Bis heute hat ein großer Teil der burundischen Bevölkerung keinen Zugang zu unbedenklichem Trinkwasser. Die wichtigste Grundlage der Wasserversorgung stellen landesweit die natürlichen Quellen dar. Sie liefern rund 90 % des Trinkwassers und werden von Grundwasser gespeist.
Ein Schutz dieser Quellen und ihrer Einzugsgebiete und die Ermittlung der verfügbaren Ressourcen sowie der geogenen und ggf. bereits erfolgten anthropogenen Belastungen sind wesentlich für die langfristige Sicherung der Trinkwasserversorgung vor dem Hintergrund sich verändernder sozioökonomischer und klimatischer Bedingungen.
Das TZ-Vorhaben „Management und Schutz von Grundwasserressourcen“ der BGR ist eingebettet in das vom BMZ finanzierte Sektorprogramm Wasser- und Sanitärversorgung PROSECEAU (Programme Sectoriel de l’Eau et de l‘Assainissement). Im Rahmen des Vorhabens berät die BGR die zuständige burundische Fachbehörde zur Entwicklung von Grundwasserressourcen und Belangen des Grundwasserschutzes und unterstützt bei der Gestaltung von Sektorstrategien, Wassermanagementplänen und Regelwerken.
Zu Projektbeginn war nur sehr wenig Wissen zu den Grundwasserressourcen Burundis vorhanden. Die Erweiterung der Kenntnisse zu Quantität, Qualität sowie räumlicher und zeitlicher Verteilung der Grundwasservorkommen ist daher eine Grundvoraussetzung, um das Ziel des Vorhabens, eine verbesserte Wasserversorgung der burundischen Bevölkerung im Rahmen eines integrierten Wassermanagements, zu erreichen.
Die durchzuführenden Aktivitäten setzen auf mehreren Ebenen an. Zur Verbesserung der Kenntnis der Grundwasserressourcen Burundis werden hydrogeologische Felduntersuchungen durchgeführt, standortspezifische Studien erstellt und Messstellen eingerichtet. Ein einheitliches nationales Grundwassermessstellen-Netzwerk soll den Wasserversorgern ein ganzheitliches Verständnis zum Grundwasserpotential und den Auswirkungen durch Wasserentnahme liefern, damit sie ihr Management entsprechend ausrichten. Hierfür werden die Partner im Hinblick auf die Verarbeitung, Auswertung und Interpretation relevanter Datensätze der Messstellen geschult und die regelmäßige Kontrolle der Wasserqualität institutionalisiert.
Bei geeigneter Grundwasserqualität und ausreichendem Volumen sollen die zuständigen Fachbehörden und Wasserversorger bei der Installation von Entnahmebrunnen, der Errichtung von Versorgungssystemen und der Ausweisung von Grundwasserschutzzonen unterstützt werden. Dies wurde bereits in Ansätzen erreicht, soll aber weiter ausgebaut werden, wobei u.a. mit der GIZ kooperiert wird. Insbesondere im Norden Burundis und in der Hauptstadt Gitega ist die Trinkwasserversorgung kritisch, weshalb diese Gebiete zu Schwerpunktregionen erklärt wurden. Darüber hinaus erstrecken sich die Projektaktivitäten auf Regionen im Osten und im Zentrum Burundis.
Sensibilisierungsmaßnahmen verdeutlichen die Bedeutung des Grundwasserschutzes für die nachhaltige Sicherung der Wasserversorgung. Der Grundwasser- und Quellenschutz wurde bereits gesetzlich verankert und wird nun an seiner praktischen Anwendbarkeit gemessen und bei Bedarf angepasst.
Angesichts der politischen Entwicklung in Burundi hat das Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) seit Juni 2015 alle regierungsnahen Aktivitäten der deutschen bilateralen Entwicklungszusammenarbeit mit Burundi suspendiert. Die Projektaktivitäten wurden entsprechend angepasst.
Hydrologische Karte von Burundi mit den vier wichtigsten hydrologischen Becken
Burundi liegt in Zentral-Afrika. Es ist mit einer 27 834 km² Fläche ein kleines Land. Nach der Volkszählung von 2008 lebten in Burundi etwa 8,04 Millionen Menschen. Das prägende Landschaftsbild ist ein Hochplateau auf 1400 m bis 1800 m. Dieses Plateau steigt von Osten nach Westen bis auf 2768 m (Berg Heha) über dem Meeresspiegel an, um dann in Richtung des Ostafrikanischen Grabens, in dem der Tanganjika See liegt, auf 772 m abzufallen. Das Klima ist tropisch wechselfeucht mit mittleren Jahrestemperaturen von 17 °C bis °C. Der mittlere jährliche Niederschlag beträgt etwa 1277 mm und fällt überwiegend in den beiden Regenperioden Februar bis Mai und September bis November.
