Grundwassermonitoring Land NRW. WRRL Gütemessnetz: Qualitätssicherung, Ertüchtigung Sachstand Kooperationsprojekt GROWA+ NRW 2021

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1 Grundwassermonitoring Land NRW WRRL Gütemessnetz: Qualitätssicherung, Ertüchtigung Sachstand Kooperationsprojekt GROWA+ NRW

2 TOP 5a: Projekt WRRL Teil 1 QS-Kontrollen an WRRL-Gütemessstellen Überblick über drei Vergabe-Projekte FB 52 ( WRRL Teil 1-3 ) LANUV

3 Zielsetzung Projekt WRRL Grundwassermessstellen Teil 1 Technische Maßnahmen: Beseitigung festgestellter Defizite an WRRL-Gütemessstellen (Pilotierung) Durchführung von Funktions- und Eignungsprüfungen (Pilotierung) Konzeptionelle Maßnahmen und Produkt : Entwicklung eines QS-Konzepts für WRRL-Gütemessstellen Standards für Qualitätskontrollen, Eignungskriterien, Maßnahmen und Dokumentation Anbindung an Qualitätsmanagement und Workflow im LANUV (vhd. Probenahmesystem, QM-Abläufe und vorhandene Kontrollmaßnahmen im Rahmen des LGD-Messnetzbetriebs) Erprobung des QS-Konzepts (Pilotierung) für WRRL-Gütemst. DV-Konzept zur verbesserten Dokumentation (Messstellenstatus) in HygrisC QS-Leitfaden, Abschlussdokumentation, Datenübergabe und Abschlussbericht Dauer: ca. 2 Jahre intensive Projektbegleitung: LANUV FB52 (Federführung), FB 51, FB 62/63+65 Sachstand: Projektstart März 2016 LANUV

4 Zielsetzung Projekt WRRL Grundwassermessstellen Teil 2 Beseitigung von Messnetzlücken / Planung neuer WRRL-Grundwassermessstellen und Prüfung von Ersatzmessstellen Vier Arbeitspakete (Rahmenvertrag 06/ /2020) 1) Erstellen von Leistungsbeschreibungen für neue Messstellen 2) Funktionsprüfungen an vorgeschlagenen Ersatzmessstellen 3) Nivellement an Wasserstandsmessstellen und an neuen Messstellen 4) Unabhängige Bauaufsicht bei Bau / Rückbau / Sanierung von GWMST Sachstand: Projektstart Juni 2016 LANUV

5 Zielsetzung Projekt WRRL Grundwassermessstellen Teil 3 Bau und Sanierung von Grundwassermessstellen und Ersatzmessstellen Drei Arbeitspakete als Fachlose (Rahmenvertrag seit 03/2017) 1) Bau von Grundwassermessstellen in Lockergesteinsgebieten 2) Bau von Grundwassermessstellen in Festgesteinsgebieten 3) Reparaturen und Regenerierungsmaßnahmen, Sanierungsmaßnahmen und Rückbau von unbrauchbaren Messstellen Sachstand: Vorbereitung der ersten Baumaßnahmen für neue WRRL-Gütemessstellen gemäß Vorschlag der Bezirksregierungen; Vorbereitung Regenerierungs- und Sanierungsfälle (WRRL- und LGD-Messstellen) LANUV

6 Sachstand: Projekt WRRL Grundwassermessstellen Teil 3 Erste Standorte für neue Messstellen, die aufgrund Bedarfsmeldung der Bezirksregierungen ab 2017 gebaut werden - wird weiter ergänzt LANUV

7 Sachstand: Projekt WRRL Teil 1 QS-Kontrollen an WRRL-Gütemessstellen Untersuchung von Zustand und Eignung an ca. 300 Pilot-MST Details: solche, und solche : LANUV

