Ein Grundwasser-Monitoring von der allerersten Installation an richtig aufzusetzen, ist keine Frage des Glücks, sondern das Ergebnis sorgfältiger Vorbereitung. Bei iFLUX beginnt jedes Projekt mit einer Voruntersuchung: einer strukturierten Auswertung der verfügbaren Untergrunddaten, der Grundwasseraufzeichnungen und der standortspezifischen Bedingungen, die bestimmt, wo und in welcher Tiefe die Sensoren gesetzt werden. Wer diesen Schritt überspringt, riskiert, Daten aus der falschen geologischen Schicht zu erheben oder, schlimmer noch, aus einer Zone, in der der Grundwasserfluss zu gering ist, um überhaupt messbar zu sein. Arthur De Veirman, Projektleiter und Hydrogeologe bei iFLUX, erläutert, was eine Voruntersuchung umfasst.
Ich bin Projektleiter und stehe daher in direktem Kontakt mit dem Kunden. Sobald ein Projekt gestartet ist, sorge ich dafür, dass die Sensoren an der richtigen Stelle im Boden landen, dass technisch alles korrekt ausgeführt wird und dass der Kunde am Ende die Daten erhält, die er benötigt. Außerdem helfe ich den Kunden, die gelieferten Daten zu interpretieren und die Ergebnisse in präzise, umsetzbare Erkenntnisse für ihre Fragestellungen oder Projekte zu übersetzen.
Wir beginnen immer mit einer Voruntersuchung. Wir schauen uns an, welche Daten der Kunde bereits hat und was wir zusätzlich erheben können, um ein klares Bild des Untergrunds zu gewinnen. Gleichzeitig ist dieses erste Gespräch mit dem Kunden entscheidend: Wir müssen genau verstehen, was er herausfinden möchte. All diese Informationen werden anschließend zusammengeführt, um zu bestimmen, wo die Sensoren platziert werden sollten, damit wir die Fragen des Kunden tatsächlich beantworten können.
Wir beginnen mit allem, was der Kunde bereits hat: Bohrprofile, Drucksondierungen und so weiter. Darüber hinaus greifen wir auf öffentlich zugängliche Datenquellen zurück. In Flandern nutzen wir zum Beispiel die DOV, die Databank Ondergrond Vlaanderen, die ein öffentlich zugängliches geologisches 3D-Modell des Untergrunds, Grundwasserstände und weitere nützliche Informationen bereitstellt. Andere Länder haben ihre eigenen Entsprechungen: Nationale geologische Dienste, offene behördliche Datenbanken oder regionale Umweltbehörden veröffentlichen häufig vergleichbare Datensätze. Wir suchen stets nach allem, was im Projektgebiet öffentlich verfügbar ist, und legen alles übereinander, um den Untergrund und das Verhalten des Grundwassers zu verstehen.
Das hängt vom Umfang des Projekts ab, aber ungefähr ein bis zwei Tage. Ein Teil davon ist die Datenerhebung, ein anderer die Aufbereitung und Zusammenfassung von allem, in der Regel in Form einer Präsentation, die wir auch mit dem Kunden teilen. Wir müssen erklären, warum wir an einer bestimmten Stelle einen Sensor installieren oder eine Bohrung niederbringen wollen.
Sie verschafft Ihnen ein klares Bild davon, wo der Sensor platziert werden sollte. Würde man blind arbeiten und in einer beliebigen Tiefe installieren, besteht ein erhebliches Risiko, in der falschen geologischen Schicht zu landen. Das macht die Daten für den Kunden unbrauchbar, und genau das wollen wir vermeiden. Es gilt das Prinzip „right first time“: Man möchte nicht bohren, einen Sensor installieren und dann feststellen, dass es anders hätte gemacht werden müssen.
„Voruntersuchungen sind der Schlüssel zum ‚right first time‘. Man möchte nicht bohren, einen Sensor installieren und dann feststellen, dass es anders hätte gemacht werden müssen.“
— Arthur De Veirman, Projektleiter bei iFLUX
Das bewerten wir bereits in der Vertriebsphase. Wir fragen uns immer, wo ein Flux-Sensor einen echten Mehrwert bietet und wo konventionelle Methoden wie Grundwasserstandsmessungen tatsächlich bessere Ergebnisse liefern. In einem aktuellen Projekt konnten wir die vertikalen Sensoren beispielsweise in bestimmten Gewässern nicht einsetzen, weil das Oberflächenwasser für eine ordnungsgemäße Installation zu flach war. In solchen Fällen überlegen wir gemeinsam mit dem Kunden, wie sich dennoch relevante Daten auf anderem Weg gewinnen lassen.
