Bachelorarbeit Fakultät Bauingenieurwesen Studiengang Bauingenieurwesen Bachelorarbeit im Zeitraum vom 07.01.2015 bis 27.04.2015 betreut durch Prof. Dipl.-Ing. Andreas Ottl Entwicklung eines qualitativen und quantitativen Grundwassermodells zur Optimierung der Brunnenstandortsuche in Baila (Senegal) Vorgelegt von: Tobias Pfindel Nikolaus-Selnecker-Platz 7 91217 Hersbruck Matrikelnr: 2751195 Thomas Poxleitner Carl-Thiel-Straße 17 93053 Regensburg Matrikelnr: 2760935 Chris Ratje Amberger Straße 91 93057 Regensburg Matrikelnr: 2762955 Bachelorarbeit Eidesstattliche Erklärung 1. Uns ist bekannt, dass dieses Exemplar der Bachelorarbeit als Prüfungsleistung in das Eigentum des Freistaates Bayern übergeht. 2. Wir erklären hiermit, dass wir diese Bachelorarbeit selbständig und ohne fremde Hilfe verfasst und keine anderen als die angegebenen Hilfsmittel benutzt haben. Die Stellen der Arbeit, die dem Wortlaut oder dem Sinne nach anderen Werken entnommen wurden, sind in jedem Fall unter Angabe der Quelle kenntlich gemacht. 3. Wir versichern, dass unsere Bachelorarbeit bis jetzt bei keiner anderen Stelle veröffentlicht oder in anderer Form als Prüfungsleistung vorgelegt wurde. Zudem ist uns bewusst, dass eine Veröffentlichung vor der abgeschlossenen Bewertung nicht erfolgen darf. 4. Wir sind uns darüber im Klaren, dass ein Verstoß hiergegen zum Ausschluss von der Prüfung führt oder die Prüfung ungültig macht. Ebenso sind wir uns über die strafrechtlichen Folgen einer unrichtigen oder unvollständigen eidesstattlichen Versicherung bewusst (§ 156 StGB). Regensburg, den 27.04.2015 .............................. .............................. .............................. Tobias Pfindel Thomas Poxleitner Chris Ratje Pfindel, Poxleitner, Ratje II Bachelorarbeit Danksagung Hiermit möchten wir uns herzlich bei allen bedanken, die uns während der Anfertigung unserer Bachelorarbeit unterstützt haben. Speziell gilt unser Dank… Herrn Prof. Dipl.-Ing. Andreas Ottl für die Bereitstellung des Themas, sowie für die angenehme Betreuung während der ganzen Zeit Herrn Prof. Dipl.-Ing. Wolfgang Stockbauer und Herrn Dipl.-Ing. Claus Plank in Vertretung für den gesamten Lehrbereich Vermessungskunde der Fakultät Bauingenieurwesen für die hilfreiche Unterstützung während der Vorbereitungen Herrn Walter Hoffmann von der Kinderhilfe Senegal für die Einführung in die Kultur Senegals, sowie die ständige Unterstützung und hilfreichen Tipps Herrn Dr. Ing. Hans-Georg Sixdorf und den Ingenieuren ohne Grenzen, die mit Rat und Tat zur Seite standen und geduldig und unkompliziert alle Fragen beantworteten Herrn Prof. Dr. Walter Rieger für die Beratung in chemischen Fragen und die Bereitstellung der chemischen Schnelltests Herrn Dr. Wilhelm Bomke in Vertretung für das Akademische Auslandsamt für die finanzielle Unterstützung Herrn Ibou Goudiaby und Herrn Mustapha „Tapha“ Coly für die Begleitung, Unterstützung und Organisation während unseres Aufenthalts im Senegal Herrn Alpha Coly, der sich bereiterklärte, die Messungen der Brunnenwasserstände im Ort Baila für das kommende Jahr zu übernehmen Unseren Kommilitonen, die uns stets den Aufenthalt im Senegal erheiterten Unseren Familien und Freunden für die immerwährende Unterstützung in jeglicher Form während unseres Studiums Regensburg, den 27.04.2015 Tobias Pfindel, Thomas Poxleitner, Chris Ratje Pfindel, Poxleitner, Ratje III Bachelorarbeit Zusammenfassung Der etwa 3000 Einwohner zählende Ort Baila befindet sich im Südwesten Senegals in der Provinz Casamance etwa 50 Kilometer östlich der Atlantikküste. Am westlichen und nördlichen Ortsrand verläuft ein sog. Bolong, ein für die Region typischer, tidebeeinflusster Salzwasserfluss. Das Klima wird von einer Regen- sowie einer ausgeprägten Trockenzeit bestimmt. Die Trinkwasserversorgung in Baila erfolgt zu einem wesentlichen Anteil aus Brunnen, welche den ersten, sehr oberflächennahen Grundwasserleiter erschließen. Im Zuge einer Bachelorarbeit im Jahr 2014 wurde festgestellt, dass das Wasser einiger Brunnen auf Grund eines hohen Salzgehaltes nicht für Trinkwasserzwecke genutzt werden kann. Als Ursache wird Uferfiltrat aus dem Bolong vermutet. Zum Ziel dieser Arbeit wurde deshalb die Erhebung aller notwendigen Informationen ausgegeben, um in der Zukunft geeignete Standorte für neue Brunnen mit geringer Versalzungsgefahr ermitteln zu können. Die Aufbereitung und Sicherung dieser Daten soll in einem Geoinformationssystem (GIS) erfolgen. Die dafür in Baila notwendige Tätigkeit gliedert sich in ihren Hauptpunkten in die lagemäßige Vermessung aller Brunnenstandorte per Satellitennavigation, die Einrichtung eines lokalen Höhensystems mittels Nivellement, die Implementierung aller notwendigen Voraussetzungen für eine regelmäßige Erfassung des Grundwasserspiegels und des Flusspegels, die Untersuchung und Bewertung des Grundwassers durch chemische Analysen, die Erstellung eines Bodenschichtenverzeichnisses, sowie die Beschaffung allgemeiner Informationen zur Trinkwasserversorgung. Diese Arbeiten fanden vom 21. Februar bis einschließlich zum 8. März 2015 statt. Folgende Erkenntnisse gingen daraus hervor: Zum Zeitpunkt der Untersuchung lag die Grundwasseroberfläche als lokal begrenzter Berg vor. Dessen höchster Punkt befindet sich in etwa in der Ortsmitte. Das Grundwasserniveau fällt von ihm ausgehend radial in alle Richtungen ab. Der Flusspegel besitzt in etwa die gleiche Höhe wie das Grundwasser in den ihm am nächsten gelegenen Brunnen. Dem Gefälle folgend dürfte die Grundwasserströmung vom Hochpunkt aus in alle Richtungen von diesem weg verlaufen. Die chemische Pfindel, Poxleitner, Ratje IV Bachelorarbeit Grundwasseranalyse ergab lediglich an sieben Stellen eine nachweisbare Konzentration an Chlorid. Die Beeinflussung des Grundwassers durch den Bolong wird deshalb in der aufgenommenen Situation als gering eingestuft. Dadurch, dass die Fließrichtung des Grundwassers senkrecht auf den Fluss zuläuft, wird der Infiltration von dessen Salzwasser in den Grundwasserleiter auf natürliche Weise entgegengewirkt. Für eine abschließende Bewertung ist jedoch die Auswertung der Grundwasserstandhöhen über den Zeitraum eines ganzen Jahres erforderlich. Bereits erfolgte, weitere Messungen der Grundwasseroberfläche deuten auf ein Abflachen des Grundwasserbergs im Laufe der Trockenzeit hin, weshalb sich der Einfluss des Bolongs auf den Grundwasserleiter erhöhen könnte. Der Grundwasserspiegel liegt zwischen 7,5 und 19,5 Meter unter Geländeniveau. Untersuchungen zum Aufbau des Untergrunds ergaben, dass lediglich eine homogene, standfeste Sandschicht das Grundwasser überdeckt. Mit der oberflächennahen Lage und dem Fehlen einer schützenden Bodenschicht dürfte die nachgewiesene, flächendeckend hohe Konzentration an Nitrat in Zusammenhang stehen. Sie kommt vermutlich durch den Eintrag menschlicher und tierischer Fäkalien zustande. Der Fokus aufbauender Arbeiten sollte auf die Auswertung noch ausstehender Grundwasserspiegelmessungen und auf Maßnahmen zur Reduzierung der Nitratbelastung gelegt werden. Pfindel, Poxleitner, Ratje V Bachelorarbeit Abstrait Le village Baila, avec environ 3000 habitants, se trouve dans le sud-ouest du Sénégal à la province Casamance environ 50 kilomètres à