Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4319
Main Title: Beitrag zum Wasserressourcenmanagement am Beispiel des Stadtteils Almazraa von Damaskus-Syrien
Translated Title: Contribution to water resources management in Almazraa Area, Damascus-Syria
Author(s): Wannous, Manal
Referee(s): Tröger, Uwe
Voigt, Hans-Jürgen
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät VI - Planen Bauen Umwelt
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Das Wassermanagement von Damaskus stellt eine große, nicht bewältigte Herausforderung für die Wasserbehörde dar. Die Lage in einem semiariden Klima sowie das schnelle Wachstum der Bevölkerung vergrößern die Belastung der Wasserressourcen. Während der trockenen Sommermonate kann der Bedarf nicht befriedigt werden. Seit den achtziger Jahren wurde die Hydrogeologie Syriens ausführlich untersucht. Verschiedene Fragen zur die Grundwasserneubildung in der Damaskus-Ebene blieben offen und die hydraulische Verbindung zwischen den Grundwasserleitern ist noch immer eine ungeklärte Frage. Diese Arbeit untersucht die Situation des Wassermanagements in Syrien in den Gesetzen. Eine große Lücke klafft zwischen den gesetzlichen Grundlagen und den Forschungsergebnissen. Die Grundlagen des Wassermanagements basieren auf guten Kenntnissen zur strukturellen Lage der Ressourcen und deren Verhalten unter verschiedenen Szenarien. Das Wassermanagement, wie es bisher in Syrien betrieben wurde, zeigt, dass die Schritte, die in diesem Bereich unternommen worden sind, immer noch sehr wenig zielführend waren und nicht den Bedürfnissen Syriens und insbesondere von Damaskus entsprechen. Im Rahmen eines integrierten Wasserressourcenmanagements sollte mit dieser Arbeit ein Baustein zur Lösung wichtiger Einzelfragen der Grundwasserbewirtschaftung geschaffen werden. Die Grundwasserneubildung in der Damaskus-Ebene war bisher völlig ungeklärt und die Funktion der künstlichen Grundwasseranreicherung beruhte auf einem System von „trial and error“, da zur Aufspiegelung, dem Verhalten sowie der Ausbreitung des Grundwassers mangels eines schlüssigen Strukturmodells keine Erkenntnisse vorlagen. In dieser Dissertation wird erstmals dargestellt, wie die Grundwasserneubildung erklärt werden kann. Einen Schlüssel hierzu liefert der Chemismus des Grundwassers. Gleichzeitig sollte auch geklärt werden, wie durch die Landwirtschaft in einem zentralen Teil von Damaskus die Grundwasserqualität beeinflusst wird und ob sie ein Risiko als Kontaminationsherd darstellt. Aus diesem Grunde wurde die Testfläche in den Stadtteil Almazraa gelegt, wo auch die Landwirtschaftsfakultät mit ihren Testflächen beheimatet ist. Die Beweisführung erfolgt durch hydrochemische Untersuchungen, hydrologische Bewertungen und strukturelle Überlegungen sowie eine numerischen Modellierung. Zwei Grundwasserprobenkampagnen wurden im September 2010 und März 2011 durchgeführt. Das Grundwasser stammt aus dem quartären Grundwasserleiter in Damaskus. Almazraa, wo die Proben des Grundwassers gesammelt wurden, liegt nahe an einer tektonischen Grenze zum Qassioun Berg und verfügt über zahlreiche Brunnen, die für landwirtschaftliche Bewässerungszwecke genutzt werden. Die Analyse