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Rund 80% ihres Trinkwassers gewinnt die Schweiz aus Grund- und Quellwasservorkommen. Meist wird das Grundwasser aus zu Brunnen ausgebauten Bohrungen gepumpt. Leistungsfähige Fassungen finden sich vorwiegend in den Porengrundwasserleitern der dicht besiedelten Flusstäler.
Gemäss Situationsanalysen zum Stand der Grundwasserbrunnen sind heute rund 1500 Vertikal- und ca. 100 Horizontalfilterbrunnen in der Schweiz in Betrieb. Diese befinden sich hauptsächlich im quartären Lockergestein. Pro Jahr werden rund 20 grössere Neubauten von Grundwasserbrunnen für Wasserversorgungen realisiert. Bei der Wärmenutzung von Grundwasser ist die Anzahl der neu erstellten Anlagen noch höher. Dass Bohrunternehmen mit oft nur rudimentären Kenntnissen die Projektierung, die Bohrung und den Brunnenbau selbst realisieren, wirkt sich nicht nur auf die Funktionstüchtigkeit der Anlage aus, sondern gefährdet auch das umliegende Grundwasser. Ein vermeidbares Problem, dem man mit technischen Vorgaben beikommen könnte.
So sind optimal dimensionierte Wasserversorgungsanlagen und ein sorgfältiger Umgang mit dem Grundwasser wichtige Voraussetzungen für eine nachhaltige Nutzung unserer Wasservorkommen im Sinne des Gewässerschutzgesetzes. Ein Grundwasserbrunnen ist ein komplexes Werk, dem in der Regel eine grosse Bedeutung in der Wasserbeschaffung einer Wasserversorgung zukommt. Ein Grundwasserbrunnenbau stellt für eine Trinkwasserversorgung eine «Peak-Investition» dar, seine Konzeption, sein Bau und Betrieb sowie seine Instandhaltung verlangen spezifische Kenntnisse.
Ein Regelwerk zu Grundwasserbrunnen, das all diesen Aspekten Rechnung trägt, schafft somit eine wichtige Grundlage für eine nachhaltige Bewirtschaftung der Wasserressourcen. Neben den Wasserversorgern ist es auch im Interesse der kantonalen und eidgenössischen Behörden, die Situation im Umgang mit den Grundwasserressourcen zu verbessern und den verschiedenen Akteuren die entsprechenden technischen Vorgaben zur Verfügung zu stellen.
Da weder der SVGW noch das Bundesamt für Umwelt BAFU bisher über technische Vorgaben für den Bau, Betrieb und Unterhalt von Grundwasserbrunnenanlagen verfügten, hat die Wasser-Hauptkommission (W-HK) des SVGW die W-UK3 (Unterkommission für Wassergewinnung, Speicherung, Verteilung) Ende 2016 mit der Ausarbeitung einer «Grundwasserbrunnen-Richtlinie» beauftragt.
Das angestrebte Ziel war und ist, mit der neuen Richtlinie einen technisch sicheren, nachhaltigen und wirtschaftlich gĂĽnstigen Bau und Betrieb von Grundwasserbrunnen zur Gewinnung von einwandfreiem Grundwasser zu Trinkwasserzwecken sicherzustellen. Neben der Behandlung der erforderlichen technischen Voraussetzungen zur fachgerechten Planung und zum Bau von Grundwasserbrunnen soll sich die Richtlinie auch den Aspekten des Brunnenbetriebs mit den qualitativen Anforderungen an die Rehabilitation, also die Werterhaltung, die Regenerierung und die Sanierung, widmen. FĂĽr den Fall einer Aufgabe der Wassergewinnung muss die Richtlinie auch Vorgaben zum fachgerechten RĂĽckbau enthalten.
Da sich die Richtlinie in erster Linie an die Betreiber von Wasserversorgungen wendet, darf die praktische Seite mit nützlichen Hilfestellungen vor allem für den Betrieb und Unterhalt nicht zu kurz kommen. Weiter soll die künftige W9 Hilfestellungen für Behörden sowie planende und ausführende Unternehmen bieten, die sich mit der Thematik der Grundwasserbrunnen zur Trinkwassergewinnung beschäftigen.
Um eben diese Ziele realisieren zu können, resp. dem vorgegebenen Spagat zwischen fundierter Theorie und praxistauglicher Dokumentation Rechnung zu tragen, wurde eine Arbeitsgruppe mit Fachspezialisten zusammengestellt, die den gesamten Aufgabenbereich abdeckt. So hat unter der Leitung von Adrian
Rieder, Vorsitzender der W-UK3, eine Ad-hoc-Arbeitsgruppe mit Beteiligung von Fachpersonen aus Brunnenbau, IngenieurÂbĂĽros, Kantonen und Wasserversorgungen diese Richtlinie erstellt.