l'ouest de la côte d'Atlantique. Au bord occidental et du nord du village coule un Bolong, une rivière salée lequel par tide est influencée. Le climat est déterminé par une saison des pluies et une saison sèche prononcée. L'approvisionnement d'eau potable dans Baila se passe à une part essentielle des puits lesquels sont rattachés à la première couche d'eau souterraine quel est proche de surface. Dans le travail de bachelor de 2014 on constatait que l'eau des puits ne peut pas être utilisée pour l'eau potable à cause de haute valeur de sel. Le filtrat de bord de Bolong est soupçonné pour la cause. A l'objectif de ce travail, la perception de toutes les informations nécessaires était distribuée pour cette raison pour pouvoir découvrir à l'avenir les positions convenables pour les nouveaux puits avec le petit danger du sel. Les données traitées doivent être assurées dans un système de géo-information. Les activités nécessaires dans Baila se divisent en leur points principales dans le mesurage de toutes les positions des puits par navigation de satellite, l'élaboration d'un système de hauteurs local avec Nivellement, l'implémentation de toutes les conditions nécessaires d'un enregistrement régulier de la nappe souterraine et de l'échelle d'étiage de rivière, l'analyse et évaluation de l'eau souterraine par les analyses chimiques, l'élaboration d'une liste de couches de sol, ainsi que l'obtention des informations générales à l'approvisionnement d'eau potable. Ces travaux avaient lieu du 21 février au 8 mars 2015. Les connaissances suivantes étaient gagnées: Pour la date de l'analyse, la surface d'eau souterraine existait comme la montagne localement limitée. Son plus haut point se trouve dans à peu près au centre local. Le niveau d'eau souterraine tombe radial dans toutes les directions. L'échelle d'étiage de rivière possède dans l'à peu près même hauteur comme l'eau souterraine dans le puit le plus près située à lui. A la pente suivant, le courant d'eau souterraine d'un haut point coule dans toutes les directions. L'analyse d'eau souterraine chimique donnait une concentration démontrable au chlorure à sept lieux. Pour cette raison, l'influence Pfindel, Poxleitner, Ratje VI Bachelorarbeit de l'eau souterraine par Bolong est classée dans la situation prise comme petite. Parce que la direction de l'eau souterraine court verticalement à la rivière, on combat l'infiltration par son eau de sel dans la couche d'eau souterraine de la manière naturelle. L'évaluation des hauteurs de niveau d'eau souterraine sur la période de toute l'année est nécessaire à une évaluation définitive. Les autres mesurages de la surface d'eau souterraine indiquent une réduction de la montagne d'eau souterraine à la saison sèche, pourquoi l'influence de Bolong sur la couche d'eau souterraine pourrait augmenter. La nappe souterraine se trouve entre 7,5 et 19,5 mètres sous le niveau de terrain. Des analyses à la construction du fond donnaient qu'une couche dessable homogène, ferme contre la place recouvre l'eau souterraine. Pour la situation proche de surfaces et le manque d'une couche de sol protégeant pourrait être en rapport établi, généralisé les hauts, la concentration au nitrate. Elle a lieu probablement par l'inscription de matières fécales humaines et animales. Le foyer des travaux se fondant devait être mis sur l'évaluation des mesurages de nappe souterraine et sur des mesures pour la réduction de la charge de nitrate. Pfindel, Poxleitner, Ratje VII Bachelorarbeit Inhaltsverzeichnis Eidesstattliche Erklärung .......................................................................................... II Danksagung ............................................................................................................ III Zusammenfassung .................................................................................................. IV Abstrait................................................................................................................... VI 1 Einleitung .............................................................................................................. 1 2 Vermessung .......................................................................................................... 5 2.1 Voreinstellungen für das Erstellen und Exportieren eines Vermessungs-Projekts 5 2.2 Arbeiten mit dem Geo 7x ...................................................................................... 19 2.3 Höhensystem......................................................................................................... 29 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters ........................................................... 32 3.1 Brunnen – Allgemeine Informationen .................................................................. 33 3.2 Messung des Grundwasserstandes....................................................................... 34 3.3 Bestehende Grundwassersituation ....................................................................... 37 3.4 Veränderung der Grundwasserverhältnisse bei Messreihe 2 und 3 ................... 40 3.5 Einfluss der Gezeiten ............................................................................................. 41 3.6 Regenmessung ...................................................................................................... 44 3.7 Auswertung der Messwerte und Ausblick ............................................................ 45 4 Chemische Grundwasseruntersuchung ................................................................ 47 4.1 Chlorid (Cl-) ............................................................................................................ 48 4.2 pH-Wert ................................................................................................................. 50 4.3 Temperatur ........................................................................................................... 51 4.4 Härte...................................................................................................................... 52 4.5 Elektrische Leitfähigkeit ........................................................................................ 54 4.6 Nitrat (NO3-)........................................................................................................... 56 4.7 Ammonium (NH4+)................................................................................................. 57 4.8 Trübung, Färbung, Geruch .................................................................................... 58 4.9 Resumée ................................................................................................................ 58 5 Bodenschichten/Bodenaufnahmen...................................................................... 59 6 Mangroven ......................................................................................................... 62 7 Geoinformationssystem ...................................................................................... 67 7.1 GIS-Software.......................................................................................................... 