und Interpretation der physikalischen sowie der chemischen Parameter und die stabilen Isotope sollten die Frage nach der Grundwasserneubildung und den möglichen Wasserpfaden beantworten. Die Ergebnisse zeigen, dass der untersuchte quartäre Grundwasserleiter sehr wahrscheinlich ausschließlich aus einem tieferen Grundwasserleiter gespeist wird. Die Grundwassertemperatur, die elektrische Leitfähigkeit sowie der pH-Wert sprechen dafür. Weiterhin zeigen die chemischen Analysen, dass die Zusammensetzung des speisenden Grundwasserleiters hauptsächlich aus Karbonaten besteht. Die stabilen Isotope Deuterium und 18O sprechen für ein Einzugsgebiet, das über 1800 mNN liegt. Aus den Erkenntnissen wurde ein Strukturmodell entwickelt, das die Grundlage für die numerische Simulation bildete. Die berechnete potentielle Verdunstung für ein Jahr mit durchschnittlichen Niederschlägen beträgt etwa 1200 mm liegt. Die simulierte Wasserbewegung in der Bodenpassage zeigt auch, dass ein großer Teil des Regens und des Bewässerungswassers im Boden gespeichert wird und nicht zur Grundwasserneubildung beiträgt. Dies unterstützt die Aussage, dass die Grundwasserneubildung nicht durch Zusickerung stattfindet. Die Simulation der Klimadaten mit den Bodendaten, die aus den Infiltrationsversuchen extrahiert wurden, zusammen mit den vorhandenen Daten aus der Landwirtschaft zeigt, dass das infiltrierte Niederschlagswasser sich in zwei Hauptkomponenten teilt. Der kleinere Teil wird von den Pflanzen aufgenommen und füllt die ungesättigten Zone auf. Dieses Ergebnis wird durch die geoelektrischen Messungen im Gebiet unterstützt, wobei bis etwa 23 m Tiefe ein undurchlässiger Tonhorizont liegt. Die hydraulischen Daten, die aus den Infiltrations- und Pumpversuchen gewonnen worden sind, wurden mit dem numerischen Programm Feflow bearbeitet, um Grundwassergleichenpläne zu erstellen. Außerdem sollte simuliert werden, wie sich der Grundwasserspiegel lokal und regional ändert, wenn überschüssiges Wasser aus der Alfigeh-Quelle künstlich in vorhandene Brunnen im Wasserwerk von Alamazraa angereichert wird. Der Anreicherungsprozess des Grundwassers findet nur in der Frühjahrszeit statt und richtet sich nach dem Abfluss der Alfigeh Quelle. Dabei wurden die Komponenten der Infiltration aus dem Fluss Tora und die Grundwasserneubildung abgeschätzt. Die Simulation wurde für zwei durchschnittliche Regenjahre 1997 und 1998 gerechnet. Sie zeigt, dass nur eine bestimmte Menge in diesem Gebiet in den Grundwasserleiter eingeleitet werden kann. Diese Menge beträgt etwa zwei Millionen Kubikmeter. Die Grundwasserneubildung wurde mit der Chloridbilanz ermittelt und liegt im Bereich von 170mm/Jahr für ein durchschnittliches regenreiches Jahr. Die Simulierung hat auch gezeigt, dass der Fluss Tora für die Grundwasserneubildung, anders als bisher angenommen, unbedeutend ist. Es können keine influenten Verhältnisse in diesem Gebiet nachgewiesen werden. Das numerische Modell hat gezeigt, dass die künstliche Grundwasseranreicherung zu Überschwemmungen führen kann, wenn etwa 900000 m3 Wasser nur über zwei Schluckbrunnen eingeleitet werden. Diese Gefahr besteht nicht, wenn diese Menge auf 23 Entnahmebrunnen verteilt wird.