8 Ist-Analyse, Ermittlung und Beseitigung von Defiziten und Einführung einer Qualitätskontrolle der WRRL-Grundwassermessnetze Nordrhein-Westfalens 5. Projekttreffen, , Düsseldorf. Dr. Stephan Hannappel & M.Sc. Sophie Borrmann, HYDOR Consult GmbH, Berlin Dipl. Geogr. Wolfgang Kappler, ahu AG, Wasser - Boden - Geomatik, Aachen

9 Sachstand: Projekt WRRL Teil 1 QS-Kontrollen an WRRL-Gütemessstellen Ergebnisse und Schlussfolgerungen aus den Pilotmaßnahmen vor Ort LANUV

10 Regionale Verteilung der angefahrenen Messstellen für Befahrung und geohydraulische Funktionsprüfung 10

11 Sachstand: Projekt WRRL Teil 1 QS-Kontrollen an WRRL-Gütemessstellen Übersicht zu den Geländearbeiten 2016 angefahrene Standorte 303 untersuchte Standorte 297* Befahrung Funktionsprüfung Grundwassermessstellen * Schacht-, Vertikalfilterbrunnen 9 - Quellen, Sickerstollen 28** - Gesamt * neben den Schacht- und Vertikalfilterbrunnen konnten jeweils zwei Grundwassermessstellen für die Befahrung und die Funktionsprüfung nicht geöffnet werden ** an zwei Quellfassungen wurde kein Auslass gefunden LANUV

12 Projekt WRRL Teil 1 Übersicht zu den (zum Teil zusammengefassten) Selektionskriterien der 297 Messstellen LANUV

13 Projekt WRRL Teil 1 Gegliederte Übersicht zu Qualitätsanforderungen Qualitätsanforderungen an Grundwassermessstellen bestehen hinsichtlich folgender Haupt- und Unterkriterien (exemplarisch): 1. Erst- und Bestandsdokumentation der Grundwassermessstelle: a. Geologisches Schichtenverzeichnis inkl. Kopfblatt, b. Vollständige Ausbauangaben, c. Funktionskontrolle und Erstbeprobung, d. Abnahmeprotokoll. 2. Vor-Ort und baulich-technische Anforderungskriterien: a. Uneingeschränkte Anfahr-/Auffindbarkeit gegeben, b. Standort der MST hydraulisch und hydrochemisch unbeeinflusst, c. Korrekter oberirdischer Ausbau, d. Korrekter unterirdischer Ausbau. 3. Aktueller Zustand des Bauwerkes hinsichtlich des Betriebes: a. Grundwasserstand unplausibel, b. Quellschüttung nicht vorhanden, c. Auffälligkeiten vor-ort-parameter (keine Konstanz), d. Auffälligkeiten Organoleptik (z. B. unerwartete Trübung). LANUV

14 TOP 5a: Projekt WRRL Teil 1 QS-Kontrollen an WRRL-Gütemessstellen LANUV

15 Funktionsprüfungen an 195 Messstellen Demonstrativpumpversuch (sog. hydromechanische Regenerierung nach W 135) mit Vorab-Ermittlung von: Förderrate, -tiefe, -menge, -dauer und (zu erwartender) Wasserspiegelabsenkung Routinepumpversuch zur Ermittlung von Parametern für das Monitoring: Förderrate, -tiefe, -menge, -dauer und Wasserspiegelabsenkung Dokumentation der Vor-Ort- Parameter 15

16 TOP 5: Projekt WRRL Teil 1 QS-Kontrollen an WRRL-Gütemessstellen LANUV

17 Ergebnis der Bewertung der 195 Demonstrativpumpversuche Neben den hier dargestellten Pumpversuchs- Ergebnissen wurden insgesamt 48 Kriterien pro Messstelle eingehend geprüft und ausgewertet Daraus folgen konkrete Maßnahmen 165 (85 %) der durchgeführten Pumpversuche / Regenerierungen waren erfolgreich oder mindestens teilweise erfolgreich Bei 30 (15 %) konnte keine Verbesserung der Bewertungskriterien erreicht werden, bzw. kam es ausbaubedingt zu einer Verschlechterung. LANUV

