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

dc.contributor.advisorTröger, Uween
dc.contributor.authorHamdan, Samien
dc.contributor.grantorTechnische Universität Berlin, Fakultät VI - Planen Bauen Umwelten
dc.date.accepted2012-01-06
dc.date.accessioned2015-11-20T21:01:02Z
dc.date.available2012-01-11T12:00:00Z
dc.date.issued2012-01-11
dc.date.submitted2012-01-11
dc.description.abstractAuf 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.de
dc.description.abstractDue 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.en
dc.identifier.uriurn:nbn:de:kobv:83-opus-33826
dc.identifier.urihttp://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3375
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3078
dc.languageEnglishen
dc.language.isoenen
dc.rights.urihttp://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/en
dc.subject.ddc620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeitenen
dc.subject.otherGrundwasserde
dc.subject.otherKünstlich Anreicherungde
dc.subject.otherRegenwasserde
dc.subject.otherSchwermetallede
dc.subject.otherWasserqualitätde
dc.subject.otherArtificial rechargeen
dc.subject.otherGroundwateren
dc.subject.otherHeavy metalsen
dc.subject.otherStormwateren
dc.subject.otherWater qualiyen
dc.titleArtificial Recharge of Groundwater with Stormwater as a New Water Resource - Case Study of the Gaza Strip, Palestineen
dc.title.translatedKünstlich Grundwasseranreicherung vom Regenwasser als eine neue Wasserressource - Fallstudie im Gazastreifen, Palästinade
dc.typeDoctoral Thesisen
dc.type.versionpublishedVersionen
tub.accessrights.dnbfree*
tub.affiliationFak. 6 Planen Bauen Umwelt>Inst. Angewandte Geowissenschaftende
tub.affiliation.facultyFak. 6 Planen Bauen Umweltde
tub.affiliation.instituteInst. Angewandte Geowissenschaftende
tub.identifier.opus33382
tub.identifier.opus43194
tub.publisher.universityorinstitutionTechnische Universität Berlinen
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