67 Pfindel, Poxleitner, Ratje Bachelorarbeit 7.2 Datenstruktur GIS Baila ......................................................................................... 67 7.3 Datenbank ............................................................................................................. 68 7.4 Google Earth .......................................................................................................... 69 8 Fazit/Ausblick...................................................................................................... 71 Abbildungsverzeichnis............................................................................................ 76 Literaturverzeichnis ............................................................................................... 77 Anhang .................................................................................................................. 80 Pfindel, Poxleitner, Ratje IX Bachelorarbeit 1 Einleitung 1 Einleitung Der sechste Weltwasserbericht der Vereinten Nationen beginnt mit dem Satz: „Water is at the core of sustainable development.“1 – „Wasser ist unverzichtbar für nachhaltige Entwicklung.“2 Diese Aussage ist besonders treffend für Länder der sogenannten „Dritten Welt“, welche häufig auf Grund verschiedenster nachteiliger Faktoren unter einer ungenügenden Versorgung mit Trinkwasser leiden. Besonders in den ländlichen Räumen Trinkwasserversorgungsnetze von mit Entwicklungsländern, Fernleitungen und die wo großflächige Möglichkeiten der technischen Wasseraufbereitung weitestgehend nicht vorhanden sind, ist die Bevölkerung existentiell abhängig von den vor Ort zur Verfügung stehenden Wasservorkommen. So auch in der Ortschaft Baila, welche sich im Südwesten Senegals etwa 50 km östlich der Atlantikküste in der Provinz Casamance befindet. Seit 1991 engagiert sich dort der gemeinnützige Verein „Kinderhilfe Senegal e.V.“ (KHS), mit dem Ziel unter dem Leitspruch „Hilfe zur Selbsthilfe“ eine wirtschaftliche Infrastruktur in der Region aufzubauen. So soll die Abwanderung der Bevölkerung in Großstädte gestoppt und eine nachhaltige Entwicklung ermöglicht werden. Im Zuge eines Projekts zur Schaffung einer Fachschule für Solartechnik und Erneuerbare Energien entstand 2012 eine Kooperation der KHS mit der Regensburger Regionalgruppe der Organisation „Ingenieure ohne Grenzen“ (IoG). Seit 2013 unterstützt die Ostbayerische Technische Hochschule (OTH) Regensburg in Person von Professor Andreas Ottl (Fakultät Bauingenieurwesen, Fachbereich Siedlungswasserund Wassergütewirtschaft) die Hilfsorganisationen. Dieses Engagement ist nicht als eigenständig, sondern vielmehr als Hilfestellung für die beiden Vereine im Bereich der Wasserversorgung zu sehen und erfolgt in Form aufeinander aufbauender studentischer Abschlussarbeiten. Ziel ist es mittel- bis langfristig die Trinkwasserversorgung in Baila zu verbessern. 1 WWAP (United Nations World Water Assessment Programme). Water for a Sustainable World, Paris: UNESCO, 2015, S.2 2 WWAP (United Nations World Water Assessment Programme). Wasser für eine nachhaltige Welt – Zusammenfassung, Bonn: Deutsche UNESCO-Kommission e.V., 2015, S.2 Pfindel, Poxleitner, Ratje 1 Bachelorarbeit Abbildung 1 - Karte Senegal 1 Einleitung 3 4 Abbildung 2 - Casamance Im Frühjahr 2014 reisten mit Simon Reil und Sebastian Haspelhuber erstmals zwei Studenten der OTH Regensburg in die senegalesische Ortschaft. Inhalt ihrer Arbeit war die Erkundung und Dokumentation des dortigen Wasserleitungssystems sowie die Beschaffung von grundlegenden Informationen zur Trinkwasserversorgung. Aus dieser Erkundungsreise ging hervor, dass die örtliche Wasserversorgung auf zwei Arten erfolgt: Zum einen mittels eines Wasserleitungsnetzes, welches durch einen Wasserturm gespeist wird. Das Wasser hierfür wird aus einem Tiefbrunnen per Dieselpumpe gewonnen. Zum anderen durch eine Vielzahl kleiner Brunnen, die den ersten Grundwasserleiter erschließen. Das Wasser einiger Brunnen kann den Einwohnern zufolge auf Grund seines hohen Salzgehalts nicht als Trinkwasser verwendet werden. Als Ursache der Versalzung wird die unmittelbare Lage des Orts an einem sog. Bolong, so werden Salzwasser führende Wasserläufe an den Küsten Senegals und Gambias genannt5, vermutet. Er ist ein Ausläufer des Flusses Casamance, der die gleichnamige Provinz auf Höhe der Hauptstadt Ziguinchor in Ost-West-Richtung durchzieht und sich bereits weit vor seiner Mündung in den Atlantik zum Meeresarm aufweitet. Dieser Bolong, genannt „Marigot de Baila“, ist typisch für die Region, welche von zahlreichen, tidebeeinflussten Ausläufern des Meeresarms durchsetzt ist. Von den auf Grundlage der Erkenntnisse aus der Erkundungsreise ausgearbeiteten Themen für weitere Arbeiten wurde die Wasserversorgung durch die oberflächlichen Brunnen als am dringlichsten erachtet. Zwar wurde noch im Jahr 2014 die zum Tiefbrunnen gehörende, mit teurem Diesel betriebene, Pumpe von einer französischen Hilfsorganisation durch eine Solarpumpe ersetzt, wodurch die Wasserversorgung aus 3 SCasa.La Casamance, 2014 Au-Senegal (Hg.).La Casamance 5 Wikipedia, Bolong, 2015 4 Pfindel, Poxleitner, Ratje 2 Bachelorarbeit 1 Einleitung dem Leitungsnetz wesentlich verbessert werden konnte. Anstatt wie zuvor nur etwa jeden dritten Tag steht nun nahezu permanent fließendes Wasser an den Entnahmestellen zur Verfügung. Dennoch besitzen die übrigen Brunnen zur Versorgung des Ortes mit Trinkwasser insofern eine bedeutende Rolle, dass Schäden im Leitungsnetz keine Seltenheit sind und auch mit der Solarpumpe die Befüllung des Wasserturms nicht ohne Unterbrechungen funktioniert. Des Weiteren steht Wasser aus der Leitung nur mit geringem Druck zur Verfügung, sodass die Wasserbeschaffung aus einem Brunnen in wesentlich kürzerer Zeit möglich ist und von der Bevölkerung auch weiterhin stark betrieben wird. Letztendlich ist es auch ein Grundsatz -nicht nur in der Wasserversorgung- sich nicht auf nur eine Versorgungsquelle zu verlassen. Im Falle von Baila sollten deshalb zum einen der Tiefbrunnen, zum anderen alle übrigen, oberflächlichen Brunnen als die beiden Säulen der Trinkwasserversorgung betrachtet werden. Den Einheimischen zufolge hat die Regenmenge in der Region in den zurückliegenden 20 bis 30 Jahren spürbar abgenommen und der früher üppige Bestand an Mangroven, welcher eine natürliche Barriere gegen die Intrusion von versalztem Wasser aus dem Fluss in den Grundwasserleiter darstellt, wurde reduziert. In der Folge versalzten immer wieder bestehende Brunnen. Auch sei es nicht unüblich, dass neue Brunnen bereits direkt nach der Fertigstellung salzhaltiges Wasser führen. Dies bedeutet einen erheblichen wirtschaftlichen Schaden für die Bevölkerung, denn einen Brunnen in Eigenleistung zu bauen kostet rund 250.000 CFA, umgerechnet ca. 400 €. In einem Ort, in dem der überwiegende Teil der Einwohner über kein oder nur ein unregelmäßiges Einkommen verfügt ist dies ein kleines Vermögen. Zentraler Gegenstand dieser Arbeit ist deshalb die Erhebung von Grundlagen zur Erstellung eines Grundwassermodells. Mit diesem sollen die Grundwasserverhältnisse vor Ort erforscht werden können, um in der Folge eine zuverlässige Ermittlung von geeigneten Brunnenstandorten zu erreichen. Die Grundlagenermittlung umfasst im Wesentlichen die Beschaffung allgemeiner Informationen, die Ermittlung der horizontalen Koordinaten der Brunnenstandorte mittels Satellitennavigation, sowie relativer Höhenbezüge per Nivellement. Weiter die Bestimmung chemischer Trinkwasserparameter, sowie die Untersuchung des Bodenaufbaus. Veränderungen in Pfindel, Poxleitner, Ratje 3 Bachelorarbeit den Grundwasserverhältnissen 1 Einleitung sollen mittels regelmäßiger Messung des Grundwasserniveaus in allen Brunnen erfasst werden. Pfindel, Poxleitner, Ratje 4 Bachelorarbeit 2 Vermessung 2 Vermessung Die für den Aufbau des geplanten Geoinformationssystems zu erfassenden Objekte wurden per Satellitennavigation mit dem Handheld Geo 7X der Firma Trimble vermessen. Das folgende Kapitel beschäftigt sich mit der Beschreibung und Erläuterung der wichtigsten Funktionen des GNSS-Geräts, um als Anleitung für nachfolgende Projekte zu dienen, sowie mit dem Höhensystem, das für die Ermittlung der Brunnenhöhen eingerichtet wurde. 2.1 Voreinstellungen für das Erstellen und Exportieren eines VermessungsProjekts Vorab wird darauf hingewiesen, dass der Datenaustausch, die Datenvorbereitung und die Datenaufbereitung auf dem Computer mit der GIS-Software „ArcGIS“ der Firma Esri durchgeführt wurde und diese Anleitung deshalb an diese Programme anknüpft. Um von „ArcGIS“ einen Datenexport auf das Handheld durchführen zu können, müssen die Programme „ArcPad“ von der Firma Esri, sowie „Positions Destkop Add-In“ von Trimble installiert sein. Die Programme sollen in folgender Reihenfolge installiert werden, da ansonsten möglicherweise Probleme auftreten: ArcGIS ArcPad Trimble Positions Desktop Add-In Ebenso wird das „Windows Mobile Geräte-Center“ für die Synchronisation des Geräts mit dem PC benötigt. Zunächst muss nach der Installation des Desktop Add-Ins eine Lizenz vom Hochschulserver ausgeliehen werden. Das geschieht über den Lizenz-Administrator des Gerätes. Allerdings sollte vorher Rücksprache mit Herrn Plank von der Hochschule gehalten werden, ob und wie lange diese Lizenz ausgeliehen werden darf, da es bei diesem Programm immer wieder zu Problemen mit dem Lizenzserver kommt. Pfindel, Poxleitner, Ratje 5 Bachelorarbeit 2 Vermessung Als erster Schritt wird in „ArcMap“ eine neue Karte erstellt und in einem Projektordner abgespeichert. Danach muss über den „ArcKatalog“ im Projektordner eine Geodatabase (Datenbank) angelegt werden. Es gibt die Möglichkeit, zwischen einer File-Geodatabase und einer PersonalGeodatabase zu wählen. Die File-Geodatabase ist ein Ordner, in dem Dateien mit räumlichen und nicht räumlichen Daten gespeichert und verarbeitet werden können. Auf eine File-Geodatabase kann von mehreren Benutzern zugegriffen werden, wobei jede Datei jeweils nur von einer Person gleichzeitig bearbeitet werden kann. 6 Bei der Personal-Database wird eine Microsoft-Access-Datenbank erstellt, in der die räumlichen und nicht räumlichen Daten gespeichert und verarbeitet werden. Die Größe ist bei dieser Form allerdings begrenzt auf 2 GB. 7 Abbildung 3 - ArcMap: Erstellung einer Geodatabase Da im Rahmen des vorliegenden Projekts ein geringer Speicherplatz-Bedarf und keine Notwendigkeit für eine benutzerübergreifende Datenablage bestand, wurde in der Bachelorarbeit eine Personal-Database verwendet. In der Datenbank können nun per rechten Mausklick neue Daten erstellt werden: 6 7 Feature-Datasets Feature-Classes ArcGIS Resource Center (e), Was ist eine Personal-Geodatabase?, 2012 ArcGIS Resource Center (d), Was ist eine File-Geodatabase?, 2012 Pfindel, Poxleitner, Ratje 6 Bachelorarbeit Tabellen Beziehungsklassen Raster-Kataloge Raster-Datasets Mosaik-Datasets Toolboxes 2 Vermessung Während der Messungen wurde lediglich mit der Funktion „Feature-Class“ gearbeitet, weshalb die anderen Funktionen nicht näher erläutert werden. Mit der Funktion „Feature-Class“ kann in der Datenbank ein Geometrietyp wie beispielsweise ein Punkte-, Linien- oder Polygonlayer erstellt werden, auf den während des Vermessungsvorgangs zugegriffen werden kann. So ist es möglich, durch das Anlegen verschiedener Layer, das zu vermessene Gebiet differenziert nach Objekten, getrennt in einzelnen „Schubladen“ zu erfassen, indem man beispielsweise einen Straßenzug als Linie oder ein Feld als Polygonfläche aufnimmt.8 Beim Anlegen der „Feature-Class“ wurden folgende Einstellungen getroffen: Unter Geometrieeigenschaften muss „Koordinaten beinhalten Z-Werte“ -sie werden zum Speichern von 3D-Daten verwendet- angekreuzt werden, um später mit dem Handheld auch höhenbezogene Daten im Gerät abspeichern und weiterverarbeiten zu können. Im nächsten Feld wählt man das Koordinatensystem, in dem die horizontalen Koordinaten erfasst werden sollen. Hierbei ist es ratsam, das geographische Koordinatensystem WGS 1984 auszuwählen, da das Handheld mit diesem arbeitet. Es kann ebenso eine Projektion wie das Gauß-Krüger-Koordinatensystem eingestellt werden, allerdings muss dann die Karte beim Aus-Checken (Datenübertragung vom Computer auf das Handheld) über eine Transformation wieder in das WGS 1984Format überführt werden, weshalb die direkte Bearbeitung im Projekt mit dem WGS 1984 praktikabler ist. Im Anschluss daran kann ein Koordinatensystem für die vertikalen Koordinaten, den ZWert gewählt werden. Mit der Auswahl eines Koordinatensystems wird die Höhe direkt für das gewählte Höhensystem berechnet. Es ist nicht zwingend notwendig eine 8 ArcGIS Resource Center (f), Kurzer Überblick über Feature-Classes, 2013 Pfindel, Poxleitner, Ratje 7 Bachelorarbeit 2 Vermessung Auswahl zu treffen, da in diesem Fall trotzdem die Höhe über dem WGS84- Ellipsoid aufgenommen wird. Dieser Teil wurde nicht ausgefüllt, da die Ungenauigkeit der Höhenmessung des Geo 7x für eine Untersuchung von Grundwasseroberflächen mit ca. 2,5 Metern zu hoch ist, als dass es repräsentative Werte liefern würde. Deshalb wurden die Höhen aller Brunnen im Nachgang mit einem Nivellement genau eingemessen (siehe hierzu das Kapitel 2.3 „Höhensystem“). Im darauffolgenden Fenster ist die XY-Toleranz einzustellen, die zur genauen Differenzierung zweier Punkte dient. Dabei gibt man an, welchen Abstand zwei Punkte mindestens zueinander haben müssen, um nicht als ein Punkt betrachtet zu werden. An diesem Punkt ist standardmäßig eine Toleranz von 0,000000008983153 Grad eingestellt. Dies entspricht ausgedrückt in einer Längeneinheit einem Abstand von 1 Millimeter. Die Z-Toleranz ist standardmäßig mit einem Wert von 0,001 Metern eingestellt. Über die gesamte „Feature-Class“ wird ein Gitter gelegt, in das die Koordinaten später eingepflegt werden. Mithilfe der Auflösung und Domänenausdehnung kann die Feinheit dieser Gitterstruktur definiert werden, wobei immer ein Wert genommen werden sollte, der mindestens zehnmal kleiner ist als der Toleranzwert. Dabei ist der Auflösungswert immer in derselben Einheit festgelegt, wie das gewählte Koordinatensystem. Der Wert der Standardauflösung beträgt 0,0001 Meter (1/10 Millimeter) bzw. 0,000000001 Grad. Im nächsten Fenster können nun Attribute eingegeben werden, die für jeden Punkt, der mit dem Handheld gemessen werden soll, während der Aufnahme auf dem Gerät angezeigt werden. In diese Felder können während des Vermessungseinsatzes charakteristische Eigenschaften und Beschreibungen eingegeben werden, welche als Information zu den aufgenommenen Objekten erhoben werden sollen. Dabei gibt es bei der Eingabe der Daten die Auswahl zwischen neun Felddatentypen: Short Integer Long Integer Float Double Pfindel, Poxleitner, Ratje 8 Bachelorarbeit Text Datum BLOB Guid Raster 2 Vermessung „Short“ und „Long Integer“ sind dabei ganzzahlige numerische Werte mit einer Größe von 2 bzw. 4 Byte. Mit dem Typ „Float“ können Bruchzahlen mit einer Größe von 4 Byte, mit dem Typ „Double“ mit einer Größe von 8 Byte gespeichert werden. „Text“ und „Datum“ sind selbsterklärend, wobei beim Text-Typ die zur Verfügung stehende Zeichenanzahl festgelegt werden kann. Mit den Datentypen „BLOB“, „Guid“ und „Raster“ wurde nicht gearbeitet, weshalb zur genaueren Begriffserklärung die „ArcGIS-Hilfe“ zu Rate gezogen werden kann.9 Soll beispielsweise, wie in der vorliegenden Arbeit, in einer Punkte-Feature-Class der Brunnenbestand eines Ortes aufgenommen werden, kann unter der Spalte „Feldname“ „Brunnenname“ eingeben werden und daneben unter der Spalte „Datentyp“ „Text“. Somit erscheint auf dem Gerät bei der Erzeugung eines neuen Punktes das Feld „Brunnenname“ und es kann ein charakteristischer Name, wie zum Beispiel eine Brunnennummer B-010, vergeben werden. Abschließend auf „Fertig stellen“ drücken und der neue Layer wird auf der linken Bildschirmhälfte im Inhaltsverzeichnis angezeigt. Für die Bachelorarbeit wurden in diesem Zusammenhang weitere Felder wie beispielsweise Nutzung, Baujahr und Bemerkungen angelegt, Informationen, welche für das Geoinformationssystem benötigt werden. Um später einen Eindruck von der Genauigkeit der aufgezeichneten Daten zu bekommen, kann je ein Feld für die horizontale und die vertikale Genauigkeit der Messungen angelegt werden. Sie sind mit dem Datentyp „Double“ zu hinterlegen. Darauf bezogen kann beim Check-Out die Einstellung vorgenommen werden, dass die 9 ArcGIS Resource Center (a), Datentypen von Geodatabase-Feldern, 2012 Pfindel, Poxleitner, Ratje 9 Bachelorarbeit 2 Vermessung zum Zeitpunkt der Punktaufnahme vom Gerät berechnete Genauigkeit automatisch in diese Felder eingetragen wird. Das Handheld verfügt weiterhin über eine integrierte Kamera mit der während des Vermessungseinsatzes parallel zur Punktaufnahme Fotos gemacht werden können. Soll nach dem Messvorgang und dem Check-In der Daten auf den Computer auf die Bild-Datei zugegriffen werden können, ist im Voraus ein Feld mit dem Namen „Foto“ und dem Datentyp „Text“ zu erstellen. Somit kann im Nachgang der Datei-Pfad des Fotos in dieses Feld geschrieben werden und es ist zur Weiterverarbeitung in der Attributtabelle des Projekts mit eingelesen. Um das Projekt vom Computer auf das Geo7x zu exportieren (Check-Out), muss auf das „Trimble Positions Desktop Add-In“ zurückgegriffen werden. Nach seiner Installation kann es über den Reiter „Anpassen“ „Erweiterungen…“ aktiviert werden. Nun erscheint folgendes Feld: Außerdem folgender Tab in der linken unteren Bildhälfte: Durch klicken auf das runde Trimble-Symbol öffnet sich der „Trimble Positions Desktop-Administrator“ mit dessen Hilfe man neue Projekte zum Exportieren anlegen, verwalten und löschen kann. Außerdem werden damit Geräte verwaltet, Verarbeitungsprofile für das Postprocessing erstellt und bearbeitet, sowie Feldkonfigurationen und andere Funktionen eingestellt. Abbildung 4 - Trimble Positions Desktop-Administration Pfindel, Poxleitner, Ratje 10 Bachelorarbeit 2 Vermessung Zunächst ist ein neues Projekt anzulegen. Dazu muss man auf „Projekte“ „Erstellen…“ klicken. Dann öffnet sich das neue Fenster „Projekte erstellen“. Dort ist zuerst der Projekttyp zu wählen. Es gibt die Projekttypen: - ArcGIS for Windows Mobile - ArcPad - ArcPad QuickProject (Import) - TerraFlex - TerraSync - Benutzerdefiniert (Toolkit/Laufzeit-SDK) Die vorbereiteten Projekte können für diese Programme auf dem Handheld ausgegeben werden. Auf dem Gerät der OTH Regensburg ist das Programm „ArcPad“ installiert. Deshalb wird hier dieser Projekttyp näher ausgeführt. Man wählt nun also den Projekttyp „ArcPad“. Daraufhin erscheint ein grün hinterlegter Haken, für den Fall, dass „Trimble Positions Desktop Add-In“ eine kompatible Datenbank im Kartenmaterial findet. Im unteren Bereich des Fensters erscheint als Kartenkoordinatensystem und Kartendatum das WGS 1984. Wurde vorher ein anderes Koordinatensystem gewählt, ist eine Transformation nach WGS 1984 einzustellen. Anschließend muss die Auswahl mit „Anfang“ bestätigt werden. In der darauffolgenden Ansicht „1. Layer“ sind der Workspace, also die zu verwendende Datenbank, sowie die Layer, die exportiert werden sollen, auszuwählen. Hier ist standardmäßig die zuletzt bearbeitete Datenbank als Workspace hinterlegt. Durch die Bestätigung mit „Weiter“ gelangt man zu den Layer-Einstellungen. Wählt man einen der ausgewählten Layer an, kann in der rechten Spalte unter „Metadatenübertragung“ eingestellt werden, dass die horizontale und vertikale Genauigkeit, sowie die Featurehöhe während des Messvorgangs vom Gerät aufgezeichnet werden. Mit dem Genauigkeitsschwellenwert kann festgelegt werden, bis zu welcher Abweichung die Werte der horizontalen Genauigkeit nach dem Postprocessing angezeigt werden sollen. Da in der Bachelorarbeit der Genauigkeitsbereich von einem Meter angestrebt wurde, wurde dieser als Genauigkeitsschwelle angegeben, sodass alle Werte darüber später in der Attributtabelle nicht angezeigt werden. Man kann während des Postprocessing Pfindel, Poxleitner, Ratje 11 Bachelorarbeit 2 Vermessung allerdings noch Ausnahmen erstellen, damit auch geringere Genauigkeiten übernommen werden. Als Faustformel für den Wert der vertikalen Genauigkeit gilt der 2,5-fache Wert der horizontalen Genauigkeit. Im nächsten Fenster sind Projekteinstellungen vorzunehmen. Hierbei kann ein spezifischer Projektname eingegeben werden, der Wert für die Genauigkeitsausgabe festgelegt und die Featurehöhe eingestellt werden. Als Wert der Genauigkeitsausgabe kann entweder die Kreisfehlerwahrscheinlichkeit mit 68% oder das Konfidenzintervall mit 95% ausgewählt werden. Das bedeutet, dass 32 bzw. 5% der Messungen bei einem Genauigkeitsschwellenwert von einem Meter um mehr als einem Meter von dem Punkt abweichen können. Je nachdem wie exakt die Messungen sein sollen, sind hier die Einstellungen zu treffen. In der Bachelorarbeit wurde die Kreisfehlerwahrscheinlichkeit verwendet, da für die Standorte der Brunnen 68% der Werte mit einer Ungenauigkeit von maximal einem Meter als ausreichend erachtet wurden. Als Nächstes ist anzugeben, welcher Wert als Höhe aufgezeichnet werden soll. Man kann die Höhe über dem verwendeten Ellipsoid (hier WGS84) wählen. Ebenso ist es möglich, direkt vom Gerät den Wert der Geländehöhe über dem Geoid berechnen zu lassen, indem man bei der Option „Feste Geoid-Separation anwenden (m)“ den Wert der Geoidundulation im Vermessungsgebiet angibt. Die dritte Möglichkeit ist das berechnen der Geländehöhe mithilfe einer Datei, in welcher Daten zur Geoidundulation gespeichert sind. Mit dem Button „Fertig stellen“ kann das Projekt erstellt und darauf zugegriffen werden. Unter dem Punkt „Geräte“ werden alle Geräte angezeigt, die bereits an den PC angeschlossen waren und mit denen bereits gearbeitet wurde. Man kann die Geräte-ID einsehen, den Gerätenamen ändern und dem Gerät ein Profil für das Postprocessing zuweisen. Der Punkt „Verarbeitungsprofile“ behandelt, wie bereits erwähnt, das Thema Postprocessing. Postprocessing ist eine Möglichkeit, die Genauigkeit autonom aufgenommener Koordinaten im Nachgang zu steigern, indem eine Korrektur anhand Pfindel, Poxleitner, Ratje 12 Bachelorarbeit 2 Vermessung von Satelliten-Bahndaten erfolgt, welche laufend durch sogenannte Basisstationen aufgezeichnet werden. Die Möglichkeit der Echtzeitmessung (mit SIM-Karte) konnte im vorliegenden Fall nicht angewandt werden, da für das Vermessungsgebiet keine entsprechenden Dienste angeboten werden. Unter „Verarbeitungsprofile“ können also die Einstellungen zur Nachbearbeitung der Daten festgelegt und als sogenannte Profile abgespeichert werden. Um ein solches Profil zu erstellen, ist der Knopf „Erstellen…“ zu betätigen. Daraufhin erscheint ein neues Fenster, in dem der Profilname festgelegt und die Einstellungen für den Bezug der Nachbearbeitungsdaten eingegeben werden müssen. Man hat die Möglichkeit zwischen dem Zugriff auf Daten, die direkt aus dem Internet bezogen werden und dem Zugriff auf solche, die lokal auf der Festplatte in einem Ordner abgespeichert sind und im Voraus aus dem Internet heruntergeladen werden müssen. Um die Daten direkt aus dem Internet abzugreifen, muss die Einstellung „Einzelne Basisstation verwenden“ markiert und über den Butten „Auswählen…“ die Basisstation festgelegt werden, von welcher die Postprocessing-Daten übertragen werden sollen. Hierbei kann auf die Basisstationen verschiedener Dienstleister, beispielsweise SOPAC, zurückgegriffen werden, allerdings muss man dabei beachten, dass viele dieser Plattformen lediglich kostenpflichtige Daten zur Verfügung stellen. Ebenso kann man selbst eine Basisstation erstellen, indem man über den Button „Neu...“ die Positionsdaten, den Stationstyp und das Adressformat der Empfangsdateien angibt. Allerdings wurde dies in der Bachelorarbeit nicht angewendet, weil man kostenlose Daten verwendete, die lokal in einem Ordner abgespeichert wurden und in denen alle relevanten Daten zur Basisstation, sowie die Nachbearbeitungsdaten enthalten sind. Pfindel, Poxleitner, Ratje 13 Bachelorarbeit 2 Vermessung Abbildung 5 - Auswahlverzeichnis Basisstationen für das Postprocessing Da in dieser Arbeit nicht auf Daten aus dem Internet, sondern auf vorher heruntergeladene Dateien in einem lokalen Ordner zugegriffen wurde, ist im vorherigen Schritt der Punkt „Ordner oder bestimmte Basisdatei verwenden“ angekreuzt worden. Durch Drücken auf „Auswählen…“ können die Einstellungen für die Dateisuche auf der lokalen Festplatte vorgenommen werden. Die obere Funktion beschreibt hierbei die Auswahleinstellung für den Zugriff auf einzelne Dateien oder auf einen Ordner mit Positionsdateien. Es ist ratsam, hier die Variante mit dem Zugriff auf einen Ordner festzulegen, da so alle Daten in einem zentralen Ordner gespeichert werden können und das Programm während des Postprocessing-Vorgangs die benötigten Daten, sofern diese im Ordner abgelegt werden, selbst auswählt und die Nachbearbeitung damit durchführt. Pfindel, Poxleitner, Ratje 14 Bachelorarbeit 2 Vermessung Im unteren Abschnitt kann bestimmt werden, auf welche Basisstation zugegriffen wird oder ob die Positionsdaten bereits in der bereitgestellten Datei vorhanden sind. In dem meisten Fällen sind die Angaben zur Basisstation in den Korrekturdaten abgespeichert, sodass nicht extra die Station gesucht werden muss. Ein Beispiel für den kostenlosen Erhalt solcher Daten ist die Internetseite des International GNSS Service. Sie listet dabei sowohl die Daten zur Korrektur, als auch eine Übersicht der Positionen der Basisstationen. Unter folgendem Link, kann das Netzwerk der Basisstationen eingesehen werden: http://igs.org/network Die für die Bachelorarbeit benötigte Basisstation lag bei Dakar und besitzt das Kürzel dakr. Um nun die Korrekturdaten zu erhalten, können unter folgendem Link die Basisdatei, in der alle relevanten Daten zur Basisstation angegeben sind mit der Dateiendung d.Z, die NAV-Datei mit der Dateiendung n.Z und die zusätzliche NAV-Datei mit der Dateiendung g.Z abgerufen werden. ftp://cddis.gsfc.nasa.gov/gps/data/daily/2015/054/ Das Verarbeitungsprofil kann ebenso erst nach dem Vermessungs-Einsatz erstellt oder verändert werden. Doch ist es ratsam, sich schon im Voraus Gedanken zur Nachbearbeitung der Rohdaten zu machen. Einerseits muss man wissen, welche Basisstationen im Umkreis zur Verfügung stehen und ob diese nah genug sind, da nur bis zu einer Entfernung von maximal 500km gute Ergebnisse erzielt werden können. Auch ist zu klären, ob Kosten für die Nutzung der Daten anfallen. Um die vorbereiteten Daten nun auf das Gerät zu übertragen, muss zunächst das Gerät über das USB-Kabel mit dem Computer verbunden werden. Daraufhin öffnet sich das „Windows Mobile Geräte-Center“ und zeigt das Handheld als verbunden an. Jetzt kann in „ArcMap“ mithilfe des Tabs „Trimble Positions Desktop“ das Projekt durch klicken auf „Aus-/Einchecken…“ und „AXF nach ArcPad auschecken“ an das Gerät übergeben werden. Pfindel, Poxleitner, Ratje 15 Bachelorarbeit 2 Vermessung Folgendes Fenster wird dabei geöffnet: Abbildung 6 - Datenauswahl für den Export Hierin werden die Layer, die Aktionen, die beim Export mit dem Layer ausgeführt werden sollen, sowie der Speicherpfad des Layers angezeigt. Unter der Spalte „Action“ ist standardmäßig „Do not export“ eingestellt. Um das Datenmaterial auf das Gerät zu übertragen, muss für jeden Layer in der zugehörigen Spalte auf „Do not export“ gedrückt werden, woraufhin ein Auswahlfeld mit folgenden Möglichkeiten erscheint: Abbildung 7 - Auswahlmöglichkeiten für den Umfang des Datenexports Die Funktion „Do not export“ ist selbsterklärend, die Daten werden nicht mit auf das Gerät übertragen. Für Daten, die in der Datenbank gespeichert sind, empfiehlt sich die Funktion „Check Out for disconnected editing in ArcPad“ zu wählen, da diese dann als aktive Layer in Pfindel, Poxleitner, Ratje 16 Bachelorarbeit 2 Vermessung ArcPad angezeigt werden und die Messungen in die Datenbank der Layer eingetragen werden. Hierbei kann man wählen, ob lediglich das leere Datengerüst („Schema only“) oder alle im definierten Datenrahmen vorhandenen Daten („Data based on defined extent“) exportiert werden sollen. Wird die dritte oder die vierte Möglichkeit gewählt, können die Layer als Hintergrunddaten im Gerät angezeigt werden. Dies kann beispielsweise der Orientierung im Feld dienen. Der Unterschied der beiden Varianten besteht lediglich im Ausgabeformat der Layer. Klickt man darauf, kann noch entschieden werden, ob diese Daten später auf dem Gerät bearbeitbar oder nur lesbar sein sollen. Hat man in „ArcMap“ eine Bilddatei als Hintergrundkarte in das Projekt geladen, kann diese auch auf das Handheld übertragen werden. Eine georeferenziertes Luftbild auf dem Handheld ist beim Vermessungseinsatz sehr praktisch, da der Standort des Gerätes während des Messvorgangs darauf angezeigt wird und man leicht abschätzen kann, ob die aktuelle Position in etwa stimmt und in welcher Umgebung man sich gerade bewegt. Um das Bild auf das