Wir arbeiten derzeit an einer Deponie, bei der rund um eine Dichtwand aus Ton Messstellen installiert wurden. In mehreren dieser Messstellen wird eine Kontamination festgestellt, und die zentrale Frage lautet: Stammt sie aus dem Inneren der Deponie, oder zieht das Drainagesystem kontaminiertes Wasser von außen an? Die Voruntersuchung hat uns bereits einige Anhaltspunkte geliefert, aber noch keine endgültige Antwort. Wir konnten eine fehlerhafte Installation der Messstellen ausschließen, das war ein wichtiger erster Schritt. Die Flux-Sensoren sollen uns helfen, die tatsächliche Fließrichtung des Grundwassers zu bestimmen und das Rätsel hoffentlich zu lösen.
Ja, bei Bedarf können wir manuelle Bohrungen durchführen, um den Untergrund zu beschreiben, Grundwasserstandsmessungen, Slug-Tests und andere relevante Tests vornehmen. Bei einem Slug-Test geben wir Wasser in eine Messstelle, die mit einem Drucksensor ausgestattet ist, der jede halbe Sekunde misst. Man sieht, wie der Wasserstand stark ansteigt und sich dann allmählich wieder erholt. Aus dieser Erholungskurve können wir die hydraulische Durchlässigkeit des Untergrunds bestimmen, also wie leicht Wasser hindurchfließt. Das ist einer der wesentlichen Bestandteile, um zu beurteilen, ob ein Flux-Sensor in diesem konkreten Boden überhaupt etwas Aussagekräftiges messen kann. In einem stark durchlässigen sandigen Boden, wie dem groben Strandsand, dem wir in Barcelona begegnet sind, kann sich der Wasserstand innerhalb von ein bis fünf Minuten erholen. In einem weniger durchlässigen, tonreichen Boden, wie an einem unserer belgischen Standorte, hatte sich der Stand selbst nach einer Stunde noch nicht erholt, was Ihnen etwas ganz anderes darüber sagt, was von einer Flux-Messung zu erwarten ist.
Im September beginne ich eine Promotion, und eines der zentralen Ziele ist es, Flux-Messungen in Grundwassermodelle zu integrieren. Mithilfe statistischer Analysen wollen wir ermitteln, wo Flux-Sensoren den größten Einfluss auf die Verringerung der Modellunsicherheit haben. Die Grundwassermodellierung wird mitunter als Konkurrenz zum Echtzeit-Monitoring gesehen, aber ich möchte beides zusammenbringen: den Flux-Sensor als wesentliche Eingangsgröße, um Modelle genauer zu machen.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen, wie iFLUX eine Voruntersuchung in der Praxis angeht.
Grundwasserstände aus vorhandenen Messstellen, aufgetragen gegen die Oberflächenwasserstände im Kanalnetz der Stadt (öffentliche Quelle: Waterinfo).
Eine Messstelle folgt dem Muster des Oberflächenwassers eng; andere verhalten sich anders, was darauf hindeutet, dass die Verbindung zwischen Grundwasser und Oberflächenwasser je nach Standort und Jahreszeit variiert.
Aus den in mehreren Messstellen gemessenen Grundwasserständen wird eine Interpolationskarte erstellt.
Die Isolinien zeigen die vorherrschende Fließrichtung und helfen dabei, die Standorte zu identifizieren, die die aussagekräftigsten Flux-Messungen liefern.
Die Bereiche um Messstellen, in denen eine Kontamination festgestellt wurde, werden im Detail untersucht. Verfügbare Untergrundinformationen, einschließlich Bohrprofilen und Grundwasserdaten, werden genutzt, um mögliche Migrationspfade zu identifizieren. Anschließend werden Flux-Sensoren gezielt an den relevanten Standorten eingesetzt.