SeeKaquA

Das SeeKaquA Projekt strebt an, die Explorationsmethoden für tiefe Grundwasserressourcen im Kalahari Becken zu verbessern, was übertragbar auf die gesamte Region im südlichen Afrika für die nachhaltige Verfügbarkeit von Wasser ist.

Dr. Josefina Hamutoko, Hydrogeologin, UNAM

Der Fokus unseres Projektes liegt auf dem Wissens- und Technologietransfer. Wir glauben, dass damit auch langfristig die Grundwasserentwicklung im südlichen Afrika positiv beeinflusst werden kann.

Dr. Roland Bäumle, Hydrogeologe, BGR

Kurzfassung

Die ariden Regionen im südlichen Afrika, die derzeit von Oberflächenwasserressourcen abhängen, stehen vor großen Herausforderungen bei der Versorgung mit sauberem Wasser in Zeiten des ständig wachsenden Wasserbedarfs und Klimawandels. Das SeeKaquA-Projekt zielt auf die Erkundung von zwei exemplarischen, tiefen Grundwassersystemen im südlichen Afrika ab, um diese Ressourcen für ein nachhaltiges Wassermanagement verfügbar zu machen. Zu diesem Zweck nutzen wir die umweltfreundliche Semi-Airborne elektromagnetische (SAEM) Methode, um detaillierte 3D-Modelle der elektrischen Leitfähigkeit im Untergrund zu erstellen. Diese können das regionale hydrogeologischen Verständnis in beiden Pilotgebieten, dem Cuvelai-Etosha-Becken (CEB) in Namibia und dem Machile-Zambesi-Becken (MZB) in Sambia, deutlich verbessern. Vorhandene und neu gewonnen Grundwasserproben sowie geologische, hydrochemische und Bohrlochinformationen werden in einer hydrogeologischen Modellierung integriert, um Empfehlungen für Bohrstandorte und eine Schätzung der potentiellen Grundwasserverfügbarkeit in den Pilotregionen liefern zu können. 

Relevanz

Unser Projekt kann die Wasserversorgung in der Region des südlichen Afrikas verbessern und gleichzeitig einen Beitrag zur Klimaresilienz leisten, indem es die potentielle Nutzung von Tiefengrundwasser zusätzlich zu Oberflächenwasserressourcen in Betracht zieht. Ein nachhaltiger Wissens- und Technologietransfer der SAEM-Methode in Kombination mit der hydrogeologischen Analyse ist ein wichtiges Ziel von SeeKaquA. Erreicht werden soll es durch die Zusammenarbeit in einem internationalen Konsortium aus Forschungseinrichtungen in Afrika und Deutschland und dem geophysikalischen Explorationsunternehmen terratec mit lokalen Niederlassungen in Namibia und Deutschland. Die enge Zusammenarbeit von akademischen und industriellen Partnern sowie lokalen Stakeholdern als assoziierte Partner soll nicht nur die erste erfolgreiche Demonstration der Anwendung der SAEM-Methode für die Grundwasserexploration während der Projektphase, sondern auch unabhängige Explorationsaktivitäten danach ermöglichen. Die angewandten Arbeitsabläufe zur Identifizierung tiefer Grundwasserressourcen und zur Empfehlung geeigneter Bohrstandorte haben ein hohes Potenzial, auf andere Regionen im südlichen Afrika und weltweit übertragen zu werden. 

Untersuchungsgebiet

Arbeitsschwerpunkte

• Erste Anwendung der SAEM-Methode zur Unterstützung der hydrogeologischen Interpretation von tiefen Grundwassersystemen
• Aufbau eines verbesserten, modularen SAEM-Messsystems mit modernsten Komponenten
• Verbesserung der Prozessierungs- und Inversionssoftware für Grundwasseranwendungen mit moderner Open-Source-Implementierung, um weltweite Zugänglichkeit zu gewährleisten
• Dreidimensionale hydrogeologische Modellierung, um geeignete Bohrstandorte zu empfehlen
• Empfehlungen für die Nutzung von tiefen Grundwasserressourcen im Rahmen einer nachhaltigen Bewirtschaftung
• Wissens- und Technologietransfer an lokale Akteure wie Unternehmen, Universitäten und Behörden zur langfristigen Nutzung der entwickelten Arbeitsabläufe

