Artificial Recharge of Groundwater with Stormwater as a New Water Resource - Case Study of the Gaza Strip, Palestine

Künstlich Grundwasseranreicherung vom Regenwasser als eine neue Wasserressource - Fallstudie im Gazastreifen, Palästina

  • Due to the existing deficit in the water resources budget in the Gaza Strip, the groundwater quality was deteriorated and salinity reached more than 1500 mg/l as chloride ion. Moreover the groundwater level declined continuously until it reached few meters below sea levels in most areas. Non-conventional water resources such as desalination, wastewater reuse and storm water harvesting are needed to bridge the gab in water resources budget in the Gaza Strip, Palestine. Desalination is faced by fiDue to the existing deficit in the water resources budget in the Gaza Strip, the groundwater quality was deteriorated and salinity reached more than 1500 mg/l as chloride ion. Moreover the groundwater level declined continuously until it reached few meters below sea levels in most areas. Non-conventional water resources such as desalination, wastewater reuse and storm water harvesting are needed to bridge the gab in water resources budget in the Gaza Strip, Palestine. Desalination is faced by financial constraints in addition to problems of available power. Wastewater reuse and artificial recharge with effluent is still at early stages since the quality of the effluent does not meet the local nor international standards for either direct reuse for irrigation and artificial recharge of the aquifer. Urban stormwater harvesting became an important water resource that plays a significant role in enhancement of water resources management. It has a potential input of about 28 Mm3 per year as runoff, from which 22 Mm3 come from urban areas in cities only based on the existing landuse. Collection of storm water running from rooftops and yards of buildings and diverting it into local onsite artificial infiltration systems will decrease the road flooding and water quantities reached the central rainwater collection lagoons. Since the people are well aware of the severe water problem, they are willing to adopt this technique in the form of onsite rooftop rainwater infiltration at their houses. However, financial incentives are needed from the local authorities to make this option successful. Using GIS, it was estimated that the total rainwater harvested from house roofs and open yards belong to buildings was 5.2 Mm3, which forms 24% of the whole urban storm water in the Gaza Strip. Onsite RWH was tested at one pilot concrete house located at the middle of the Gaza Strip, and the collected water quantity and quality were monitored in the rainy season. Quantitatively, it was found that rain runoff coefficient from roofs and yards increases with the increase of rainfall intensity and rainstorm duration. The runoff coefficient reached more than 0.9 for high intensity rain events and 0.4 for low intensity ones. The harvested rooftop stormwater runoff in Gaza has proved to be suitable for artificial recharge and close to WHO drinking water standards, where low concentrations of chloride and nitrate were found. The measured concentrations of lead, cadmium, iron, zinc, chromium, aluminum and copper were in the acceptable limits set by WHO for drinking purposes. However, relatively high concentrations of total organic carbon (TOC) were found in urban road runoff water. The concentrations of poisonous metals, such as cadmium and lead, were found to be close to the international, regional and local standards for artificial recharge purposes. There is no danger from the mobility of these metals in the infiltrating water, since pH values of all measured samples were close to7.0, under which most of the heavy metals will be absorbed, precipitated or co-precipitated in the soil aquifer matrix through its infiltration to the groundwater.show moreshow less
