TZ Vietnam: Verbesserung des Grundwasserschutzes im Mekong-Delta

Beitrag zum Projekt:

Vietnam - Verbesserung des Grundwasserschutzes - Küstenzonenmanagement IV

Hintergrund:
Das rund 39.000 km² große Mekong-Delta ist Heimat für 17,5 Millionen Menschen und ein Schwerpunktgebiet der Landwirtschaft in Vietnam (vor allem Reis, aber auch Fisch, Shrimps, Gemüse). Es ist geprägt durch die beiden Hauptarme des Mekong, Hau (Bassac, rechter Seitenarm) und Tien (Hauptarm des Mekong) und ein weitverzweigtes Kanalnetz, das zur Bewässerung und als Transportweg dient. Die Geländehöhe beträgt meist nur wenige Meter, sodass das Gebiet überflutungsanfällig ist. Der Gezeiteneinfluss reicht weit ins Landesinnere hinein.

Übersicht über die Grundwasserleiter und -hemmer im südwestlichen Mekong-Delta Quelle: BGR

Die seit dem Miozän in mehreren Transgressionszyklen abgelagerten Lockersedimente bilden eine im Zentralbereich bis zu 700 m mächtige Abfolge von bis zu vierzehn Grundwasserleitern und -hemmern, die zu den westlichen und östlichen Rändern ausdünnt. Die Mächtigkeiten variieren, und die Hemmer halten nicht durchgängig aus, sodass hydraulische Verbindungen zwischen den Grundwasserleitern existieren. Die beiden oberen Grundwasserleiter sind weitestgehend versalzen, aber auch in den tieferen Grundwasserleitern finden sich versalzene Gebiete, und dies auch landeinwärts, sodass die Versalzung nicht allein auf rezente Meerwasserintrusion zurückgeführt werden kann, sondern bereits syngenetisch (d. h. zu derselben Zeit wie die Ablagerung der Sedimente) angelegt ist, bzw. aus den Meeresspiegeländerungen während des Pleistozäns resultiert.

Karte des Mekong-Deltas mit den Schwerpunktprovinzen Soc Trang, Ca Mau and Bac Lieu Quelle: BGR

Wegen des hohen Wasserbedarfs von Bevölkerung und Landwirtschaft wird das Grundwasser intensiv genutzt, insbesondere in den Gebieten fern der Flussarme und nahe der Küste, wo das Oberflächenwasser kaum nutzbar ist. In den Grundwassermessstellen in den urbanen Zentren sind die Grundwasserspiegel in den letzten 25 Jahren um 5 - 20 m, teilweise bis 30 m gefallen. Dies führt zum zusätzlichen Absinken der Landoberfläche (Subsidenz) und zur potenziellen Intrusion von Salzwasser in die genutzten Grundwasserleiter. Da das Grundwassermessnetz nicht sehr dicht und auf die Provinzhauptstädte fokussiert ist, ist die Situation in den ländlichen Gebieten schwierig einzuschätzen.

Gemeinsam mit dem Projektpartner, dem National Center for Water Resources Planning and Investigation (NAWAPI), wurden drei der südlichsten Provinzen Vietnams im Mekong-Delta als Pilotgebiete ausgewählt: Soc Trang (Untersuchungsschwerpunkt in Phase II von 2012 - 2014), die Provinz Ca Mau (Untersuchungsschwerpunkt in Phase III seit 2015) und Bac Lieu (seit Ende 2020).

Anhand von vier Handlungsfeldern wurden zentrale und lokale Umweltbehörden bei der Umsetzung des Grundwasserschutzes und -managements unterstützt.

1) Stärkung von Provinzbehörden in der Umsetzung regulatorischer Vorgaben

Leitfäden und Fallstudien:
Das Umweltministerium hat in den letzten Jahren einige neue Vorschriften zum Grundwassermanagement erlassen. Die Umsetzung in den Provinzen mit den dortigen Umweltbehörden (DONRE) steht aber noch am Anfang. Das Projekt "Improvement of Groundwater Protection in Vietnam (IGPVN)" hat für die Provinz Ca Mau und Bac Lieu je drei Leitfäden für die lokalen Behörden, Unternehmen und die Brunnenbesitzer entwickelt und diese mit Schulungen begleitet. Das Projekt hat außerdem ein Inventar über die gesetzlichen Regelungen in Vietnam erstellt (Hanh, 2021).