18 Messstellen-TÜV - Weiteres Vorgehen QS-Handlungskonzept Mindest-Qualitätsanforderungen an WRRL- Wasserstands- und Güte-Messstellen und an die Durchführung und Dokumentation qualitätssichernder Maßnahmen Weitere Ausarbeitung und Umsetzung LANUV

19 Projektzeitplan WRRL Teil 1 (Stand: März 2017) Kalenderjahr Monat (Beginn März 2016, Laufzeit 2 Jahre) Ist-Analyse zum technischen Zustand des qualitativen WRRL-Messnetzes 1.1 Übernahme Datenbankinformationen aus HYGRIS C 1.2 Vornahme der Pilotierung (Auswahl von Messstellen) 2 Erarbeitung QS-Handlungskonzept für das qualitative WRRL-Messnetz 2.1 Recherche und Auswertung der Fachliteratur 2.2 Weiterentwicklung Standards GWM-Dokumentation 2.3 Festlegen Standards zur regelmäßigen Qualitätskontrolle 2.4 Eignungskriterien zum Verbleib im Gütemessnetz 2.5 Ablaufschema der QS-Maßnahmen 2.6 Ableitung Maßnahmenempfehlung je Messstelle 2.7 Erstellen von Musterleistungsbeschreibungen 2.8 Zwischenbericht 2.9 Projektbesprechungen und -präsentationen 3 Technische Maßnahmen zur Messstellenüberprüfung vor Ort (300 GWM) 3.1 Technische vor-ort-arbeiten inkl. Dokumentation 4 Datenmanagement und DV-Konzept 4.1 Beschreibung von Fachobjekten 4.2 Beschreibungen von Masken/Bedienelementen 4.3 Inhalte der Messstellendokumente / Formulare 4.4 Systemeinführungs- und Migrationskonzepte 5 Bedarfsabschätzung für Ertüchtigung und Regelbetrieb 5.1 Durchführung Aufwandsabschätzung Personal 5.2 Durchführung Aufwandsabschätzung Kosten Ausarbeitung Qualitätsleitfaden 6.2 Gesamtdokumentation Qualitätsleitfaden und Abschlussbericht 19

20 TOP 5b: Sachstand Kooperationsprojekt GROWA+ NRW 2021 Aufgaben, Zielsetzung, Projektorganisation, Zeitplan (TITEL) Regionalisierte Quantifizierung der diffusen Stickstoff- Einträge in das Grundwasser und Modellierung des N- Transports und der Fließ- und Verweilzeiten im Grundwasser in Nordrhein-Westfalen LANUV

21 TOP 5b: Kooperationsprojekt GROWA+ NRW 2021 LANUV

22 Projekt GROWA+ NRW 2021 Sachstand: Projektstart Dezember 2015 / Laufzeit bis Ende 2019 Dauer: ca. 4 Jahre Beteiligte: o Forschungszentrum Jülich (Herrmann/Kunkel/Tetzlaff/Wendland) o Geologischer Dienst (Linder/Schöbel/Schrey), o Landwirtschaftskammer NRW (Gömann/Pfingsten) o Thünen Institut (Kreins) o LANUV NRW (Bergmann/Eisele) }Sowie: Experten- AK s; Sub-AK s; Begleit-AK, Aufgabenpakete: jeweils NRW-spezifische Weiterentwicklung / Aktualisierung: TP1) regional hoch auflösende, aktualisierte Nährstoffbilanzierung RAUMIS TP2) regional hoch auflösender Wasserhaushalt mgrowa TP3) regional hoch auflösende Verweil- und Fließzeiten DENUZ/WEKU TP4) regional hoch auflösende Denitrifikation im Aquifer Szenarien und Wirkungsabschätzungen: Reduktionsbedarf zur Zielerreichung im Grundwasser sowie im Oberflächenwasser und für den Küsten- und Meeresschutz (Rückrechnung), Wirkungsabschätzung WRRL-Programm, DüV und DüV-Novelle Abschlussveranstaltung / Abschlussbericht (->2019 -> Bestandsaufnahme WRRL) LANUV