  • Auf Grund des Defizits in der Wasserbilanz im Gazastreifen kommt es zu einer Verschlechterung der Grundwasserqualität. Ein Beispiel hierfür ist die Erhöhung der Salinität auf mehr als 1500 mg/l (als Chlorid). Weiterhin ist der Grundwasserspiegel in den meisten Gebieten knapp unterhalb des Meeresspiegels gesunken. Nicht-konventionelle Wasservorkommen wie zum Beispiel Meerwasserentsalzung, Abwasserwiederverwendung oder das Auffangen und anschließende Versickern von Regenwasser nach StarkregenereigAuf Grund des Defizits in der Wasserbilanz im Gazastreifen kommt es zu einer Verschlechterung der Grundwasserqualität. Ein Beispiel hierfür ist die Erhöhung der Salinität auf mehr als 1500 mg/l (als Chlorid). Weiterhin ist der Grundwasserspiegel in den meisten Gebieten knapp unterhalb des Meeresspiegels gesunken. Nicht-konventionelle Wasservorkommen wie zum Beispiel Meerwasserentsalzung, Abwasserwiederverwendung oder das Auffangen und anschließende Versickern von Regenwasser nach Starkregenereignissen sind mögliche Alternativen, um das vorhandende Defizit in der Wasserbilanz im Gazastreifen zu verringern. Meerwasserentsalzung ist jedoch sehr kosten- und energieintensiv und kann unter den Bedingungen im Gazastreifen nicht umgesetzt werden. Die Nutzung vorgereinigten Abwassers zur künstlichen Grundwasseranreicherung ist im Gazastreifen noch in einer Erprobungsphase. Die Nutzung von Regenwasser spielt eine wichtige Rolle im Management von Wasserressourcen. Der potentielle Regenwasserabfluss im Gaza-Streifen beträgt etwa 28 Mm³, wovon 22 Mm³ allein aus städtischen Gebieten stammen. Das Sammeln von Regenwasser von Dächern bei nachfolgender, gezielter Versickerung reduziert insgesamt die Gefahr von Überschwemmungen nach Starkregenereignissen. Als Ergebnis einer sozioökonomischen Studie, welche in Gaza durchgeführt wurde, ergab sich, dass sich die Bevölkerung von Gaza der Notwendigkeit von neu zu erschließenden Wasserressourcen bewusst ist und zunehmend Regenwasser als Wasserressource nutzt. Durch Investitionen der lokalen Behörden und Institutionen kann aus der neuen Technologie eine erfolgreiche Wasseralternative werden. Mithilfe der Nutzung von GIS konnte für den Gaza-Streifen eine Regengesamtmenge, welche auf Hausdächer und andere versiegelte Flächen aufgefangen werden kann, von 5,2 Mm³ abgeschätzt. Dies entspricht 24 % der gesamten, in städtischen Gebieten im Gaza-Streifen fallenden Regenmenge. Ein hauseigener Regenwasserauffang wurde innerhalb eines Pilotprojektes getestet und sowohl die Gesamtmenge als auch die Wasserqualität wurden überwacht. Es ergab sich, dass die Gesamtmenge des Regenwasserabflusses von versiegelten Flächen mit steigender Regenintensität und Regendauer proportional ansteigt. Der Abflusskoeffizient erreichte mehr als 0,9 für Starkregenereignisse und 0,4 für Regenfälle mit geringer Intensität. In Bezug auf die Wasserqualität zeigte sich, dass das auf Dächern aufgefangene Regenwasser für die künstliche Grundwasseranreicherung geeignet ist und den Standards der WHO Regularien entspricht. Die Konzentrationen an Blei, Cadmium, Eisen, Zink, Chrom, Aluminium und Kupfer lagen innerhalb der Grenzwerte für Trinkwasser nach WHO. Es wurden jedoch relativ hohe Konzentrationen an gelöstem organischem Kohlenstoff im Straßenabfluss gefunden. Die Konzentrationen der toxischen Schwermetalle, wie z. B. Cadmium und Blei, lagen im Bereich der international, regional als auch lokal gültigen Standards für künstliche Grundwasseranreicherung. Es kann davon ausgegangen werden, dass die gelösten Schwermetalle im Infiltrat nicht mobil sind. Dies kann damit begründet werden, dass alle gemessenen pH-Werte des Regenwassers um 7,0 lagen. Bei diesem pH-Wert werden die meisten Schwermetalle während der Infiltration an der Bodenmatrix sorbiert oder fallen aus.show moreshow less

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Metadaten
Author: Sami Hamdan
URN:urn:nbn:de:kobv:83-opus-33826
Advisor:Prof. Dr. Uwe Tröger
Document Type:Doctoral Thesis
Language:English
Date of Publication (online):2012/01/11
Publishing Institution:Technische Universität Berlin
Granting Institution:Technische Universität Berlin, Fakultät VI - Planen Bauen Umwelt
Date of final exam:2012/01/06
Release Date:2012/01/11
Tag:Grundwasser; Künstlich Anreicherung; Regenwasser; Schwermetalle; Wasserqualität
artificial recharge; groundwater; heavy metals; stormwater; water qualiy
Institutes:Institut für Angewandte Geowissenschaften
Dewey Decimal Classification:620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoDeutsches Urheberrecht mit Print on Demand (u.a. für Dissertationen empfohlen)