Risikostudien für Grundwassereinzugsgebiete und Trinkwassertalsperren

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1 Risikostudien für Grundwassereinzugsgebiete und Trinkwassertalsperren - fachliche Grundlagen zum Sicherheitsmanagement in der öffentlichen Trinkwasserversorgung - von Paul M. Kirch, Nadine Coenen, Christoph Sailer am Kurparkterrassen Aachen - Burtscheid

2 Gliederung WAG Nordeifel / enwor und die Region Aachen Historie September 1993 Einzugsgebietsmanagement: Landwirtschaft, Forst, Besiedlung, Verkehr Sicherheitsmanagement Wehebachtalsperre Sicherheitsmanagement Grundwasser 2

3 WAG Wassergewinnungs- und -aufbereitungsgesellschaft Nordeifel mbh, Roetgen 3

4 Die WAG Wassergewinnungs- und Wasseraufbereitungsgesellschaft Nordeifel mbh 1997 gegründet zum Zweck der Gewinnung und Aufbereitung von Trinkwasser aus den Talsperren der Nordeifel Jeweils 50%ige Tochter der enwor und der STAWAG Betriebsgeführt durch enwor Jahreswasserabgabe ca. 36 Mio m³ 2 Trinkwasseraufbereitungsanlagen an der Dreiläger- und Wehebachtalsperre 4

5 enwor WML STAWAG TWA Roetgen 5

6 Verbund der Talsperren der Nordeifel 6

7 Rurtalsperre Schwammenauel 7

8 Kalltalsperre 8

9 Die Dreilägerbachtalsperre Einzugsgebietsgröße 22 km² Jahreszulauf 8 Mio m³ Stauinhalt: 3,67 Mio m³ Widmung: Trinkwasserversorgung dient der Versorgung von über Menschen in der Region Aachen 9

10 Wasserwerk Roetgen 10

11 Aufbereitung 11

12 Gliederung WAG Nordeifel / enwor und die Region Aachen Historie September 1993 Einzugsgebietsmanagement Landwirtschaft, Forst, Besiedlung, Verkehr Sicherheitsmanagement Wehebachtalsperre Sicherheitsmanagement Grundwasser 12

13 Störfall Ende September 1993 sehr starke Regenfälle nach langer Trockenperiode ungewöhnlich hohe Trübstoffbelastung zunächst E.coli im niederländischen Trinkwasserversorgungsgebiet, nachfolgend im deutschen Versorgungsgebiet festgestellt deutsch/ holländische Störfallkommission eingerichtet Nachweis von Cryptosporidien u. Giardien im Trinkwasser Beschluß: umfassende Abklärung und Charakterisierung der hygienisch- mikrobiologischen Belastung (einschließlich Parasiten wie Cryptosporidien, Giardien und Viren wie Rota- und Noro- Viren) und Identifizierung von Risikopunkten im Einzugsgebiet

14 Ergebnisse Gefahr bei ungünstigen Witterungsbedingungen > Durchschlagen hoher mikrobieller Rohwasserbelastungen ins Trinkwasser bei hohen Trübstoffbelastungen Ursachen: unzureichender Schutz des Rohwasser und der Zuläufe durch Abwässer und Abschwemmungen ( unzureichende Entsorgung von Siedlungsabwässern, Bürgermeisterkanäle etc. ) nicht ordnungsgemäße landwirtschafltiche Nutzung (Viehtränken an Zuläufen, freier Zutritt von Vieh in Gewässer, Gülleaufbringung u.v.a.m.) ungünstige forstwirtschaftliche Verfahrensweisen, Strassenentwässerungen, Erosion bei Starkregenfällen

15 Gliederung WAG Nordeifel / enwor und die Region Aachen Historie September 1993 Einzugsgebietsmanagement Landwirtschaft, Forst, Besiedlung, Verkehr Sicherheitsmanagement Wehebachtalsperre Sicherheitsmanagement Grundwasser 15

16 Maßnahmen zur Minderung von Abwasserbelastungen Anpassung der Kläranlagen zur Eliminierung von Krankheitserregern (UV-Desinfektion, Mikrofiltration o.ä.) Beseitigung von Fäkalbelastungen durch Errichtung von Kleinkläranlagen Beseitigung von Bürgermeisterkanälen Errichtung von Kanalisationen oder deren Sanierung Regelung der Abwasserbeseitigung landwirtschaftlicher Betriebe Überprüfung sämtlicher Einleitungen Bau von Retentionsbodenfilter 16

17 Maßnahmen in der Landwirtschaft Auszäunen der Oberflächengewässer Errichtung ordnungsgemäßer Viehtränken Düngungsverzicht auf Gewässerrandstreifen Sanierung von Güllebehältern und Güllekellern Güllelagerraum für mindestens 6 9 Monate Sanierung bzw. Errichtung von Festmist- u. Silageplatten Überprüfung der Hofentwässerung Gründung von 4 Kooperationen WW/LW, Gewässerschutzberaterin 17

18 Maßnahmen in der Forstwirtschaft Vermeidung von Kahlschlägen Einbau von Rigolen in Forstwegen Unterbindung des Schleppens von Baumstämmen durch Gewässer Vermeidung der Lagerung von Baumstämmen und Rindenmulch in und an Gewässern und Gräben Umbau des Nadelwaldes in Mischwald (DVGW W 105) Mitglied in Forstbetriebsgemeinschaften Zertifizierung (PEFC) 18

19 Weitere Maßnahmen Systematische und häufige Begehung der Einzugsgebiete und deren hydro-geologische Charakterisierung Identifizierung von Risikopunkten im Einzugsgebiet Quantitativ-mikrobiologische Untersuchung sowie weiterer Parameter wie insbesondere Trübung von Roh- und Trinkwasser an systematisch festgelegten Kontrollpunkten und Bewertung (HACCP Konzept) Regelmäßige Kontrolle des Rohwassers, Mitarbeit ATT, DVGW, DWA, BR-Köln, LWK, Hochschulen etc. 19

20 Gliederung WAG Nordeifel / enwor und die Region Aachen Historie September 1993 Einzugsgebietsmanagement Landwirtschaft, Forst, Besiedlung, Verkehr Sicherheitsmanagement Wehebachtalsperre Sicherheitsmanagement Grundwasser 20

21 Wehebachtalsperre 21

22 Untersuchungsgebiet 22

23 Aktuelle Nutzungen Flächenanteile Nutzungsart (ATKIS) Fläche [m²] Anteil [ %] Nadelholz ,14 Laubholz ,03 Grünland ,07 Laub- und Nadelholz ,89 Ackerland ,58 Stehendes Gewässer (Wehebachtalsperre) Fläche gemischter Nutzung (z.t. landwirtschaftliche Betriebe) , ,06 Moor ,97 Wohnbaufläche ,92 sonstige (z.b. Industrie- und Gewerbefläche, Straßen) < 1 Summe ,00 23

24 Wasserschutzgebiet Wehebachtalsperre Anmoorige Böden mit Drainagen, zum Teil flach liegende Steindrainagen Flachgründige bis zu 1 m mächtige Braunerden Pseudogley-Braunerden, im Unterboden von Staunässe beeinflusst Niederschläge: 800 bis 1150 mm Durchschnittliche Temperatur: 9 C Höhenlage: 260 m bis 530 m NN 24

25 Maßnahmen der Kooperation WW/LW Wehe Förderung von Zwischenfruchtanbau, gestaffelt nach Umbruchterminen Förderung von bodennaher Gülleausbringtechnik Nachsaat und Pflege des Grünlandes N-Min Analysen, Standardbodenproben, Humusuntersuchungen, Gülle- und Festmistproben Güllelagerkapazität von mehr als 6 oder 9 Monaten Festmistlagerstätten Silagelagerstätten 25