AP1 – Demonstrationsstandort Cuvelai-Etosha-Becken (Namibia) 

Beteiligte Projektpartner: LIAG, terratec, BGR, UNAM 

Wir werden die erste dreiwöchige Feldkampagne am Demonstrationsstandort im CEB im zweiten Projektjahr durchführen. Wir sind zuversichtlich, dass wir mehrere Quadratkilometer mit SAEM-Daten abdecken können, um nach der Prozessierung und Inversion der gewonnenen Rohdaten ein detailliertes 3D-Modell des elektr. Widerstandes zu erstellen. Dieses kann unser Verständnis der aktuellen Salzgehaltsverteilung innerhalb des KOH-II-Grundwasserleiters verbessern und liefert wertvolle Zusatzinformationen über hydrogeomorphologische Merkmale, die häufig in alluvialen Ablagerungsumgebungen beobachtet werden. Zur Ergänzung der geophysikalischen und anderen vorhandenen Informationen werden wir mit Grundwasserproben zusätzliche hydrogeochemische Informationen vor Ort sammeln. Laborexperimente wie Batch-Tests, Säulen- oder Sandkastenexperimente werden das Verständnis der geochemischen Prozesse im Untergrund weiter fördern. Ziel ist es, ein hydrogeologisches Modell der gesamten Untersuchungsregion zu erstellen, um Empfehlungen für die Bewirtschaftung der regionalen Wasserversorgung in den kommenden Jahren zu erarbeiten.

AP2 – Machile-Zambezi-Becken Demonstrationsstandort (Sambia)

Beteiligte Projektpartner: LIAG, terratec, BGR, UNZA 

Die zweite Feldkampagne im MZB Pilotgebiet ist für das dritte Projektjahr geplant. Die Arbeitsabläufe sind vergleichbar zum Pilotgebiet im CEB (WP 1), allerdings gibt es hier deutlich weniger hydrogeologische Informationen und keine verfügbaren Bohrlochdaten. Daher liegt der Schwerpunkt im MZB auf der Erkundung der bisher kaum bekannten Süßwasserressourcen im tieferen Untergrund auf der Grundlage der gewonnenen 3D-Widerstandsmodelle. Das Gebiet ist damit besonders geeignet, um zu demonstrieren, dass die moderne SAEM-Explorationsmethode mit einer dichten Datenabdeckung ausreichend detaillierte Untergrundmodelle liefern kann, um optimale Bohrstandorte für eine potenzielle Grundwassernutzung zu ermitteln.

AP3 – Wissens- und Technologietransfer 

Beteiligte Projektpartner: LIAG, BGR, SADC-GMI 

In den ersten Monaten des Projekts bauen das LIAG und terratec ein neues, modularisiertes SAEM-Messsystem für den Einsatz in SeeKaquA und darüber hinaus auf. SADC-GMI erwirbt und installiert mit Unterstützung des LIAG einen Rechenserver. Dieser ermöglicht den afrikanischen Partnern die Durchführung ressourcenintensiver Simulationen, einschließlich geophysikalischer und hydrogeologischer Modellierung, Verarbeitung und Inversion. Nach wenigen Monaten laden wir die afrikanischen Partner zu einem Trainingsworkshop und für die gemeinsame Planung der Feldarbeiten nach Deutschland ein und organisieren auch eine praktische Einweisung und Inbetriebnahme des neuen Messsystems in Namibia. Während der Messkampagnen und der anschließenden Datenanalyse wird durch „on-the-job-training“ das nötige Wissen vermittelt, damit die afrikanischen Partner die angewandten Methoden auch langfristig selbständig nutzen können. Die Ergebnisse unserer Aktivitäten und das Potenzial zur Anwendung unserer Erkundungsstrategien in anderen Regionen werden auf einem Abschlussworkshop im südlichen Afrika einem breiten Publikum interessierter lokaler Akteure vorgestellt. Auf diese Weise wird der Wissens- und Technologietransfer während des gesamten Projekts gefördert.