23 Beispiele für Fragestellungen I Fragestellung Ergebnis aus Zielgröße für Wie hoch ist der aktuelle N-Bilanzüberschuss der landwirtschaftlichen Flächen? Wie hoch ist die Grundwasserneubildung? Wie hoch ist der aktuelle diffuse N- Eintrag ins Grundwasser und in die Oberflächengewässer? Wie hoch ist der Reduzierungsbedarf der landwirtschaftlichen N- Überschüsse zur Erreichung der Umweltziele für Grundwasser und den Meeresschutz? Wie hoch sind die regionalen sowie die Gesamtkosten der Maßnahmen? RAUMIS DENUZ-WEKU - Defizitanalyse mgrowa DENUZ-WEKU-Modell Wasserwirtschaftlicher Vollzug RAUMIS-mGROWA- DENUZ-WEKU (N-Einträge aus Punktquellen: NEMO-Projekt) inverser Berechnung mit RAUMIS-mGROWA- DENUZ-WEKU (in Bezug auf Meeresschutzziele in zusammen mit mit NEMO-Projekt) Expertenschätzung der LWK und Hochskalierung auf NRW von TI Belastungsursachen Stoffstromanalysen Interaktion GW/OW) Defizitanalyse Maßnahmeneffizienz Haushaltsplanung LANUV

24 Beispiele für Fragestellungen II Fragestellung Ergebnis aus Zielgröße für Wie wirkt die Novelle der Dünge-Verordnung? Wie wirken die Maßnahmenprogramme der WRRL (Beratung, AUM, Greening)? Wann wirken sich Maßnahmen auf die Nitratbelastung im Grundwasser & den diffusen N-Eintrag in die Oberflächengewässer aus? Wie hoch ist die Denitrifikation im Grundwasser / wo sind die regionalen Schwerpunkte? Ist mit einer Abnahme der Denitrifikation im Grundwasser zu rechnen? Wenn ja um wie viel und wo? Szenarien mit RAUMIS und Übertragung auf DENUZ/WEKU 1. Mit RAUMIS berechneten Szenarien auf Basis Einzelmaßnahmen-spezif-ischer Maßnahmendokumentationen (Annahmen aus Literatur und Expertenwissen, Modellbetrieben etc.) 2. Wirkungsprognosen mit DENUZ - WEKU WEKU: Berücksichtigung der neu berechneten Verweilzeiten in der ungesättigten Zone und der Fließzeiten im oberen Grundwasserleiter WEKU unter Berücksichtigung der Datenauswertung der GW-Beschaffenheit an GW-Messstellen Ergebnis aus Datenauswertung der GW- Beschaffenheit (Denitrifikationsspezifische Parameter) an GW-Messstellen in TP4? Zielerreichungsprognose Zielerreichungsprognose; Maßnahmeneffizienz Zielerreichungsprognose; Fristverlängerungen Belastungsursache Stoffstromanalyse Zielerreichungsprognose LANUV

25 Zielsetzungen Projekt GROWA+ NRW 2021 Modellergebnisse aus dem Projekt sollen das Land NRW bei der Erfüllung der Anforderungen zur Zielerreichung sowie bei der Erfüllung seiner Berichterstattungspflichten gegenüber dem Bund und der EU im Rahmen der Umsetzung der EG-Nitrat- und Wasserrahmenrichtlinie unterstützen, zum Beispiel bei der landesweiten: 1),Aktualisierung der N-Bilanzen der Landwirtschaft sowie Analyse der regionalen Belastungsursachen im Hinblick auf Eintragspfade und Hauptverursacher 2),Analysen zum Einfluss (ungünstiger) Standortbedingungen auf die regionale Problemlage 3),Wirkungsanalysen der WRRL-Maßnahmen und freiwilligen N-Reduktionsmaßnahmen bzw. der Änderungen bei gesetzlichen Vorgaben (z.b. Novellierung der Düngeverordnung) 4),Durchführung von Defizitanalysen zur Erreichung der Qualitätsziele für das Grundwasser und die Oberflächengewässer (Ermittlung N-Reduktionsbedarf) 5),Entwicklung effizienter Maßnahmen(bündel) sowie Prüfung der Umsetzbarkeit und Akzeptanz im Landesmaßstab 6),Erstellung von Zielerreichungsprognosen sowie regionale Wirkungsanalysen der landwirtschaftlichen N-Reduktionsmaßnahmen auf das Grundwasser und die Oberflächengewässer 7),Ableitung notwendiger Fristverlängerungen unter Berücksichtigung von Verweilzeiten in der ungesättigten Zone und Fließzeiten im Aquifer sowie Nitratabbauprozessen. LANUV

26 GROWA+ NRW Übersicht Milestones - Stand: Kick Off am MILESTONE TP2: aktualisierte Datengrundlagen für Wasserhaushaltsmodellierung für GROWA / mgrowa: MILESTONE TP2: vorläufige Neumodellierung GROWA / mgrowa für Zeitreihe // MILESTONE TP 3: Erstellung einer landesweiten GwOberfläche Jun 16 Dez 16 MILESTONE TP1: Neuberechnete (aktuelle) Stickstoffüberschüsse 2015/2016 Jun 17 auf aktueller Datengrundlage MILESTONE TP2: endgültige GROWA / mgrowa - Ergebnisse inkl. Jun 17 Vergleichsrechnungen und MILESTONE TP3: Implementierung GwOberfläche; Ergebnisse zu Verweilzeiten Sep 17 MILESTONE TP4: Ergebnisse zum Nitratabbauvermögen im Grundwasser Sep 17 MILESTONE TP2: Ergebnisse zum aktuellen N-Eintrag ins Grundwasser und in die Oberflächengewässer inkl. N-Minderungsbedarf Grundwasser und unter Berücksichtigung der Verweilzeiten MILESTONE TP1: Aktualisierte Stickstoffüberschüsse 2017/2018 und Szenariorechnungen zu Maßnahmen Wirkungen abgeschlossen MILESTONE TP2: Ergebnisse zum N-Eintrag ins Grundwasser und in die Oberflächengewässer basierend auf den Szenariorechnungen des TP 1 (LWK/TI) einschließlich hydrogeologische Wirkungsprognose sowie inkl. N- Minderungsbedarf Grundwasser und Meeresschutzziel MILESTONE TP4: Sensible Gebiete mit nachlassender Denitrifikationskapazität ausgewiesen Abschlussbericht; Detailanalysen und Validierungsschritte TP 1-4; ggf. Optionalleistungen (z.b. weitere Szenarien) Dez 17 Sep 18 Dez 18 Dez 18 Dez 19 LANUV

27 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Laufende Projekte (Auswahl): Ertüchtigung WRRL-Grundwassermessnetze WRRL Teil 1-3 WRRL-Grundwassermonitoring (Implementierung GrwV-Novelle 2017) GROWA+ NRW 2021 : Ermittlung der Stickstoff-Einträge in das Grundwasser (Modell) Weitere K-Maßnahmen zur Unterstützung des WRRL-Maßnahmenprogrammes: Ursachenanalyse für: Metallbelastungen in GWK, NH4-Belastungen, Denitrifikation im Grundwasser, Nitratbelastungen unter Waldstandorten, Strategische Unterstützung des Vollzugs der DüV, u.v.a. Dr. Sabine Bergmann Fachbereich 52: Grundwasser, Wasserversorgung, Trinkwasser und Lagerstättenabbau - LANUV NRW Standort Düsseldorf. LANUV