26 Sicherheitsmanagement Eigeninteresse der WAG-Nordeifel, im Schutzgebiet der Wehebachtalsperre Gefährdungspotenziale und Risiken systematisch zu erfassen Wasserqualität Wehebachtalsperre ist gut, aber an einzelnen Vorflutern nutzungsbedingte Einflüsse erkennbar Fachlicher Rahmen Water Safety Plans (WSP) der WHO-Guidelines Regelwerk des DVGW W101 / W102 W1001 Technisches Sicherheitsmanagement (TSM) 26

27 Leitziele der Risikostudie Die (negativen) Einflussfaktoren auf die Rohwasserqualität und -quantität sollen systematisch erfasst und bewertet werden. Bestehende Gefährdungspotenziale sollen auf dieser Grundlage vermindert und zusätzliche potenzielle Gefährdungen im Schutzgebiet sollen dauerhaft vermieden werden. Die wasserwirtschaftlichen Grundlagen für eine dauerhafte Sicherung der Rohwasserqualität und -quantität sollen übersichtlich und verständlich bereitgestellt werden. 27

28 Begriffsbestimmungen Nutzungsspezifisches Gefährdungspotenzial ergibt sich aus der Schadstoffmenge, die unter den spezifischen Nutzungsbedingungen in den Stoffkreislauf eingebracht wird und der Häufigkeit, mit der diese Schadstoffe in die Umwelt emittiert werden können Empfindlichkeit kennzeichnet die natürliche Empfindlichkeit der Wasserressource durch Boden- und Geländeeigenschaften und Abflussverhältnisse Risikopotenzial ergibt sich aus der Überlagerung des nutzungsspezifischen Gefährdungspotenzials und der Empfindlichkeit am jeweiligen Eintragsort Verschmutzungsrisiko kennzeichnet die Wahrscheinlichkeit, mit der Schadstoffe in das Rohwasser gelangen können und die Höhe der daraus resultierenden möglichen Belastung des Rohwassers 28

29 29 Vorgehensweise Risikoermittlung

30 Aktuelle Nutzungen Quelle: ahu AG 30

31 Altlastenverdachtsflächen 31 44

32 Vorgehensweise unbefestigte Flächen Quelle: ahu AG 32

33 Zuordnung von Gefährdungspotentialen Nutzungstyp Gefährdungspotenzial Landwirtschaftliche und gärtnerische Nutzungen Bemerkung sehr hoch landwirtschaftliche Betriebe Stoffeinträge bei ungeregelter Entwässerung z. B. von Hofflächen, Mistlager, Silagen, Güllebehälter, Reinigung PBSM-Spritzen hoch Ackernutzung Sonderkulturen Pferdekoppeln (Paddocks) Erhöhte Nährstoff- und Schadstoffeinträge durch regelmäßige Düngung und Behandlung mit PBSM Trittschäden mittel Grünland großflächige landw. Brachen (nicht Umbruchsflächen) Nährstoffeintrag durch Düngung, Beweidung und landw. Umbruch, Mikrobiologische Einträge gering extensives Grünland i. d. R. keine zusätzlichen Einträge von Nähr- und Schadstoffen 33

34 Zuordnung von Gefährdungspotentialen Nutzungstyp Forstwirtschaftliche Nutzungen Bemerkung Gefährdungspotenzial sehr hoch hoch mittel Kahlschlag, Windwurf intensiv bewirtschafteter Wald Waldwege unabhängig von der Art des Waldes (Laub-, Misch- und Nadelwald) Stoffeinträge durch Befahren, Erosion gering naturnah bewirtschafteter Wald (zertifiziert FSC, PEFC) Heide Moor Gehölz sonstige naturnahe Freiflächen unabhängig von der Art des Waldes (Laub-, Misch- und Nadelwald) 34

