagement im Einzugsgebiet zu machen, wird derzeit ein WEAP-Modell erstellt (Water Evaluation And Planning System). Basisdaten für alle Komponenten der Wasserbilanz werden derzeit an zahlreichen durch das Projekt neu erstellten Messstationen gesammelt (meteorologische Stationen, Grundwassermessstationen, Oberflächenwassermessstationen, acoustic doppler current profiler).

Aufgabe 3:
In der Jeita-Höhle verläuft ein unterirdischer Fluss, der über eine Strecke von mehr als 5.500 m erkundet ist. Stellenweise ist dieser Fluss mehr als 6 m breit. Die Quellschüttung von Jeita wurde vorher lediglich in den späten 1960er bis Anfang der 1970er Jahre gemessen und beträgt etwa 200 Millionen m³ pro Jahr. Wie die meisten Quellen im Libanon wird auch die Jeita-Quelle aus Mangel an Ausrüstung und qualifiziertem Personal nicht regelmäßig gemessen. Das BGR-Projekt hat an den vier wichtigsten Quellen im Einzugsgebiet, der Jeita-Quelle, der Kashkoush-Quelle, der Assal-Quelle und der Labbane-Quelle ein Überwachungssystem zur Messung von Schüttung und Qualität mittels Multiparametersonden eingerichtet. Dieses System erlaubt es, mittels telemetrischem Datentransfer das Personal an der Trinkwasseraufbereitungsanlage Dbaye im Fall einer bevorstehenden erhöhten Verschmutzung zu benachrichtigen, so dass daraufhin die Wasserversorgung auf eine alternative Versorgungsquelle umgestellt werden kann.

Wasserversorgungssystem an der Jeita-Quelle

Aufgabe 4:
Das auf der Jeita-Quelle basierende Wasserversorgungssystem ist extrem fragil. Im Falle einer Beschädigung des Kanalsystems oder Tunnels wäre nahezu die gesamte Wasserversorgung für lange Zeit außer Betrieb und Beirut wäre ohne öffentliche Wasserversorgung. Daher werden Alternativen dringend gesucht. Zusammen mit der KfW Entwicklungsbank arbeitet das Projekt daher an einem Vorschlag wie das Wasserversorgungssystem verbessert werden kann.

Die Trinkwasseraufbereitungsanlage in Dbaye ist, wie viele Wasserversorgungssysteme im Libanon, sehr alt (gebaut 1896), und besteht im wesentlichen aus Chlorinierung und Sandbettfiltern. Sie ist daher nicht in der Lage, organische Kontaminantien wie Pestizide oder Kohlenwasserstoffe aus dem Trinkwasser zu entfernen. Eine Erweiterung der Trinkwasseraufbereitungsanlage ist aus Platzgründen nicht möglich. Bei Anwesenheit von Kohlenwasserstoffen würden diese durch die Aufbereitung zudem chloriniert werden. Das Leitungssystem, welches Rohwasser von Jeita nach Dbaye befördert, ist teilweise 140 Jahre alt und undicht. Der Kanal ist zum Teil offen und die Anwohner haben zur Entnahme von Wasser Löcher in den Kanal gebohrt. Daher besteht ein hohes Verschmutzungsrisiko durch den Kanal selbst und die Trinkwasseraufbereitungsanlage. Der Tunnel, der zwischen dem Fluss Nahr el Kalb und der Trinkwasseraufbereitungsanlage durch den Berg nördlich von Dbaye verläuft, ist zu klein und beschränkt die Kapazität der Wasserversorgung auf 255.000 m³ pro Tag. Eine Beschädigung des Tunnels durch tektonische Bewegungen oder Erdbeben hätte katastrophale Auswirkungen.

Nicht nur die Qualität, auch die Menge, die durch den Wasserversorger bereitgestellt wird, wird zunehmend zum Problem. So lag im Dezember 2010 die Wasserversorgung aus den Jeita- und Kashkoush-Quellen nahe der kritischen Untergrenze. Der Bau von Dämmen wäre eine Möglichkeit, Zeiten der Wasserknappheit zu überbrücken und das Projekt sucht daher auch nach solchen und anderen Möglichkeiten des Wasserressourcenmanagements im Projektgebiet.

Literatur:

Liste der im TZ-Projekt "Schutz der Jeita-Quelle" veröffentlichten Fachberichte (PDF, 32 KB)

Fachberichte: