Reservoarer är oumbärliga för global dricksvattenförsörjning. För att skydda dem från siltning, övergödning, och föroreningar, det krävs en övervakning av vattenkvaliteten. Ett brasiliansk-tyskt konsortium under ledning av Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har nu utvecklat användarvänliga mät- och övervakningsmetoder som är särskilt lämpade för regioner med begränsad datatillgänglighet. Bland andra, projektresultat bekräftar den stora effekten av återskogning i reservoarens upptagningsområde.

Om försämring av vattenkvaliteten upptäcks i ett tidigt skede, motåtgärder kan genomföras i tid och hotade reservoarer kan bevaras mycket längre. Miljömodeller hjälper till att övervaka och bedöma tillförsel av ämnen och vattenkvalitet. Modeller som använts hittills, dock, har krävt enorma datamängder och har förknippats med höga tekniska utgifter. Detta gör dem olämpliga för användning i regioner med begränsad datatillgänglighet. Inom ramen för det tvärvetenskapliga forskningsprojektet "Multidisciplinär datainsamling som en nyckel till globalt tillämpbar vattenresurshantering" (MuDak-WRM), Brasilianska och tyska forskare utvecklade användarvänliga och allmänt tillgängliga övervakningsmetoder, modeller, och mätteknik under en varaktighet av tre och ett halvt år. För beräkning av vattenbalansen, dvs. skillnaden mellan vattenupptag och vattenutsläpp, och substansinsatser från upptagningsområdet, satellitdata användes. "Vi fick tillförlitliga resultat med bara några få data, "säger Dr Stephan Hilgert, geo-ekolog vid KIT's Institute for Water and River Basin Management (IWG), som samordnade projektet.

Automatisering av databehandling

Många olika data har införlivats i den tidigare använda substansinmatningsmodellen. Av denna anledning, projektgruppen koncentrerade sig på de två viktigaste inmatningsvägarna:Ämnen som härrör från erosion av markytan och avloppsvatten från stadsmiljön i upptagningsområdet. Som exempel, reservatet för floden Dhünn i Nordrhein-Westfalen och Passaúna-reservoaren i delstaten Paraná i Brasilien studerades.

"En mycket viktig aspekt var automatisering av bearbetning av satellitdata som används för att beräkna vattenbalansen och tillförsel av fosfor och fasta ämnen, "Förklarar Hilgert. Framgångsrik automatisering underlättar i stor utsträckning användningen av modellerna och ökar deras noggrannhet och överförbarhet till andra upptagningsområden. Vetenskapskonsortiet, kommunföreningar, och industriföretag har utvecklat sensorer och plattformar för konstant övervakning av vattenkvaliteten samt en online-plattform (Sensor Web) för användarvänligt förvärv, lagring, och utvärdering av data.

Effekten av återplantning beräknades

Bland andra, projektresultaten bekräftar att återplantning av endast tre procent av jordbruksarealen i avrinningen i Passaúna -reservoaren kan minska sedimenttillförseln med upp till 26 procent. "Siltning av reservoarer och den resulterande minskningen av deras lagringskapacitet kommer att vara ett stort problem under de kommande decennierna. För närvarande, förlust av lagringsvolym överstiger dess ökning, Säger Hilgert.

Andra studier visade att näringsämnen bundna i sedimentet på grund av klimatförändringar kan minska vattenkvaliteten i djupare lager av reservoarer i framtiden. "I subtropen, en stor mängd fosforbindande järn kan hittas i jorden och därav, även i sedimentet i reservoaren. Dock, järn binder bara fosfor så länge vattnet innehåller en tillräcklig mängd syre. Om vattentemperaturen stiger och syre saknas på längre sikt, fosfor kan lösas upp. Detta kan resultera i en plötslig ökning av cyanobakterier, dvs algblomning, och vattenkvaliteten plötsligt försämras, "förklarar geo-ekologen. För att upptäcka denna risk i tid, operatörer av reservoarer bör övervaka sammansättningen av reservoarsediment utöver reservoarens tillstånd och utvärdering av satellitbilder, Säger Hilgert.