35 Zuordnung von Gefährdungspotentialen Nutzungstyp Industrie und Gewerbe Siedlung und Verkehr Bemerkung Gefährdungspotenzial sehr hoch Gewerbe-/Industriegebiete (Tankstelle, Pelletswerk) Hauptverkehrsstraßen Hohe Schadstoffeinträge durch unsachgemäßen Umgang mit Gefahrstoffen oder bei Unfällen möglich hoch Kerngebiete, Wohngebiete inkl. Straßennetz Schadstoffeinträge bei Starkniederschlagsereignissen oder undichter Kanalisation möglich, Heizölbehälter mittel gering größere Parkplätze Friedhöfe Sportanlagen, Freizeitanlagen Gemeinbedarfsflächen Grünflächen Schadstoffeinträge z. B. bei Starkniederschlagsereignissen möglich, PBSM-Einsatz in der Pflege Schadstoffeinträge durch undichte Kanalisation etc. möglich PBSM-Einsatz bei der Pflege 35

36 Gefährdungspotenzial Quelle: ahu AG 36

37 Schadstofffreisetzungsvermögen Cadmium Blei 37

38 Wahrscheinlichkeit von Zwischenabfluss, Dränagen Empfindlichkeit Quelle: ahu AG 38

39 Ermittlung der Risikopotenziale (1) GIS-technische Überlagerung von Gefährdungspotenzial und Empfindlichkeit halbquantitative Bewertung anhand Verschneidungsmatrix Einstufung des Risikopotenzials potenzieller Stoffausträge durch Zwischenabfluss unter Wald Quelle: ahu AG 39

40 Ermittlung der Risikopotenziale (2) Gefährdungspotenzial (Schadstofffreisetzungsvermögen) + Empfindlichkeit (Wahrscheinlichkeit von Zwischenabfluss) = Cd Risikopotenzial (Auswaschung von Schwermetallen) Quelle: ahu AG 40

41 Maßnahmenkonzept Risikokategorien mit Handlungsbedarf Nutzung ohne ausreichenden Abstand von Gewässern Direkteinträge über Dränagen bei Flächen mit hohem und sehr hohem Gefährdungspotenzial Einzelne Zuflüsse mit Auffälligkeiten Erosion von Ackerflächen Schwermetallgehalte in den Hauptzuflüssen (eher untergeordnet) Begleitendes Monitoring der WAG Reguläre Beprobungsstellen Sonderbeprobung nach Bedarf 41

42 Maßnahmenkonzept (Übersicht 1) Risikopotenzial am Eintragsort Nutzung Ergebnis Monitoring Verifizierung weiterführende Maßnahmen WAG mit Prio Nutzung ohne ausreichenden Abstand von Gewässern Acker- und Grünland, z.t. gemischte Nutzung Nitrat erhöht, z.t. Mikrobiologie erhöht Begehung der Gewässer Gewässerrandstreifen, Einzäunung wieder herstellen Eigentümer hoch Direkteinträge durch Kurzschlüsse zwischen Flächen und Gewässer über Dränagen Acker und Grünland Nitrat erhöht, z.t. Mikrobiologie erhöht Prüfung Drainageneinläufe prüfen, ggf. Auslauf der Dränagen umgestalten, z. B. über Freifläche statt direkt in den Bach Koop LW- WW, Dränverband, UWB hoch Direkteinträge durch Oberflächenabschwemmung Grünland Nitrat erhöht, z.t. Mikrobiologie erhöht Auswertung Monitoring WAG Bedarfsangepasste Gülleausbringung Koop LW- WW mittel 42

43 Maßnahmenkonzept (Übersicht 2) Risikopotenzial am Eintragsort Nutzung Ergebnis Monitoring Verifizierung weiterführende Maßnahmen WAG mit Prio Erosion Acker z.t. Phosphor / Phosphat erhöht Kartierung Umwandlung Acker in Dauergrünland Erosionshemmung durch Hecken und erosionsarme Zuwegung Koop LW-WW Koop LW-WW mittel mittel Erosionsmindernde Bewirtschaftung von Ackerflächen (Direktsaat) Koop LW-WW mittel 43

