Coraz większy niedobór: jak chronić wody gruntowe?
Renaturyzacja rzek jako zabezpieczenie przed powodziami i suszą: woda powodziowa może odpływać na płaskie tereny zalewowe, tam wsiąkać i zasilać wody gruntoweZdjęcie: Peter Fischer/imageBROKER/picture alliance Gleby w wielu miejscach w Niemczech są zdecydowanie zbyt suche. Deszczu brakowało już wiosną, zwłaszcza w marcu. Także miejscami ponadprzeciętne opady w niektórych regionach w kwietniu i maju nie zdołały uzupełnić wilgoci w głębszych warstwach gleby. Pokazuje to aktualny monitor suszy Centrum Badań Środowiskowych im. Helmholtza.
Monachium w Bawarii już wprowadziło ograniczenia w zużyciu wody przez osoby prywatne; nie wolno tam podlewać trawników w ogrodach.
Cenna deszczówka
Po ekstremalnej fali upałów pod koniec czerwca w Europie znów jest bardzo gorąco, a to nie wróży dobrze wodom gruntowym.
Każdy, kto ma ogród i beczkę na deszczówkę, zna tę zasadę: zbierać deszczówkę i używać jej do podlewania, gdy zabraknie deszczu.
Wody gruntowe działają jak gigantyczna beczka na deszczówkę. Powstają, gdy woda wsiąka w ziemię i gromadzi się nad nieprzepuszczalnymi warstwami skał lub gliny w podłożu.
Stanowią one prawie połowę światowych zasobów wody pitnej, zwłaszcza w suchych regionach świata są często jedynym źródłem wody. W Niemczech nawet ponad 70 procent wody pitnej pozyskuje się z wód gruntowych.
Poziom obniża się na całym świecie
Obecnie pobieramy z ziemi coraz więcej wody gruntowej: dziś ponad trzy razy więcej niż 50 lat temu. W rezultacie poziom wód gruntowych się obniża. W wielu regionach, aby dotrzeć do źródła, trzeba wiercić coraz głębsze studnie.
Także w krajach o stosunkowo dużej ilości opadów, takich jak Niemcy, poziom wód gruntowych w niektórych regionach wyraźnie spada Przyczynami są zmiany klimatu, powodujące częstsze okresy suszy, oraz coraz intensywniejsze wykorzystywanie zasobów. Jednak tylko wtedy, gdy wystarczająca ilość opadów wsiąka w glebę, zasoby wód gruntowych mogą się ponownie uzupełnić.
Jeśli pobiera się więcej wody, niż może się odtworzyć, mówi się o nadmiernej eksploatacji wód gruntowych. Ponad dwa miliardy ludzi i 40 procent światowej produkcji rolnej jest uzależnionych od nadmiernie eksploatowanych zasobów wód gruntowych.
Zmiany klimatyczne pogłębiają ten problem, ponieważ w wielu regionach deszcze występują rzadziej. A podczas ulewnych opadów gleba nie jest w stanie wchłonąć wystarczającej ilości wody. Ponadto coraz więcej powierzchni jest uszczelnionych. W rezultacie znaczna część wody deszczowej spływa po powierzchni, zamiast wsiąkać do wód gruntowych. A przecież właśnie tę wodę można by zbierać, aby wykorzystywać ją w okresach suszy.
Ukierunkowane magazynowanie
Zespół badawczy pod kierownictwem hydrogeologa Thomasa Baumanna z Uniwersytetu Technicznego w Monachium (TUM) opracował w tym celu instalację pilotażową. Instalacja do „inteligentnego magazynowania wody deszczowej” (Smart Storm Water Storage) znajduje się na pagórkowatym terenie uprawy chmielu, około 60 kilometrów na północ od Monachium.
W tym regionie podczas ulewnych deszczy często dochodzi do powodzi. Jednocześnie wykorzystuje się tam duże ilości wód gruntowych – jako wodę pitną i do nawadniania. „Naszym pomysłem było połączenie ochrony przeciwpowodziowej z zabezpieczeniem przed suszą” – mówi inżynierka środowiska Lea Augustin z TUM.
Podczas ulewnych deszczy woda jest najpierw gromadzona w zbiorniku retencyjnym. Następnie oczyszczana, a substancje szkodliwe i zawieszone są z niej usuwane. Potem czysta woda jest wprowadzana do wód gruntowych za pośrednictwem tzw. studni infiltracyjnej. Poziom wód gruntowych wzrasta. Później wodę tę można ponownie wydobywać za pomocą studni i wykorzystywać.
Wody gruntowe nie parują
Także stolica Namibii, Windhuk, w ukierunkowany sposób wykorzystuje wody gruntowe. Miasto leży na suchej wyżynie. Deszcz pada tam rzadko. Już pod koniec lat 60. XX wieku wody gruntowe uznano za nadmiernie eksploatowane.
Windhuk był jednym z pierwszych miast na świecie, które zaczęły oczyszczać ścieki w taki sposób, aby można je było wykorzystywać jako wodę pitną . Dzieje się tak od 1968 roku.
