KONTAKT
Standortwahl für ein Versickerungsbecken – Central Valley, Kalifornien
TEM-FALLSTUDIE ● Kalifornien, 2024
01 – Die Herausforderung
Das Central Valley liefert 40 % der landwirtschaftlichen Produktion der USA – und der Grundwasserspiegel dort sinkt von Jahr zu Jahr, um mit der Nachfrage Schritt zu halten.
Das trockene Mittelmeerklima des Tals ermöglicht zwar den ganzjährigen Ackerbau, jedoch nur durch intensive Grundwasserentnahme, wodurch der Grundwasserspiegel stetig sinkt und sowohl die Verfügbarkeit als auch die Qualität des Wassers gefährdet werden. Die gesteuerte Grundwasseranreicherung (MAR) – also die Speicherung von Wasser im Untergrund für den späteren Gebrauch – ist eine Möglichkeit, diesen Rückgang umzukehren. Sie funktioniert jedoch nur, wenn das Einzugsgebiet an einer Stelle liegt, an der der Boden das Wasser tatsächlich schnell aufnehmen kann, was von der Oberfläche aus nicht zu erkennen ist.
02 – Der Kontext
Eine tTEM -Untersuchung zur Ermittlung des optimalen Standorts für ein Infiltrationsbecken zur kontrollierten Grundwasseranreicherung auf einem Acker im Central Valley in Kalifornien.
PARTNER-
Geophysical Imaging Partners (GIP)
LAND
Vereinigte Staaten, Nordamerika
ZUM GELÄNDE
Sand, Kies, Schwemmland auf Ackerflächen
FIELD DAYS
<1
TECHNOLOGIE-
tTEM
JAHR
2024
Die Felduntersuchung und die geophysikalische Auswertung wurden von Geophysical Imaging Partners (GIP) durchgeführt.
03 – Die Lösung
Bodengebundene Messung transienter elektromagnetischer Felder
GIP hat das gesamte Feld mithilfe von tTEM kartiert und dabei durchgehende Widerstandsprofile anstelle von vereinzelten Sondierungen erstellt – was in diesem Fall von entscheidender Bedeutung war, da die Auswahl des richtigen Infiltrationsstandorts einen Vergleich der Untergrundzusammensetzung über das gesamte Feld hinweg erforderte und nicht nur die Überprüfung einer Handvoll einzelner Stellen.
Methodik
01
Planung von Erhebungen
Parallel zueinander wurden über das gesamte Feld hinweg Erfassungslinien mit einem Abstand von 15 Metern und einer Länge von jeweils 800 Metern geplant.
02
tTEM-Erfassung
Das gesamte Gebiet wurde von GIP in weniger als einem Tag Datenerhebung kartiert.
03
Auswertung der spezifischen Widerstandsfähigkeit
Die Ergebnisse wurden in eine einfache Farbskala umgewandelt – Dunkelblau/Grün für niedrige Widerstandsfähigkeit, Rot/Violett für hohe Widerstandsfähigkeit, wobei die höchsten Werte auf sand- und kiesreiche Zonen hinweisen, die sich ideal für die Versickerung eignen.
04
Standortauswahl und Kreuzvalidierung
Das Becken befand sich in der Zone mit dem höchsten spezifischen Widerstand. Diese Erkenntnis wurde durch Luftbilder unabhängig bestätigt: In demselben Gebiet mit hohem spezifischem Widerstand waren sichtbar trockenere, weniger dichte Pflanzen zu erkennen – was mit einem von Natur aus schnell entwässernden, sandigen Boden übereinstimmt.
04 – Die Ergebnisse
Die tTEM-Daten zeigten eindeutig eine sandreiche Zone – auf dem Widerstandsmodell als violetter Bereich erkennbar –, durch die sich langgestreckte Sandkanalstrukturen über das gesamte Feld erstreckten. Genau dort wurde das Versickerungsbecken angelegt. Nach seiner Fertigstellung erreichte es über einen Zeitraum von 125 Tagen eine Versickerungsrate von 2.300 Acre-Fuß – etwa 30.837 m³ pro Tag – und erfüllte damit das Projektziel.
138m
An der Stelle B gebohrte Tiefe
>20 m³/h
Brunnenausbeute
<100m
Breite der erfolgreich angepeilten Bruchzone
Die Region
01
Ein Tal unter Druck
Im Central Valley wird ein großer Teil der landesweiten Nahrungsmittelproduktion angebaut, und seit Jahren wird dort mehr Grundwasser entnommen, als wieder nachfließt.
02
Grundwassersenkung
Der Grundwasserspiegel im Central Valley ist aufgrund des hohen Bewässerungsbedarfs seit Jahrzehnten gesunken, wobei Teile des San Joaquin Valley seit den 1920er Jahren durch übermäßige Entnahme um bis zu 28 Fuß abgesunken sind. Die gesteuerte Grundwasseranreicherung ist eines der wenigen Instrumente, mit denen Wasser wieder zugeführt wird, anstatt lediglich weniger zu entnehmen.
03
Nachfrage aus der Landwirtschaft
Im Central Valley werden etwa 40 % des in den Vereinigten Staaten angebauten Obsts, Gemüses und der Nüsse produziert, wobei fast der gesamte Anbau von Bewässerungswasser aus einem stetig schwindenden Grundwasservorkommen abhängt.
04
Das Gesetz
Das kalifornische Gesetz zur nachhaltigen Grundwasserbewirtschaftung schreibt vor, dass jedes größere Grundwassergebiet im Bundesstaat bis 2040 Nachhaltigkeit erreichen muss – eine Frist, die die Suche nach geeigneten Grundwasseranreicherungsstandorten, und nicht nur die Reduzierung der Entnahme, zu einer echten Priorität macht.
05 Die Auswirkungen
Von der der Widerstandskarte bis zum aktiven Grundwasserneubildungsgebiet – und wissenschaftliche Veröffentlichungen.
Das Versickerungsbecken leitet nun täglich rund 30.837 m³ Wasser in den Boden ein und trägt damit dazu bei, den jahrzehntelangen Grundwasserrückgang im Central Valley zu mildern. Die Methode erwies sich als so fundiert, dass sie zweimal in der Fachzeitschrift „Vadose Zone Journal“ veröffentlicht wurde – ein Beleg dafür, dass es sich nicht nur um einen einmaligen Erfolg handelte, sondern um einen wiederholbaren Ansatz.
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TEMcompany arbeitet mit Nichtregierungsorganisationen, Regierungen und Infrastrukturentwicklern zusammen, um Grundwasserressourcen effizient und zuverlässig zu lokalisieren – überall auf der Welt.