Die Wasserversorgung der burundischen Bevölkerung basiert im Wesentlichen auf oberflächig austretendem Quellwasser, das an etwa 25 000 Quellen gefasst wird. Von den Quellfassungen wird das Wasser über Sammelleitungen gravitativ zu den Ansiedlungen geführt. Bei einer Wachstumsrate der Bevölkerung von etwa 3 % können diese traditionellen Versorgungssysteme den zukünftigen Bedarf nicht decken. Aus dem Grund ist es dringend erforderlich, sowohl die Menge als auch die Beschaffenheit der Grundwasserressourcen zu erfassen. Diese Daten tragen dazu bei, dass das Wassermanagement optimiert und so die zukünftige Versorgung verbessert wird.
Pilotgebiete des Projekts
Zur Quantifizierung und zum Schutz der Grundwasserressourcen wurden drei Pilotgebiete mit den folgenden Projektschwerpunkten ausgewählt.
Typische hügelige Landschaft in der Region Kirundo
Kirundo – Abschätzung der Grundwasserressourcen in einem granitischen Grundwasserleiter
Die RegionKirundo ist durch eine flache Topographie mit rundlichen Hügelkuppen charakterisiert. Es gibt so gut wie keine Flüsse. In zahlreichen Talsohlen haben sich jedoch Seen gebildet. Zum Zeitpunkt des Projekts war die Trinkwasserversorgung in der Projektregion Kirundo nicht ausreichend. Die Trinkwasserversorgung wurde aus kleineren Seen und einigen Grundwasserbrunnen gedeckt. Die Brunnen wurden 2012 bis 2013 im Auftrag des Wasserversorgers (AH) errichtet. Das Brunnenwasser wies erhöhte Eisen-, Mangan-, Ammonium- und Fluorid-Gehalte auf, die über den empfohlenen Werten der Weltgesundheitsorganisation (WHO) lagen.
Gitega – Ausweisung von Grundwasserschutzgebieten für die Trinkwasser-Brunnen der Stadt
Gitega ist mit einer Einwohnerzahl von 23 000 Menschen nach der Hauptstadt Bujumbura die zweitgrößte Stadt Burundis. Die Landschaft ist geprägt durch Hügel, die aus Quarziten und Schiefern bestehen. In den relativ engen Tälern zwischen den Hügeln ist Ton als Verwitterungsprodukt der Schiefer anzutreffen.
Die Régie de la Production et de Distribution d’Eau et d’Électricité (REGIDESO) ist für die Wasserversorgung in der Region Gitega verantwortlich. Damals betrieb REGIDESO 12 Brunnen in drei Brunnenfeldern. Das Brunnenwasser wird zusammen mit dem Wasser aus zahlreichen Quellen, die im Osten und Süden der Stadt liegen, in eine zentrale Wasserversorgung eingespeist.
Rumonge – Erfassung der Qualität und des Grundwasserpotenzials von lokalen Grundwasservorkommen
Das dritte Untersuchungsgebiet Rumonge wurde im Rahmen des PROSECEAU-Programms ausgewählt, um integriertes Wasserressourcenmanagement (IWRM) Maßnahmen in diesem Gebiet duchzuführen. Das Gebiet ist im Osten durch steile Hänge aus Quarzit und Schiefergesteine gekennzeichnet. Im Westen erstreckt sich eine aus Sedimenten des Tanganyikasees aufgebaute flache Ebene.
Lage der geophysikalischen Erkundungsprofile in der Provinz Kirundo
Kirundo Gebiet
Es wurde eine grundlegende hydrogeologische Studie mit Verfahren der Oberflächengeophysik (transiente Elektromagnetik und Tomographie) in Kombination mit einer Satellitenbildanalyse durchgeführt. Im Rahmen dieser Studie wurden fünf Ansatzpunkte für Bohrungen lokalisiert. Diese Bohrungen wurden 2015 abgeteuft und als Messstellen ausgebaut.