Gerät zu exportieren, muss man ebenfalls in der Spalte „Action“ auf den Text klicken und erhält folgende Auswahlkriterien: Abbildung 8 - Auswahlmöglichkeiten für den Umfang des Bildexports Hier wurde auf die Funktion „Export as background TIFF“ zurückgegriffen, da die TIFFDatei den geringsten Speicherplatz in Anspruch nimmt. Eine gute Möglichkeit, ein georeferenziertes Luftbild zu erhalten ist es, die Grundkarte der Firma Esri aus dem Programm „ArcMap“ zu benutzen. Dort kann man diese über den folgenden Weg in den Hintergrund laden: „Datei“ „Daten hinzufügen“ „Grundkarte hinzufügen…“ „Bilddaten“ Es ist ratsam, das gewünschte Gebiet heranzuzoomen und diesen Bildausschnitt als TIFF-Datei zu exportieren, um ihn dann gesondert wieder in das Projekt einzufügen, da ansonsten das Programm einerseits deutlich langsamer läuft weil das gesamte Pfindel, Poxleitner, Ratje 17 Bachelorarbeit 2 Vermessung Bildmaterial bei jedem Schritt neu geladen werden muss und andererseits die Bilddatei für den Export auf das GPS-Gerät zu groß ist. Über den Button „Weiter“ gelangt man zu den Einstellungen für Bilder, die mit dem Handheld aufgenommen werden. Das Geo7x besitzt eine 5-Megapixel Kamera. In diesem Dialogfenster kann eingestellt werden, wo, also unter welchem Dateipfad, die Bilder beim Übertragen der Daten vom Handheld auf den Computer (Check-In) gespeichert werden sollen und wo in der Attributtabelle des Layers, in welchem die Fotos aufgenommen wurden, der Dateipfad eingeschrieben werden soll. Wurde zum Beispiel im Voraus in der Feature-Class ein Feld „Foto“ mit dem Datentyp „Text“ angelegt, kann dieser hier ausgewählt werden. Da es sich bei dem Dateipfad um eine Aneinanderreihung von Textelementen handelt, ist es zwingend notwendig, dass der Datentyp „Text“ vorher festgelegt wurde. Für die Bachelorarbeit wurde die Foto-Funktion des Handhelds allerdings nicht genutzt, da bei den Vorbereitungen die Datenübergabe vom Gerät an den Dateiordner nicht reibungslos funktionierte und es daher schneller und unkomplizierter war, eine Digitalkamera zu gebrauchen. Das darauffolgende Dialogfeld fragt nochmals danach, ob der Bildausschnitt, der zu diesem Zeitpunkt im Programm zu sehen ist („The current display extent“), exportiert werden soll oder ob das gesamte Material („The full extent of selected layer(s)“) ausgegeben werden soll. Je nachdem wie man vorher die Datenstruktur festgelegt hat, kann man zwischen diesen Möglichkeiten wählen, aber es hat sich herausgestellt, dass es sinnvoller ist, das gesamte Material auf das Handheld auszuchecken, da sonst möglicherweise ein Teil der Daten vergessen oder übersehen wird. Als nächstes muss der Name des Ordners festgelegt werden in dem das ArcPad-Projekt gespeichert wird, sowie dessen Dateipfad. In der unteren Hälfte des Fensters ist der Haken in dem Kästchen vor dem Text „Create an ArcPad map (.apm file) for the data“ gesetzt. Dieser muss auch gesetzt bleiben, da sonst keine Karte erstellt wird, auf der gearbeitet werden kann. Zuletzt kann noch der Name der Karte vergeben werden. Durch klicken auf den „Weiter“-Button gelangt man zur abschließenden Eingabemaske, in der ausgewählt Pfindel, Poxleitner, Ratje 18 Bachelorarbeit 2 Vermessung werden kann, ob eine komprimierte CAB-Datei oder ZIP-Datei zur Archivierung der Daten erstellt werden soll und ob die Daten entweder sofort oder erst zu einem späteren Zeitpunkt auf dem PC erstellt werden sollen. Wird die Datei sofort erstellt, muss anschließend der neu geschaffene Ordner ausgewählt werden und auf das Handheld kopiert werden. Man kann allerdings, als Speicherpfad auch direkt das Handheld auswählen, um sich diesen Schritt des Kopierens zu ersparen. 2.2 Arbeiten mit dem Geo 7x Die erklärenden Bilder zu den nachfolgenden Erläuterungen zur Arbeit auf dem Handheld können leichte Abweichungen zu dem angezeigten Bildschirm auf dem Geo 7x aufweisen, da sie mit dem Programm „ArcPad for Windows“ erstellt wurden, das auf dem Computer zur Verfügung steht und sich deshalb gut zur bildhaften Darstellung der Erklärungen eignet. Nachdem das Geo 7x und das Programm gestartet sind, erscheint zunächst der Begrüßungsbildschirm auf dem zu wählen ist, welche Karte oder welches Projekt man öffnen möchte oder ob eine „Neue Karte“ bzw. ein „QuickProject“ erstellt werden soll. Ein „QuickProject“ wird dann erstellt, wenn keine Layerstruktur vorbereitet wurde, aber trotzdem Daten erfasst werden sollen. Es ist eine zur sofortigen Vermessung ohne Vorbereitungen geeignete Möglichkeit. Pfindel, Poxleitner, Ratje 19 Bachelorarbeit 2 Vermessung Abbildung 9 - Startbildschirm ArcPad Über das Feld „Karte auswählen und öffnen“ kann auf ein zuvor exportiertes Projekt zugegriffen werden. Daraufhin öffnet sich das vorbereitete Kartenmaterial mit dem Luftbild als Hintergrund. Da noch keine Daten aufgenommen worden sind, erscheinen noch keine Punkte oder Linien in der Karte. Vorab können verschiedene Einstellungen vorgenommen werden, vor allem was das Erfassen der Vermessungs-Daten betrifft. Um nicht zu weit auszuschweifen werden manche Werkzeuge hier nur genannt, aber nicht genauer beschrieben, wenn sie für die Bachelorarbeit nicht relevant waren. Pfindel, Poxleitner, Ratje 20 Bachelorarbeit 2 Vermessung Zunächst gibt es sechs Oberkategorien: Hauptwerkzeuge Durchsuchen-Werkzeuge Zeichenwerkzeuge QuickCapture Navigationswerkzeuge Trimble-Positions Unter dem Punkt „Hauptwerkzeuge“ kann man andere Karten öffnen und neue Karten erstellen, sowie die aktuelle Karte speichern. Ebenso können neue Layer hinzugefügt, das Inhaltsverzeichnis eingesehen, GPS-Voreinstellungen und allgemeine Optionen eingestellt und auf die Hilfe zugegriffen werden. Klickt man das Feld „Inhaltsverzeichnis“ an, erscheinen die exportierten Layer mit ihrem jeweiligen Speicherpfad und die übergreifende Datenbank. Es kann ebenso eingestellt werden, ob und welche Layer sichtbar sein sollen. Die anderen Funktionen lassen sich entweder der „ArcPad-Hilfe“ entnehmen oder dem Handbuch der Firma GIGeoinformatik (dieses befindet sich unter „Literatur“ im Projektordner auf dem Laufwerk P). Das wichtigste Feld in der Hauptwerkzeuge-Kategorie ist mit Sicherheit die „GPSVoreinstellung“, da hier alle Grundeinstellungen zur Vermessung anzugeben sind. Um in das Menü „GPS-Voreinstellung“ zu gelangen, muss man den Pfeil unterhalb des Satelliten drücken und dann den Punkt „GPS-Voreinstellung…“ auswählen. Abbildung 10 - GPS-Voreinstellungen Pfindel, Poxleitner, Ratje 21 Bachelorarbeit 2 Vermessung Im Menüpunkt „GPS“ können die Standardeinstellungen beibehalten werden, wenn nicht die Aufnahmen für einen bestimmten Einsatz vorgesehen sind. Unter „Erfassen“ wird gefragt, ob und mit wie vielen Messungen eine Mittelwertbildung erfolgen soll. Das bedeutet, dass bei der Aufnahme eines Punktes oder eines Stützpunktes für Linienaufnahmen beispielsweise fünf einzelne Punktmessungen erfasst werden und aus diesen fünf Werten ein Mittelmaß gebildet wird, welches dann als Koordinatenwert ausgegeben wird. Dies ist eine Methode zur Steigerung der Genauigkeit. Um einen flüssigen und effizienten Messeinsatz zu gewährleisten ist es sinnvoll, eine maximale Anzahl von zehn Messungen für Punkte und von fünf Messungen für Stützpunkte zu wählen, da bei