Od 2002 roku działają też studnie infiltracyjne. Kierują one oczyszczoną wodę do podłoża. Woda ta pochodzi ze zbiorników zaporowych, położonych częściowo w odległości setek kilometrów, oraz z oczyszczonych ścieków.
Zaleta: pod ziemią woda prawie nie paruje. Dzięki temu straty są mniejsze niż w przypadku otwartych zbiorników. Istniejące źródła wody są wykorzystywane bardziej efektywnie.
Kalifornia: kluczowa strategia
Na całym świecie istnieją również inne metody ukierunkowanego zasilania wód gruntowych. Termin techniczny na to brzmi „Managed Aquifer Recharge”, w skrócie MAR.
Na przykład nadmiar wody deszczowej lub powodziowej jest kierowany do rowów albo dużych zbiorników. Stamtąd powoli wsiąka w glebę. Metoda ta jest tańsza niż instalacje techniczne, ale wymaga dużo miejsca. Ponadto dotarcie wody do wód gruntowych trwa dłużej.
Takie zbiorniki infiltracyjne znajdują się w wielu miejscach na świecie, także nad rzeką San Gabriel w aglomeracji Los Angeles w dotkniętym suszą amerykańskim stanie Kalifornia.
– Postrzega ona zasilanie wód gruntowych jako kluczową strategię radzenia sobie z ekstremalnymi zjawiskami pogodowymi spowodowanymi zmianami klimatu – poinformował DW w odpowiedzi na zapytanie stanowy urząd gospodarki wodnej. Według danych stanowego urzędu gospodarki wodnej tylko w 2023 roku ponad 4,1 miliona akrostop – czyli ponad pięć miliardów metrów sześciennych wody – zostało w sposób ukierunkowany wprowadzonych do warstw wodonośnych.
Zalewanie pól
Kolejną możliwością jest celowe zalewanie terenów rolniczych w przypadku zagrożenia powodziowego. W ten sposób woda powodziowa może zostać przechwycona i skierowana do wód gruntowych. Zaletą tego rozwiązania jest to, że po wsiąknięciu wody tereny te mogą być nadal wykorzystywane przez rolników.
Ponieważ pola uprawne i pastwiska stanowią około 40 procent powierzchni lądowej na świecie, metoda ta ma ogromny potencjał. Działa jednak tylko w określonych warunkach. Rośliny nie mogą zostać uszkodzone. Ponadto do wód gruntowych nie mogą przedostać się żadne substancje szkodliwe ani patogeny pochodzące z wody powodziowej. To utrudnia wdrożenie tej metody.
Renaturyzacja rzek
Pomóc może także sama natura. Kiedy rzeki są renaturyzowane, zyskują więcej przestrzeni. Podczas powodzi mogą się rozlewać. Powstają płytkie odnogi i sadzawki.
Obszary te przechwytują wodę powodziową . Jednocześnie część wody wsiąka w glebę. Mikroorganizmy występujące na terenach zalewowych filtrują ją. W ten sposób wody gruntowe są uzupełniane i oczyszczane. Jednocześnie zmniejsza się ryzyko szkód powodziowych.
Pozyskiwanie z rzek lub jezior
W Niemczech woda pitna jest często pozyskiwana pośrednio z rzek. Odbywa się to poprzez tzw. filtrację brzegową. Studnie znajdują się wówczas w pobliżu rzek lub jezior. Gdy wypompowuje się stamtąd wodę gruntową, powstaje podciśnienie. Woda z rzeki napływa w jej miejsce. Po drodze przez grunt jest naturalnie filtrowana. Ponad połowa berlińskiej wody pitnej pochodzi z tego procesu.
Także jazy infiltracyjne kierują wodę rzeczną do wód gruntowych. Są to przeszkody w korycie rzeki, które zmniejszają prędkość przepływu lub na pewien czas spiętrzają wodę w rzece. Gdy woda płynie wolniej, większa jej ilość może wsiąknąć w grunt.
W suchych regionach, takich jak Kenia, w tym celu w kilku miejscach wzdłuż biegu rzeki buduje się małe tzw. tamy piaskowe. Mają one zatrzymywać piasek, który rzeki transportują w porze deszczowej. Powstająca w ten sposób przy tamach warstwa piasku służy jako dodatkowa warstwa wodonośna: przez przestrzenie między ziarnami piasku woda może szybko wsiąkać do wód gruntowych i jest dodatkowo filtrowana.
Ze studni położonych w dolnym biegu rzeki woda gruntowa jest następnie wydobywana na powierzchnię również w okresach suszy. Także w tym przypadku dzięki magazynowaniu wody w gruncie straty spowodowane parowaniem są znacznie mniejsze niż w przypadku magazynowania naziemnego. Korzystają na tym nie tylko ludzie i zwierzęta. Także roślinność odradza się, gdy podnosi się poziom wód gruntowych.
Artykuł ukazał się pierwotnie na stronach Redakcji Niemieckiej DW .