Der Arbeitsgruppe gehörten folgende Personen an:
– Adrian Rieder, WVZ, Zürich (Vorsitz)
– Dominique Bänninger, AfU, Liestal
– Alexander Betschart, WVZ, Zürich
– Margarete Bucheli, SVGW, Zürich
– Hans Gonella, WVZ, Zürich
– Fritz Jäckli, Zürich
– Walter Labhart, Jäckli Geologie, Zürich
– Yvan Mandia, Matran
– Philipp Mengis, Mengis AG, Luzern
– Kurt Nyffenegger, Awel, Zürich
– Paul Ruckstuhl, Awel, Zürich
– Rolf Stettler, SGSW, St. Gallen
– Willy Zahnd, Steffisburg
– Markus Biner, SVGW, Zürich
Nach der Freigabe der Richtlinie durch die Hauptkommission Ende 2018 konnte im Frühjahr 2019 die offizielle Vernehmlassung der W9 unter den SVGW-Mitgliedern sowie den für die Thematik zuständigen kantonalen Stellen und Bundesämtern durchgeführt werden.
Um möglichst viele Rückmeldungen zu erhalten, wurde ein Word-Dokument zur Erfassung der Einwände und Kommentare erstellt und auf der Website für alle Vernehmlasser zugänglich aufgeschaltet.
Beim SVGW sind knapp 25 teilweise sehr umfangreiche und substanzielle Rückmeldungen mit ca. 700 Anträgen eingegangen.
Der DER (distributeurs d’eau romands) hat aus den Rückmeldungen seiner Mitglieder eine «Sammeleingabe» eingereicht. Zudem haben elf Kantone sowie das BAFU sehr gehaltvolle Rückmeldungen gegeben. Die Eingaben wurden von der Arbeitsgruppe behandelt, die dann auch die nötigen Änderungen in der nun vorliegenden Richtlinie vorgenommen hat. Die Entscheide zu den Eingaben wurden tabellarisch erfasst und können von den Vernehmlassern eingesehen werden.
Diese Richtlinie gilt fĂĽr die Planung, Projektierung, den Bau, Betrieb und die Instandhaltung sowie fĂĽr den RĂĽckbau von Grundwasserbrunnen im Locker- und Festgestein zur Gewinnung von Grundwasser fĂĽr Trinkwasser und berĂĽcksichtigt die gĂĽltigen Gesetze, Normen und Regelwerke. Die Vorgaben umfassen Hinweise zu den planerischen Zielen, den technischen und hygienischen Anforderungen an die AusfĂĽhrung von Brunnenbohrungen und Ausbauten sowie Anweisungen zu betrieblichen Massnahmen fĂĽr die Erhaltung eines qualitativ und quantitativ sicheren und effizienten Brunnenbetriebs.
Anlagetechnisch umfasst die Richtlinie:
– Bohrungen (vertikal und horizontal)
– darin einzubringende Elemente und Einbauten (Vollwand- und Filterrohre, Kiesschüttungen sowie Ringraumabdichtungen)
– Pumpen mit den Steigleitungen
– ober- oder unterirdisches Abschlussbauwerk mit Armaturen, Mess- und Kontrolleinrichtungen bis hin zum Anschluss an die Wasserverteilung
Die Richtlinie widmet sich also primär den Grundwasserbrunnenanlagen zur Trinkwassergewinnung. Grundwasserbrunnenanlagen zum Zweck der Brauchwassernutzung wie z. B. der thermischen Nutzung werden nicht explizit thematisiert. Diese werden in der sia 384/7 behandelt.
Die Systemgrenzen der W9 bzw. ihre Schnittstellen zum daran anschliessenden SVGW-Regelwerk sind in Figur 1 abzulesen.
Die Struktur der Richtlinie W9 ist prozessÂorientiert aufgebaut und folgt dem Lebenszyklus einer Anlage. Entsprechend sind auch die Dokumentation, Sanierung, Qualitätssicherung und der RĂĽckbau von Grundwasserbrunnen in der Richtlinie thematisiert. Figur 2 zeigt die einzelnen Projektschritte und wo sie thematisiert werden. Mit dieser Darstellung soll dem Anwender die Zuordnung spezifischer Fragestellungen erleichtert werden.