Water management in Damascus is considered a big challenge for the water authorities. The location of Damascus in a semi-arid climate region in addition to the fast growth rate of the population adds more stress on the water resources. The water demand is insufficient during the dry season. A detailed investigation study was carried out in the eighties of the last century on the hydrogeological situation in Damascus. A set of questions regarding the groundwater recharge in the area of the Damascus Plain are still unanswered. The hydraulic connection between the aquifers in the area of the Damascus Plain is still not clear. This dissertation investigates the situation of the water management in Syria under the current legislation. A big disparity between what is done by the law and what is known through research can be observed. The main principles of water management are based on detailed knowledge of the structural situation of the resources and their behavior under different scenarios. The water management practiced until now in Syria shows that steps, which were done in this sector, are still not constructive enough and they do not satisfy the needs of Syria and Damascus in particular. This dissertation gives a basic contribution to the solution of questions that arise in water management in a context of an integrated water resources management. The groundwater recharge mechanism in the area of the Damascus Plain is still not clear and the function of the artificial recharge is based on the „trial and error” principle. A structural model is therefore necessary to estimate the recovery, the behavior, and the spreading of the groundwater. The mechanism of groundwater recharge was investigated in this dissertation. The research shows also, how the agriculture activities in this central part of Damascus Almazraa affect the groundwater quality. The investigations were made using chemical analysis, hydraulic assessment and numerical modeling, as well as taking the structural setting in to consideration. Two groundwater sampling campaigns took place in September 2010 and March 2011. The groundwater samples were taken from the aquifer of Quaternary a-apQIII-IV in Damascus. The wells are located in the Almazraa Area close to a tectonic zone in Qassioun Mountain. Almost all wells are used for irrigation. The analysis and the interpretation of the physical and the chemical parameters, as well as the stable isotopes, should answer the questions regarding groundwater recharge and flow paths. The results show that the investigated quaternary aquifer is most likely recharged from a deep aquifer. The groundwater temperature, the electrical conductivity and the pH values confirm this hypothesis. Furthermore, the chemical analysis shows that the composition of the recharging aquifer mainly consists of Dolomite and Carbonates. The stable isotopes of Deuterium and 18O show that the catchment area must be located approximately 1800 m.a.s.l The calculation of the potential evapotranspiration for an average rainfall in one hydrological year resulted in an average value of about 1200 mm. The simulation of the infiltrated water in the unsaturated zone indicates also that a big part of the rainfall and the irrigation water is stored in the soil passage and does not participate in the groundwater recharge. These calculations support the assumption that groundwater recharge does not take place through the infiltration from the surface. An executed simulation with climate data and soil properties extracted from infiltration tests, which were carried out in September 2010, shows that the infiltrated water from rainfall or irrigation goes into two main components: one small part is absorbed by plants and the remaining amount is stored in the unsaturated zone. This result was confirmed by the geoelectrical profiles in Almazraa Area. These profiles indicate that a clay horizon is located up to a depth of 23 m. This horizon is impermeable and binds the infiltrated water. A structural model was prepared from the available data to simulate the artificial groundwater recharge. The hydraulic data, extracted from the infiltration and pumping tests were then used to simulate the process of artificial recharge in the water work of Almazraa. The simulation with Feflow should show the behavior of the groundwater level and how it changes in a small and bigger scale, when a certain quantity of water is injected into the aquifer. The injection process only takes place during the wet period and is dependent on the discharge of Alfigeh Spring. The amount of the infiltrated water from Tora River was also estimated. The simulation was calculated for the years 1997-1998. The simulation shows that just a certain amount of water can be injected, which is estimated to be about 2 Million cubic meters. The groundwater recharge was calculated using the method of chloride-balance with 170 mm/a for an average rainfall year. The simulation illustrates also that Tora River does not really contribute to the groundwater recharge in this area. According to the numerical model, the area would be flooded if the injected amount of water for the artificial recharge exceeds 900,000 m3 and is only distributed among the two injection wells I and II. This flooding should not occur if the same amount is injected into all the 23 wells of the water works.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-61023
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4616
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4319
Exam Date: 17-Dec-2014
Issue Date: 2-Feb-2015
Date Available: 2-Feb-2015
DDC Class: 500 Naturwissenschaften und Mathematik
Subject(s): Wasserbilanz
Grundwasserneubildung
künstliche Grundwasseranreicherung
Wassermanagement
Water balance
groundwater recharge
artificial groundwater recharge
water management
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