In allen fünf Bohrungen wurden etwa 90 m Granitgrus über Granitgestein erbohrt. Pumpversuche ergaben, dass der Granitgrus mit einer mittleren Transmissivität von etwa 4×10⁻⁴ m²/s sehr gut durchlässig ist. Darüber hinaus zeigten chemische Analysen, dass das Grundwasser den WHO-Kriterien entspricht. Lediglich Fluorid lag mit 1,5 mg/L am Grenzwert.
Bakterien E. coli im Wasser verschiedener Quellen im Untersuchungsgebiet Birohe (koloniebildende Einheiten—KBE—pro 100 mL)
Die bakteriologische Qualität des Brunnenwassers und der Quellen wurde untergesucht. Die Brunnen waren frei von Bakterien, aber die Quellen zeigten anthropogen verursachte bakterielle Belastungen. Daher sollten vor allem für die Quellen Schutzgebiete ausgewiesen werden. Regelmäßige Messungen von Escherichia coli (E. coli) Bakterien z. B. bei Birohe, östlich von Gitega, zeigten je nach Quelle sehr unterschiedliche Ergebnisse. Während die Quellen C26 und C119 nicht belastet waren, zeigte C25 in 50 % der Proben erhöhte Keimzahlen an. In den Quellen C115 und C116 waren lediglich 11 % der Proben frei von Bakterien E. coli. In den Quellen C117 und C116 waren 17 % der Proben frei von E. coli.
Ergebnisse von Markierungstests zur Messung der Grundwassergeschwindigkeit bei Birohe, Gitega
Um die bakterielle Verschmutzung der Quellen bei Birohe zu reduzieren, empfahl das Projekt Schutzgebiete auszuweisen und dafür Erkundungen durchzuführen. Zu Beginn der Erkundungen wurden Markierungsversuche mit Salz (NaCl) in der Nähe von zwei Quellen durchgeführt, um die Fließgeschwindigkeit zu bestimmen. Die Geologie des Einzugsgebiets ist durch einen Hang gekennzeichnet, der aus einer Wechselfolge von Quarzit und Schiefergestein besteht. Die Hangneigung beträgt 19%. Der Talgrund besteht aus einer mindestens 5 m mächtigen Tonschicht. Eine solche geologische Situation ist typisch für Burundi. Die Ergebnisse der Markierungsversuche zeigten eine hohe Fließgeschwindigkeit des Grundwassers von 1 m/h, was auf eine hohe Vulnerabilität der Quellen hinwies.
Um den geologischen Aufbau des Untergrundes zu erkunden und hydrogeologische Monitoringdaten sammeln zu können, wurden drei Grundwassermessstellen im Bereich des größten Brunnenfeldes errichtet. Die Bohrpunkte für die Messstellen wurden mittels Fernerkundung und Geophysik ermittelt. Pumpversuche in den Messstellen zeigten eine sehr gute hydraulische Leitfähigkeit des Grundwasserleiters (Transmissivität von 3×10⁻³ bis 8×10⁻³ m²/s). Die gute Grundwasserqualität entsprach den WHO-Standards.
Rumonge Gebiet
Bakteriologische Untersuchungen zeigten, dass 75 % der Quellen und 33 % der Oberflächengewässer frei von Bakterien E. coli waren.
Kolibakterien (koloniebildende Einheiten—KBE—pro 100 mL) im Wasser in der Region Rumonge
Damals wurde die Stadt Rumonge durch zwei Brunnen versorgt, die direkt am Ufer des Tanganyikasees liegen und Uferfiltrat aus den Seesedimenten pumpen. Das Wasser beider Brunnen wies hohe Eisengehalte (>10 mg/L) auf und benötigte eine Aufarbeitung bevor es als Trinkwasser verwendet werden konnte. Im Rahmen des BGR-Projekts wurden vier Erkundungsbohrungen abgeteuft, um Brunnenstandorte mit einer geringeren Eisenbelastung zu finden. Die Bohrergebnisse zeigten, dass der Grundwasserleiter mit einer Transmissivität von 3×10⁻³ m²/s eine sehr gute Durchlässigkeit aufweist. Hydrochemische Untersuchungen zeigten, dass auch das Grundwasser stark eisenhaltig war. Die Erkundungsergebnisse zeigten jedoch, dass die hohen Eisengehalte nach Osten mit zunehmender Entfernung vom Tanganjikasee abnehmen.