Im Folgenden werden die wichtigsten Elemente, prozessorientiert gegliedert, aufgefĂĽhrt:
Als Einführung, aber auch als Grundlage des Dokuments, wurden die Bauformen mit ihren Nutzungsarten dargestellt. Von Bedeutung sind sicher die dargestellten Vertikal- und Horizontalfilterbrunnen zur Nutzung als Entnahmebrunnen (Fig. 3). Ebenfalls beschrieben sind auch Rückgabe- bzw. Schluckbrunnen zur Rückgabe in oder Anreicherung von Grundwasserleitern (Fig. 4).
Der Bau eines Grundwasserbrunnens gehört sicher zu den sehr kostspieligen und technisch komplexeren Infrastrukturprojekten einer Wasserversorgung. Zudem sind geeignete, unbelastete Grundwasserressourcen für den Standort einer solchen Anlage in unseren intensiv genutzten Regionen alles andere als einfach zu finden. Entsprechend wird dem Thema «Strategische Planung» bei der Ermittlung der Wasserbilanz und beim letztendlich geeigneten Trinkwasserbeschaffungskonzept sowie beim Vorgehen zur Standortwahl in der Richtlinie relativ viel Platz eingeräumt.
Entscheidet sich die Wasserversorgung aufgrund ungenügender Alternativen in der Trinkwasserbeschaffung für einen Neubau einer Grundwasserfassungsanlage, so finden sich in der Richtlinie detaillierte Angaben zum Vorgehen bei der Ermittlung möglicher Standorte (Grobevaluation gemäss Fig. 5). Aus den möglichen Standorten wird in der Vorstudie mit einer umfassenden Evaluation der optimale Standort ausgewählt. An diesem werden Sondierbohrung und Pumpversuch durchgeführt sowie die Wirtschaftlichkeit und Bewilligungsfähigkeit geprüft. Erfüllen die angetroffenen Verhältnisse die Erwartungen, kann der Standort definitiv gewählt werden.
In diesem Teil der Richtlinie werden die grundsätzlichen Planungsziele hinsichtlich präventivem Grundwasserschutz und Wasserqualität beschrieben. Hinzu kommen die betrieblichen und wirtschaftlichen Aspekte sowie die Vorgaben zur Anlagesicherheit und Instandhaltung. Zu allen in Figur 6 dargestellten Systemkomponenten sind in der Richtlinie detaillierte Vorgaben zu finden. Neben den Komponenten des eigentlichen Brunnens (Entnahmebrunnen, Filterrohr, Abschlussbauwerk) wird auch auf die Anforderungen an das Fördersystem eingegangen.
Von grosser Bedeutung in diesem Teil ist die Projektierung des eigentlichen Entnahmebrunnens. Seine hydraulische und bautechnische Auslegung, die Anforderungen an den Filterkörper sowie Korrosionsschutz und Messtechnik. So müssen zur Bestimmung des maximal förderbaren Volumenstroms eines Brunnes (Qmax) aus der Vorstudie Grössen wie die hydraulische Leitfähigkeit des Grundwasserleiters, die Grundwassermächtigkeit, die zulässige Absenkung des Wasserspiegels sowie der hydraulisch wirksame Brunnendurchmesser bekannt sein. Das Q/S-Diagramm (Fig. 7) hilft bei der Ermittlung der hydraulisch günstigsten Brunnenbetriebsleistung (Qopt) aus dem Schnittpunkt der Funktionen des Wasserandrangs (Qa) und des Fassungsvermögens (QF) bei ungespannten Grundwasserverhältnissen.
Sämtliche Vorgaben zur Sicherstellung der gewünschten Qualität während des Brunnenbaus sind in diesem Kapitel zu finden: Von der Wahl des geeigneten Bohrverfahrens, über die Einrichtung des Bohrplatzes und der Erfassung der richtigen Bohrparameter bis hin zum Einbringen der Brunneneinbauten sind praxisnahe Angaben enthalten. Von grosser Bedeutung in diesem Teil sind die Vorgaben zur Brunnenentwicklung, die Kriterien zu erlaubter Sandführung sowie die Angaben zu den abschliessenden Pumpversuchen.
Wichtig fĂĽr den Wasserversorger in diesem Kapitel sind auch die Vorgaben zur Abnahme der Anlage sowie zur Ăśbernahme und Inbetriebnahme mit der entsprechend geforderten Dokumentation.