Das Projekt hat für die Provinz Ca Mau drei Leitfäden zum Grundwassermanagement für die lokalen Behörden und für Brunnenbesitzer entwickelt und diese mit Schulungen begleitet Das Projekt hat für die Provinz Ca Mau drei Leitfäden zum Grundwassermanagement für die lokalen Behörden und für Brunnenbesitzer entwickelt Quelle: BGR

Machbarkeitsstudie:
Eine neue Verordnung (Circular 24/2016/TT-BTNMT) schreibt vor, dass alle Produktionsbrunnen mit einer Förderrate von > 10 m³/Tag eine Grundwasserschutzzone von mindestens 20 m um den Brunnen ausweisen sollen. Bei der Auswertung des Brunnenkatasters (Hanh & Steinel, 2021) zeigte sich, dass dies in vielen Fällen durch die enge Bebauung erschwert ist und gangbare Lösungen gefunden werden müssen. Das Hauptaugenmerk sollte hier auf dem Schutz des Brunnenkopfes liegen und das IGPVN-Projekt hat hierzu zwei Demonstrationsanlagen erstellt.

Demonstrationsmodell zum Brunnenkopfschutz: Vorher (links) und nachher (rechts) mit Betonkonstruktion, Grundwasserstandsüberwachungsrohr, Wasserversorgungsleitung mit Entnahmezähler, Zaun, Infotafel zum Brunnen sowie Infotafel zur Grundwasserschutzzone Demonstrationsmodell zum Brunnenkopfschutz: Vorher (links) und nachher (rechts) mit Betonkonstruktion, Grundwasserstandsüberwachungsrohr, Wasserversorgungsleitung mit Entnahmezähler, Zaun, Infotafel zum Brunnen sowie Infotafel zur Grundwasserschutzzone Quelle: BGR

Status zum Grundwassermonitoring in Ca Mau:
Diese Studie wurde erstellt, um (1) das DONRE bei der Erstellung eines Grundwassermonitoringplans zu unterstützen, damit dieser von der Provinzregierung genehmigt und finanziert wird; (2) die aktuellen rechtlichen Grundlagen in der Provinz zusammenzustellen; (3) den aktuellen Status in Ca Mau zu erfassen und (4) Empfehlungen zur Verbesserung des Grundwassermonitorings abzugeben (Hanh & Steinel, 2021).

2) Erhebung von Informationsgrundlagen zu Grundwasserressourcen und im Aufbau von Messnetzen

Tracerversuch mit Fluoreszein Quelle: BGR

Messstellengruppe für hydrogeologische Untersuchungen:
Am Rande der Stadt U Minh (Provinz Ca Mau) wurde im Juli/August 2016 eine Gruppe von fünf Grundwassermessstellen errichtet. Es wurden Wasserproben entnommen, ein Stufenpumpversuch sowie ein Tracerversuch durchgeführt (Stöckl et al., 2017). Die Ergebnisse (Pechstein et al., 2018) zeigten, dass Leckagen und hydraulische Heterogenität eine wesentliche Rolle bei dem Strömungsverhalten des Grundwassers und der Verteilung der Salinität spielen könnten. Aufgrund des Grundwasseralters von mehr als 45.000 Jahren wird das Grundwasser als fossil angesehen und die Grundwasserentnahmen sind somit nicht nachhaltig.

Brunnenkataster in der Stadt Ca Mau Quelle: BGR

Brunnenkataster und Datenbank:
In der Provinz Ca Mau wurde in 2018/2019 eine umfangreiche Aufnahme lizensierter Entnahmebrunnen durchgeführt. Die vorhandenen Brunnenlizenzen wurden digital erfasst, mit eindeutigen Identifikationsnummern versehen, im Gelände mit einem digitalen KoBo-Tool aufgenommen und falls möglich der Wasserstand und Salzgehalt gemessen. Die Ergebnisse wurden in eine angepasste Datenbank übertragen, die es erlaubt, sowohl Lizenzen als auch Überwachungsdaten zu verwalten und zu visualisieren, und damit auch die Vergabe von neuen Entnahmelizenzen erleichtert (Renck et al., 2021). Die Datenbank der Produktionsbrunnen wurde in der Provinz Bac Lieu in einer verbesserten Version mit mehr Funktionalitäten repliziert. Ein Training zur Brunneninspektion hat das DONRE Bac Lieu mit dem nötigen Wissen ausgestattet, um ebenfalls eine Aufnahme der lizensierten Produktionsbrunnen durchzuführen (Manh & Tham, 2021).