Weiterführende Literatur
Paper
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POST, V.E.A., VASSOLO, S.I., TIBERGHIEN, C., BARANYIKWA, D. & MIBURO, D. (2017): Weathering and evaporation controls on dissolved uranium concentrations in groundwater – A case study from northern Burundi. – Science of the Total Environment, 607–608: 281–293. DOI: 10.1016.j.scitotenv.2017.07.006
VASSOLO, S., NEUKUM, C., TIBERGHIEN, C., HECKMANN, M., HAHNE, K. & BARANYIKWA, D. (2019): Hydrogeology of a weathered fractured aquifer system near Gitega, Burundi. – Hydrogeology Journal, 27: 625–637. DOI: 10.1007/s10040-018-1877-0
VASSOLO, S., TIBERGHIEN, C., NEUKUM, C., BARANYIKWA, D., RYUMEKO, M., MIBURO, D. & NAHIMANA, N. (2022): Evaluation of transmissivity in a fractured aquifer—the Nyanzari wellfield, Burundi. – Grundwasser, 27: 29–42. DOI: 10.1007/s00767-021-00501-2
Fachberichte
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BARANYIKWA, D. & TIBERGHIEN, C. (2021): Synthèse des activités hydrogéologiques 2019-2020. – Rapport technique N°21 du projet "Gestion et Protection des Ressources en Eau Souterraine au Burundi", élaboré par Institut Géographique du Burundi (IGEBU) & Institut Fédéral des Géosciences et des Ressources Naturelles (BGR), 18 p.; Gitega.
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BRAC, F., MAZURU, A., KREKELER, T., TIBERGHIEN, C. & VASSOLO, S. (2018): Essais de traçage dans les sources Kagoti I et Ruhero II, Gitega. – Rapport technique N°11 du projet "Gestion et Protection des Ressources en Eau Souterraine au Burundi", élaboré par Institut Géographique du Burundi (IGEBU) & Institut Fédéral des Géosciences et des Ressources Naturelles (BGR), 39 p.; Gitega & Hanovre.
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VASSOLO, S. (2014): Guide national de détermination des périmètres de protection des captages d’eau destinée à la consommation humaine: Annexe au Décret N°100/189 du 25 août 2014 portant modalités de détermination et d’instauration des périmètres de protection des captages d’eau destinés à la consommation humaine. – Rapport technique du projet "Gestion et Protection des Ressources en Eau Souterraine au Burundi", élaboré par Institut Géographique du Burundi (IGEBU) & Institut Fédéral des Géosciences et des Ressources Naturelles (BGR), 24 p.; Gitega.
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VASSOLO, S. & KREKELER, T. (2013): Essais de traçage dans le bassin versant de Birohe, Gitega. – Rapport technique N°1 du projet "Gestion et Protection des Ressources en Eau Souterraine au Burundi", élaboré par Institut Géographique du Burundi (IGEBU) & Institut Fédéral des Géosciences et des Ressources Naturelles (BGR), 13 p.; Hanovre.
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VASSOLO, S. & KREKELER, T. (2013): Tracer tests at Birohe water catchment, Gitega. – Technical report No. 1 of the project "Management and Protection of Groundwater Resources in Burundi", prepared by Geographic Institute of Burundi (IGEBU) & Federal Institute of Geosciences and Natural Resources (BGR), 14 pp.; Hanover.
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Präsentationen
NOELL, U., TIBERGHIEN, C., VASSOLO, S. & VALLEY, S. (2015): A combined hydrogeological, hydrochemical, and geophysical investigation at Rumonge, Burundi, targeting groundwater with low iron content. – 42nd IAH Congress, 13–18 September 2015, Rome, Italy.
VASSOLO, S., TIBERGHIEN, C., NAHIMANA, N. & BARANYIKWA, D. (2015): Estimation of groundwater potential of a local aquifer in Burundi. – 42nd IAH Congress, 13–18 September 2015, Rome, Italy.
Karte
HECKMANN, M., TIBERGHIEN, C. & VASSOLO, S. (2017): Groundwater Vulnerability Map for the Nyanzari wellfield, Gitega, Burundi. – Project "Management and Protection of Groundwater Resources in Burundi", prepared by Geographic Institute of Burundi (IGEBU) & Federal Institute of Geosciences and Natural Resources (BGR); Hanover.
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Träger des Vorhabens sind das MEEATU (Ministère de l'Eau, de l'Environnement, de l'Aménagement du Territoire et de l'Urbanisme) und das ihm unterstehende burundische Institut für Geographie IGEBU (Institut Géographique du Burundi)