Dieses Kapitel gibt einen Überblick über die grundlegenden Erfordernisse, Massnahmen und Datenerhebungen für einen technisch und wirtschaftlich sinnvollen Brunnenbetrieb. Die regelmässige Auswertung der Betriebsdaten ermöglicht sowohl eine Optimierung des Brunnenbetriebes als auch die Planung und Durchführung von Massnahmen zur Verzögerung der Brunnenalterung oder Werterhaltungsmassnahmen, wie z. B. Regenerierungs- oder Sanierungsmassnahmen. Da in der Praxis Grundwasserbrunnen oftmals mit mangelhafter Überwachung und mit unzureichender Dokumentation betrieben werden, ist im Anhang der W9 eine Empfehlung für einen Überwachungsplan zu finden. In Form einer Checkliste werden hier die nötigen Kontrollen und zu erfassenden Daten festgehalten.
Angefangen von den Ursachen der Brunnenalterung über deren Ermittlung bis zur allfällig nötigen Brunnenreinigung, -regenerierung und -sanierung sind im Kapitel «Instandhaltung» detaillierte Angaben zur Brunnenrehabilitation zu finden. So ist das rechtzeitige Erkennen und Bewerten von Brunnenalterungsvorgängen eine notwendige Voraussetzung für eine wirksame Regenerierung (Fig. 8). Zur Darstellung der Leistungscharakteristik eines Brunnens sind während der Betriebsdauer Daten wie Ruhewasserspiegel, Betriebswasserspiegel, Volumenstrom, Einschaltzeitpunkt der Pumpe, Pumpdauer und weitere regelmässig
(z. B. jährlich) zu erfassen und zu bewerten. Die Messungen sind dann mit den entsprechenden Werten der Inbetriebnahme bzw. vorgegangener Regenerierungen zu vergleichen. Ist eine Veränderung in der Neigung der Kurve der spezifischen Brunnenergiebigkeit bzw. der Δh-t-Kurve (Fig. 9) gegenüber dem Ursprungszustand zu beobachten, so ist dies ein Hinweis auf eine Erhöhung der Fliesswiderstände.
Der Inhalt der neuen Richtlinie W9 umfasst den allgemeinen Stand der Technik und des Fachwissens, der Gesetzgebung und der Normung im Wasserfach zu Grundwasserbrunnen. Ein wichtiges Ziel der Erarbeitung war insbesondere auch die aktuellen Aspekte rund um den Bereich Betrieb und Rehabilitation solcher Anlagen mitzuberĂĽcksichtigen. Die nahe Zukunft wird zeigen, ob es gelungen ist, allen BedĂĽrfnissen der Anwender gerecht zu werden. Ganz besonders hoffen wir, dass der mit dieser Richtlinie angestrebte Spagat zwischen detailliert dargestellter Theorie und praxistauglicher Dokumentation gelungen ist. Weiter ist anzufĂĽgen, dass die W9 die Anforderungen an Grundwasserbrunnen fĂĽr Wasserversorgungen in der Schweiz definiert, aber in keinem Fall die Erfahrungen von Spezialisten und Fachfirmen, die in ein solches Projekt notwendigerweise eingebracht werden mĂĽssen, ersetzt.
Anlässlich einer Fachtagung soll die neue SVGW-Richtlinie W9 offiziell lanciert. Mit vielen Praxisbeispielen wird der theoretische Inhalt der Richtlinie möglichst anschaulich vorgestellt. Die Tagung richtet sich an Mitarbeitende und Verantwortliche von Wasserversorgungen im Bereich Qualitätssicherung, an beratende Ingenieure und Vertreter von kantonalen Ämtern. Ein Datum steht aufgrund der Coronakrise noch nicht fest.
SVGW-Richtlinien beschreiben praxisnah und pragmatisch Regeln, Leitlinien und Merkmale für Erzeugnisse, Tätigkeiten oder deren Ergebnisse, um eine sichere, zuverlässige und nachhaltige Versorgung mit Trinkwasser sicherstellen zu können. Sie konkretisieren die wesentlichen Anforderungen im Interesse der Kunden, der Öffentlichkeit und des Betreibers in Form von Spezifikationen zur Einhaltung von Schutzzielen oder zur Vermeidung von Gefahren beim Bau, Betrieb und bei der Instandhaltung technischer Einrichtungen.
Das SVGW-Regelwerk basiert auf gesicherten Erkenntnissen aus Wissenschaft, Technik und praktischer Erfahrung und wird von einer Mehrheit repräsentativer Fachleute und erfahrungsgemäss von den zuständigen Behörden als anerkannte Regeln der Technik angesehen. Auch im Rahmen der Rechtsetzung kann das Regelwerk von Bedeutung sein.
Das SVGW-Regelwerk unterstĂĽtzt den Anwender bei der Einhaltung der wesentlichen Anforderungen (Schutzziele oder abzuwendende Gefahren). Dieser hat fĂĽr die korrekte Anwendung im konkreten Fall Sorge zu tragen.
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