44 Maßnahmenkonzept (Kartierung Ackerflächen) Bestimmung der ungebremsten Fließstrecken in Gefällerichtung Bestimmung der wirksamen Bodenbedeckung der Fruchtfolgen und Bearbeitungssysteme Kartierung der Erosionsformen und Wassererosionssysteme von der Entstehung bis zu den Sedimentationsbereichen Beurteilung der Rückhaltefunktion zu Nachbarflächen, Gräben, Gewässern und Kartierung der Emissionsbereiche Bestimmung des Fremdwasserzutritts auf die erosionsgefährdeten Flächen Kartierung vorhandener Erosionsschutzmaßnahmen z.b. Hecken 44

45 45 Maßnahmenkonzept (Karte)

46 Gliederung WAG Nordeifel / enwor und die Region Aachen Historie September 1993 Einzugsgebietsmanagement Landwirtschaft, Forst, Besiedlung, Verkehr Sicherheitsmanagement Wehebachtalsperre Sicherheitsmanagement Grundwasser 46

47 Übersicht der WSG

48 Vergleich Vorgehensweise Risikostudie Grundwassergewinnung und Talsperre Talsperre Empfindlichkeit natürliche Empfindlichkeit der Wasserressource durch Boden-, Geländeeigenschaften und Abflussverhältnisse z.b. Erosionsempfindlichkeit Grundwasser Schutzfunktion der grundwasserüberdeckenden Schichten natürlich gegebener Schutz der Wasserressource durch Bodenschichten und ungesättigte Zone oberhalb der Grundwasseroberfläche Nutzungsspezifisches Gefährdungspotenzial ergibt sich aus der Schadstoffmenge, die unter den spezifischen Nutzungsbedingungen in den Stoffkreislauf eingebracht wird und der Häufigkeit, mit der diese Schadstoffe in die Umwelt emittiert werden können Risikopotenzial ergibt sich aus der Überlagerung des nutzungsspezifischen Gefährdungspotenzials und der Empfindlichkeit am jeweiligen Eintragsort Transport im Gewässer bis zur Talsperre Rohwasserverschmutzungsrisiko Grundwasserverschmutzungsrisiko Wahrscheinlichkeit, mit der Schadstoffe in das Grundwasser gelangen können, und Höhe der daraus resultierenden möglichen Belastung des Grundwassers Transport im Grundwasser bis zur Wassergewinnung 48

49 Nutzungsstruktur WSG Hastenrather Graben 49

50 Maßnahmenkonzept WSG Hastenrather Graben 50

51 Nutzungsstruktur WSG Nachtigällchen- Mariaschacht 51

52 Maßnahmenkonzept WSG Nachtigällchen- Mariaschacht 52

53 Fazit (1) Risikoabschätzung basiert auf systematisch zusammengetragenen, naturwissenschaftlichen Grundlagen, Informationen und Bewertungen Sie liefert einen allgemeingültigen und objektiven Rahmen für ein risikobasiertes Schutz- und Managementkonzept zur Risikobeherrschung in WSG bzw. EZG der öffentlichen Trinkwasserversorgung Informationen werden personenunabhängig dokumentiert und somit für eine nachvollziehbare Bewertung verfügbar Priorisierung von Maßnahmen und Effektive Schutzgebietsüberwachung 53

54 Fazit (2) Visualisierung der Ergebnisse für interne und externe Risikokommunikation Austausch und Fachgespräche mit Behörden, Kommunen und anderen Akteuren (Land-, Forstwirtschaft) für einen kontinuierlichen Verbesserungsprozess mit gemeinsamen Festlegungen Stärkung des Multi-Barrieren-Prinzip als Basis einer nachhaltigen und sicheren Trinkwasserversorgung Etabliert und übertragbar auf andere Wassergewinnungen

55 Vielen Dank! 55