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Ermittlung des Steuerungspotenzials für ein ökologisches Grundwasser-Entnahmemanagement der Stadtwerke Karlsruhe

Determination of the spatiotemporal potential for develo** an ecological groundwater withdrawal management plan

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Zusammenfassung

Die ökologisch nachhaltige Bewirtschaftung von Grundwasservorkommen zum Schutz grundwasserabhängiger Ökosysteme ist gesetzlich vorgeschrieben. In der aktuellen Genehmigungspraxis werden Grundwasserentnahmen hinsichtlich ihrer Umweltwirkungen bislang isoliert bewertet, auch wenn bei größeren Wasserversorgern durch den von außen vorgegebenen Wasserbedarf die Entnahmemengen der einzelnen Wassergewinnungsanlagen voneinander abhängig sind. Im Rahmen der Konzeption eines ökologischen Entnahmemanagements für die Wasserwerke der Stadt Karlsruhe wurden mehrere Arbeitsschritte durchgeführt: (1) Aufbau eines regionalen numerischen instationären Grundwasserströmungsmodells, das die einzelnen, sich hydraulisch beeinflussenden Wasserwerke mit ihren Einzugsgebieten beinhaltet; (2) Ermittlung wasserrechtlich, technisch und hygienisch abgesicherter Minimalentnahmen, die in der Praxis realisierbar sind; (3) Ermittlung des raum-zeitlichen Steuerungspotenzials mittels Simulationsstudien des Wirkraums eines ökologischen Entnahmemanagements. Da das Wasserdefizit, das aus Förderreduzierungen eines Wasserwerks resultiert, auf andere Wasserwerke verteilt werden muss, können ökologische Verbesserungen an einem Ort mit ökologischen Verschlechterungen anderenorts einhergehen. In auf den Ergebnissen aufbauenden Arbeiten wird die hydroökologische Vulnerabilität des Bewirtschaftungsgebiets beschrieben und ein Verfahren zur ökologischen Bewertung unterschiedlicher Entnahmeszenarien entwickelt.

Abstract

To protect groundwater-dependent ecosystems against degradation, an ecologically sustainable management plan for groundwater resources is required by law. In the current licensing practice, groundwater withdrawals are assessed separately with regard to their environmental impacts, even if the operating modes of many different waterworks of large water suppliers have a hydraulic effect on each other. To develop a concept for develo** an ecological withdrawal management plan for the waterworks of the city of Karlsruhe, several steps were carried out: (1) Development of a transient numerical finite element groundwater model, which includes all waterworks with their hydraulically connected catchment areas, (2) Identification of minimum water withdrawal rates, which are acceptable legally, technically and with respect to water quality, and which can be realized in practice, and (3) Determination of the spatiotemporal operating potential by means of simulation studies. This operating potential has been described for each waterworks in scale and range, so that the effective area of an ecological withdrawal management plan can be identified. As the water deficit resulting from withdrawal reductions in a waterworks needs to be distributed to other waterworks, environmental improvements in one location may be accompanied by environmental degradation elsewhere.

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Geographie und Geoökologie, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Kaiserstraße 12, 76131, Karlsruhe, Deutschland

    Tobias Wirsing

  2. Stadtwerke Karlsruhe GmbH, Daxlander Str. 71, 76185, Karlsruhe, Deutschland

    Dirk Kühlers, Matthias Maier, Michael Schönthal & Karl Roth

  3. Institut für Angewandte Geowissenschaften, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Kaiserstraße 12, 76131, Karlsruhe, Deutschland

    Nico Goldscheider

Authors
  1. Tobias Wirsing
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  2. Dirk Kühlers
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  3. Matthias Maier
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  4. Michael Schönthal
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  5. Karl Roth
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  6. Nico Goldscheider
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Wirsing, T., Kühlers, D., Maier, M. et al. Ermittlung des Steuerungspotenzials für ein ökologisches Grundwasser-Entnahmemanagement der Stadtwerke Karlsruhe. Grundwasser 23, 219–232 (2018). https://doi.org/10.1007/s00767-018-0398-z

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