Neues Frühwarnsystem für Quellwasserverschmutzung in Jordanien

Im Rahmen des BMBF-Projektes SMART-MOVE entwickelte Disy zusammen mit Projektpartnern ein Frühwarnsystem für die Quellwasserverschmutzung. Das neue System hilft den jordanischen Wasserbehörden, die Versorgungssicherheit zu verbessern.

Fließend sauberes Trinkwasser aus dem Hahn ist für uns eine Selbstverständlichkeit. In Jordanien hingegen ist die sichere Trinkwasserversorgung keine Normalität: Ein beträchtlicher Anteil der Wasserversorgung basiert auf Grundwasserressourcen, die in Quellfassungen und Brunnen gefördert werden. Niederschläge gibt es vor allem im Winterhalbjahr in den semiariden Höhenlagen der Seitentäler des unteren Jordanflusses. In den stark verkarsteten Kalksteinen der steilen Wadis ist die Wasserdurchlässigkeit hoch und Regenfälle führen zum raschen Anstieg der Quellschüttungen. Dabei kommt es aber immer wieder zu Kontaminationen des Quellwassers mit gesundheitsgefährdenden Keimen.

Diese Problematik tritt insbesondere im ca. 200 km² umfassenden Wadi Shueib auf, in welchem vier regional wichtige Quellen zur Versorgung der nahegelegenen Städte As-Salt und Fuheis genutzt werden. Verursacht durch die unzureichende und teils marode Abwasserinfrastruktur sowie die hohe Wasserwegsamkeit der Karstaquifere kommt es hier nach Regenfällen in unregelmäßigen Abständen zu Kontaminationen, was zur Folge hat, dass in diesen Zeiträumen das Wasser für die lokale Trinkwasserversorgung unbrauchbar wird.

Leider lässt sich die Verschmutzung an den Quellfassungen nicht verlässlich automatisiert monitoren und die Beprobung mit anschließender Laboranalyse verursacht in kritischen Situationen einen erheblichen Zeitverzug. Dadurch entsteht bei den jordanischen Behörden eine hohe Unsicherheit bezüglich der Nutzbarkeit der Quellen mit der Folge, dass die Trinkwassergewinnung immer wieder für längere Zeiträume stillgelegt wird.

Durch Zeitreihenanalysen mehrjähriger Messwertstrecken konnte das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) eine robuste empirische Korrelation zwischen Niederschlagsereignissen, dem akuten Anstieg von Trübungs- und Leitfähigkeitswerten und einer zeitlich darauffolgenden E.Coli-Verschmutzung in den Quellschüttungen im Wadi Shueib feststellen. Der Clou dabei ist, dass die beiden Parameter Trübung und Leitfähigkeit heutzutage verlässlich mit automatischen Messsonden in hoher Taktung gemessen werden können. Diese Erkenntnis ist die Basis für das von Disy, KIT und SEBA Hydrometrie gemeinsam entwickelte Frühwarnsystem für Quellwasserverschmutzung.

Für dieses neue System messen zwei Regensammler und vier Monitoring-Sonden im Minutentakt den Niederschlag sowie die Trübung und die Leitfähigkeit in den Quellschüttungen. Die Daten der unterschiedlichen Stationen werden telemetrisch übermittelt und über von Disy entwickelte Schnittstellen in einer gemeinsamen Monitoring-Datenbank zusammengeführt. Dabei wird jeder neu eingehende Messwert automatisch über eine Datenanalyse-Strecke verarbeitet, welche das aktuelle Risiko-Signal für die Quellwasserverschmutzung jeder einzelnen Quelle kontinuierlich erzeugt.

Sobald das Risiko-Signal einen definierten Grenzwert überschreitet, sendet das System eine Warnmeldung per E-Mail an die zuständige Wasserversorgungsbehörde. Diese E-Mail weist darauf hin, dass die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer bakteriellen Kontamination einen hohen Wert erreicht hat, und gibt dem Empfänger außerdem einen Link auf ein mit Cadenza Web umgesetztes Monitoring-Portal. Über diesen Link lassen sich weitere Informationen abrufen und die aktuellen Messwerte können mithilfe von Tabellen und Diagrammen ermittelt und weiter analysiert werden.

Mit diesem Frühwarnsystem, das seit Anfang 2018 für das Wadi Shueib im Probebetrieb ist, kann die Verschmutzung im Quellwasser nicht verhindert werden. Doch weil sich durch den Einsatz des Frühwarnsystems der Zeitaufwand für die Informationsübermittlung deutlich reduziert, kann die Reaktionszeit der Wasserversorger von bisher einem Tag jetzt auf nur noch 15 Minuten verkürzt werden. Für die jordanischen Behörden bedeutet das einen großen Fortschritt bei der Versorgungssicherheit mit den knappen Wasserressourcen.

Das System wurde bei der offiziellen Einweihung im April 2018 von den Vertretern der Water Authority of Jordan als außerordentlicher Erfolg begrüßt. Sollte sich das Frühwarnsystem im weiteren Probebetrieb bewähren, besteht außerdem die Aussicht, das System über das Wadi Shueib hinaus in weitere Wasserversorgungsgebiete in Jordanien auszudehnen.