Telemetrische Grundwasserstandsmessungen:
In der vorherigen Projektphase III wurden in den Provinzen Ca Mau (Stadt U Minh) und Soc Trang mehrere Grundwassermessstellen errichtet. Diese wurden mit telemetrischen Datenloggern ausgestattet und erleichtern damit den Behörden die Kontrolle der Grundwasserstände sowie die Anbindung an lokale und nationale Datenbanken. In Bac Lieu wurden vier Forschungsbrunnen rehabilitiert und ebenfalls mit telemetrischen Datenloggern ausgestattet.

Grundwasserentnahmen pro GW-Leiter Quelle: BGR & NAWAPI

Studie zu lizensierten Grundwasserentnahmen:
Die Kenntnis von Menge und Ort der Grundwasserentnahmen ist ein wesentlicher Bestandteil und eine gesetzliche Anforderung für die Bewirtschaftung der Grundwasserressourcen im Mekong-Delta, wo die Neubildung von Grundwasser als begrenzt angesehen wird. Da sich die Grundwasserentnahmen von Jahr zu Jahr ändern und regelmäßig aktualisiert werden müssen, sind eine statische Karte oder große Tabellen, die den Entnahmestatus zu einem bestimmten Zeitpunkt darstellen, für die Aufgaben des Grundwassermanagements nicht ausreichend. Das IGPVN-Projekt hat eine Reihe von Grundwasserentnahmekarten (Steinel & Seeger, 2021) entwickelt, die auf den lizenzierten Entnahmen von 2017 basieren und virtuelle Layer in QGIS verwenden. Diese Karten können dann leicht mit den neuesten Entnahmedaten aktualisiert werden, die alle 5 Jahre veröffentlicht werden.

Grundwassergleichenkarte Quelle: BGR & NAWAPI

Studie zu Grundwasserständen und -trends:
Messungen des Grundwasserstands sind der häufigste Parameter für hydrogeologische Interpretationen. Das IGPVN-Projekt untersuchte die langfristigen Trends von 118 Überwachungsbrunnen (Steinel & Post, 2021), erstellte Grundwassergleichenkarten von 234 Stationen für April 2020 (Dersch & Steinel, 2021) und betrachtete auch saisonale und tägliche Trends für die IGPVN-Messstellen in U Minh, Provinz Ca Mau (Hanh & Steinel, 2021). Grundwasserentnahmen haben das regionale Strömungssystem erheblich verändert sowie laterale und vertikale Strömungen induziert.

Trend des mittleren Grundwasserstands Quelle: BGR

Die Grundwasserstände im Mekong-Delta sind für alle Grundwasserleiter mit Ausnahme des obersten holozänen Grundwasserleiters gesunken, wobei die unteren Grundwasserleiter (Pliozän und Miozän) eine schnellere Absenkungsrate aufweisen (0,46-0,49 m/Jahr) als die oberen (Pleistozän) Grundwasserleiter (0,16-0,33 m/Jahr). Unterschiede in den jährlichen Schwankungen der Grundwasserstände korrespondieren mit feuchten und trockenen Jahren, und zeigen damit den steigenden Bedarf an Grundwasser in Dürrejahren an.

3D-Modell der Ca Mau-Halbinsel Quelle: BGR

Übersicht über die Grundwasserleiter und -hemmer im südwestlichen Mekong-Delta:
Ein wesentliches Problem für eine nachhaltige Grundwasserressourcenbewirtschaftung ist der teilweise unzureichende hydrogeologische Kenntnisstand. Auf regionaler Skala liegen Informationen vor, die aber nicht detailliert genug sind, um das Grundwassersystem auf lokaler Ebene ausreichend zu verstehen. Für die Ca Mau-Halbinsel wurden vorhandene zuverlässige Bohrprofile ausgewertet, die Schichten den 14 hydrogeologische Einheiten zuordnet und dann interpoliert. Das entstandene 3D-Modell (Tam & Steinel, 2021) hat verschiedene Managementfunktionen. Der Zusammenhang von Subsidenz und Mächtigkeit der Tonschichten wurde damit ebenfalls untersucht.

IGPVN-Salinitätskarte Quelle: BGR & NAWAPI

Salinitätskarten:
Die Daten aus der Brunnenaufnahme sowie weiterer Quellen für die Provinz Ca Mau wurden gesammelt und analysiert, um detaillierte Salinitätskarten für die wichtigsten Grundwasserleiter zu erstellen (Manh & Steinel, 2021). Hierbei spielt das 3D-Modell eine wichtige Rolle bei der Zuordnung der Daten zu den Grundwasserleitern. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Heterogenität der Daten, aber es haben sich einige vertikale und regionale Muster ergeben.

Hydrogeochemische Probenahmekampagne:
Eine Grundwasserprobenahmekampagne an 120 nationalen Grundwassermonitoringbrunnen wurde durchgeführt um die hydrogeochemischen Eigenschaften und die Altersverteilung zu untersuchen, um Rückschlüsse auf hydrogeochemische Prozesse, die Grundwasserneubildung, Leckagen zwischen Grundwasserleitern und den Ursprung des Salzgehalts zu ziehen (Steinel et al., 2021). Ein Feldprotokoll (Steinel, 2021) wurde bereitgestellt und eine Schulung vor Ort wurde durchgeführt. Alle Proben wurden auf Haupt- und Nebenionen sowie stabile Isotope analysiert und 88 Proben wurden unter Verwendung der Radiokohlenstoffmethode mit Beschleuniger-Massenspektrometrie (AMS) datiert. Die hydrogeochemische Modellierung und Interpretation der Ergebnisse läuft noch.

3) Überführung der Erkenntnisse in Entscheidungsgrundlagen für die wasserwirtschaftliche Planung und Trinkwasserversorgung

Beispiel eines Szenarios Quelle: Schmidt, 2020

Grundwasserregulierung:
Das Dekret 167/2018/NĐ-CP soll die Nutzung von Grundwasser begrenzen, um sinkenden Grundwasserspiegeln, Versalzung, Landabsenkung und Grundwasserverschmutzung entgegenzuwirken. Die Kriterien für die Ausweisung von Grundwasserentnahmeverbotszonen sind allerdings teilweise nur unzureichend definiert oder es sind nicht genügend Daten dazu vorhanden, sodass es für die lokalen Behörden schwierig ist, alle Kriterien zu berücksichtigen. In Zusammenarbeit mit dem ViWaT-Planning-Forschungsvorhaben und mithilfe einer interaktiven Software konnten verschiedene Szenarien für die Soc Trang Provinz dargestellt werden, um die Auswirkungen der einzelnen Faktoren zu beurteilen (Schmidt, 2020).

Landabsenkungsraten im Mekong-Delta Quelle: Neussner, 2019

Landabsenkung:
Bei fortschreitender Landabsenkung von teilweise mehreren cm pro Jahr und gleichzeitigem Meeresspiegelanstieg könnte das niedrig gelegene Mekong-Delta Gefahr laufen, großflächig überflutet zu werden. Zur besseren Bewertung dieser Lage haben das IGPVN-Projekt und die Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) im Jahr 2019 das europäische Erdbeobachtungsprogramm Copernicus zur Erstellung des ersten delta-weiten INSAR-Datensatzes aktiviert (https://emergency.copernicus.eu/mapping/list-of-components/EMSN062). Der Datensatz umfasst mehr als 750.000 Punkte und Zeitreihen von 2014 bis 2019 und wurde bereits in mehreren Studien zur Landabsenkung und deren Ursachen, wie z. B. Grundwasserentnahmen, genutzt und bei relevanten Akteuren verbreitet. Für die Provinzen wurden Detailkarten erstellt.

4) Bewusstseinsbildung von Grundwassernutzern und Entscheidungsträgern sowie der Vernetzung von Forschung und Grundwasserwirtschaft

Die Bewusstseinsbildung ist eng mit Aktivitäten der anderen Handlungsfelder verzahnt. In den Provinzen wurde dies vor allem durch Schulung und Einbindung von Fach- und Funktionskräften der Partner- und Mittlerorganisationen erreicht. An der Brunnenaufnahme in Ca Mau waren z. B. über 110 Mitarbeiter des Department of Natural Resources and Environment (DONRE), von Sub-DONREs und von Kommunen beteiligt. Auch die Entwicklung und Verbreitung der Guidebooks erfolgt unter Federführung der DONREs.

Konferenzen wie die "Vietnam Water Week (VACI)" und die "Mekong Delta Konferenz" im Juni 2019 sowie Fachworkshops wie z. B. zum Grundwasserinformationssystem (mit MONRE) und zu Subsidenz (mit GIZ) wurden zur horizontalen und vertikalen Verbreitung von Erfahrungen und Fachergebnissen in Linienbehörden und Provinzen genutzt.

Partner: National Center for Water Resources Planning and Investigation (NAWAPI)

Projekt: Projekt-Webseite "Improvement of Groundwater Protection in Vietnam (IGPVN)"

Literatur:

Fachberichte