größer gewählten Anzahlen die Messung eines Punktes recht lange dauert. Es wurde der Versuch durchgeführt, einen Punkt sowohl mit zehn, als auch mit fünfzig Messungen zu erfassen. Die Genauigkeit der Punkte lag in der gleichen Größenordnung. Die Messung der fünfzig Werte dauerte in etwa zweieinhalbmal so lang. Des Weiteren können die Intervalle eingestellt werden, in denen während einer Linienaufnahme Stützpunkte abgesetzt werden sollen. Man kann im ersten Feld ein zeitliches Intervall einstellen und im zweiten Feld ein Entfernungsintervall. Legt man beispielsweise als Entfernungsintervall fünfzehn Meter fest, wird alle fünfzehn Meter automatisch ein Stützpunkt abgespeichert. Klickt man auf den Reiter „Qualität“, kann man bestimmen, ob das Gerät eine Warnung anzeigen soll, wenn Ungenauigkeitswerte, wie beispielsweise der PDOPWert, eine festgelegte Schwelle übersteigen. Der Oberpunkt „GPS-Höhe“ betrifft Einstellungen zur Höhe, in welcher das Handheld bei der Messung über dem Erdboden gehalten wird und zur Messung der Höhe über dem Geoid (Eingabe der Geoidundulation). Bei Antennenhöhe kann, zum Beispiel im Rahmen einer Flächenaufnahme, eingestellt werden, dass die Messung einen Meter über dem Boden erfolgt. Das bedeutet, dass das Gerät vor dem Körper (in ca. 1 Meter Höhe) gehalten und die aufzunehmende Fläche so schnell und unkompliziert aufgenommen werden kann. Bei „Geoid-Separation“ kann der Wert für die Umrechnung von Ellipsoid-Höhe auf Normalhöhe eingegeben werden. So errechnet Pfindel, Poxleitner, Ratje 22 Bachelorarbeit 2 Vermessung das Gerät direkt die Höhe des Punktes über dem Geoid und gibt nicht den Wert der ellipsoidischen Höhe aus. Bei „Datum“ ist standardmäßig das D_WGS_1984 eingestellt, welches auch zu dem hier gewählten Koordinatensystem passt. Unter „Warnungen“ werden alle Warnungen des Geräts zu Ungenauigkeit, GPS-Daten, etc. angezeigt, unter „Position“ die letzte bekannte Position des Geräts. Mit „Durchsuchen-Werkzeuge“ kann auf verschiedene Funktionen zur Kartendarstellung, wie beispielsweise Zoomen, Schwenken, Strecke messen etc. zugegriffen werden. Auf die genauere Beschreibung der gesamten Funktionen wird in dieser Anleitung aber verzichtet. Der wichtigste Reiter zur Punktaufnahme ist der Reiter „Zeichenwerkzeuge“. Unter diesem Oberpunkt findet man die folgenden Positionen: Abbildung 11 - Reiterübersicht Zeichenwerkzeuge Mit dem ersten Werkzeug, dem Stift, kann die Bearbeitung gestartet, beziehungsweise beendet werden. Ist er orange hinterlegt, so ist der Layer in Bearbeitung, der nach dem Klicken auf das Symbol im Drop-Down-Menü rot hinterlegt ist. Der Pfeil dient zur Auswahl eines Punktes. Sind bereits Punkte vorhanden, kann nach dem Auswählen eines Punktes über den vorletzten Button „Eigenschaften“ der gesetzte Punkt bearbeitet, z.B. verschoben oder gelöscht werden. Der Punkt führt zur Wahlmöglichkeit, welche Art von Messung vorgenommen werden soll. Hier kann man Punkte, Polylinien oder Polygone festlegen. Die restlichen Werkzeuge stammen von früheren Versionen des Programms und sind unbrauchbar für die Vermessung, da sie nicht oder nur fehlerhaft funktionieren. Ist der Punkt orange hinterlegt, kann frei Hand ein Punkt erfasst werden. Dies geschieht durch Klicken in die Karte. Will man die aktuelle Position als Punkt aufnehmen, muss man auf den Button mit dem Satelliten und den beiden Punkten klicken. Daraufhin erscheint eine Eingabemaske, in der die Felder, die anfangs beim Erstellen der Feature-Class eingetragen wurden, zur Bearbeitung bereitstehen. Im Pfindel, Poxleitner, Ratje 23 Bachelorarbeit 2 Vermessung Beispiel unten können unter „Page 1“ und „Page 2“ die benötigten Daten eingegeben werden. Klickt man auf den Reiter „Bild“, kann man mit Hilfe der Handheld-Kamera ein Foto machen und dieses mit abspeichern. Der vierte Reiter „Symbologie“ dient zur Veränderung der Anzeige der gemessenen Punkte, was Farbe, Größe und das verwendete Symbol angeht. Unter „Punktgeographie“ kann man die Positionsdaten des angewählten Punktes einsehen. Abbildung 12 - Eingabemaske Punktaufnahme Die beiden anderen Symbole der Zeichenwerkzeuge, in deren Icons Satelliten enthalten sind, dienen während des Messens von Linien oder Polygonflächen zum manuellen Absetzen von Stützpunkten. Mit Hilfe von Stützpunkten können Linien diskret erfasst werden. Unter dem Oberpunkt „QuickCapture“ finden sich Funktionen, welche sehr häufig gebraucht werden als Schnellstartfunktion. Hier kann man Punkte, Linien, Polygone und Fotos mit schnellen Klicken erzeugen. Allerdings können die Punkte nur frei Hand gesetzt werden, weshalb dieses Vorgehen als genaue Messmethode nicht brauchbar ist. Es gibt noch die Möglichkeit, das Handheld als Navigationsgerät zu benutzen. Allerdings wurde davon kein Gebrauch gemacht, weshalb dieser Punkt nicht behandelt wird. Pfindel, Poxleitner, Ratje 24 Bachelorarbeit 2 Vermessung Die letzte Obergruppe betrifft die „Trimble Positions ArcPad Extension“. Klickt man auf diesen Kreis, so öffnet sich ein neues Fenster in dem alle Satelliten angezeigt werden, die sich gerade am Horizont befinden und von denen ein Signal empfangen wird, der sogenannte Skyplot. Die Genauigkeit der Messung steigt mit der Anzahl empfangener Satellitensignale. Hierfür bietet die Firma Trimble eine Software namens „Trimble Planning“ an, mit der angezeigt werden kann, an welchem Tag, zu welcher Uhrzeit, welche Satelliten über einer bestimmten Position im Umlauf sind. Für die Bachelorarbeit wurde deshalb im Voraus eine Übersicht erstellt, wie die Satellitenkonstellationen an den Messtagen sein würden und anhand dessen ein grober Zeitplan erstellt, wann die beste Zeit zur Aufnahme der Brunnen sein würde (siehe im Anhang Kapitel 2 Vermessung: Satellitenkonstellationen). Das Handheld kann auf alle derzeit im Orbit vorhandenen Satelliten wie GPS, Glonass, Galileo, etc. zurückgreifen und mit deren Funksignale Messungen durchführen. In der rechten, oberen Ecke kann nun eingesehen werden, welche Positionsgenauigkeit das Gerät auf Grundlage der aktuellen Satellitenkonstellation errechnet. Allerdings sollten diese Angaben auch kritisch betrachtet werden, da Tests mit bekannten Positionen trotz hoher angezeigter Genauigkeitswerte gezeigt haben, dass diese Werte nicht immer stimmen müssen. Anzumerken ist hier, dass die meisten Messungen Abschattung durch Häuser, andere hohe Bauten oder Bäume beinhalteten. Bei einem Test auf freiem Feld, d.h. ohne Abschattungen und Reflexionen, vor Ort in Baila wurde mit Hilfe eines Bogenschnitts die Genauigkeit des Gerätes getestet. Dabei ergab sich, dass die vom Gerät angezeigte Genauigkeit von ca. 30cm auch das Schnittfenster der drei Bogenschnittpunkte widerspiegelte (siehe Karte 02 und Kapitel 2: Bogenschnittberechnung im Anhang). Das bedeutet, diese Anzeige kann im freien Feld mit hoher Zuverlässigkeit als richtig angenommen werden und bei Abschattungen als Anhaltspunkt für die Datengenauigkeit dienen, die im Nachgang durch Korrektur auf eine Genauigkeit bis in den Dezimeterbereich gesteigert werden kann. Mit der Zeit bekommt man auch ein Gefühl dafür, inwieweit die Werte des Geräts bei äußerlicher Beeinflussung richtig sind. In diesem Fenster können auch Einstellungen vorgenommen werden, wie die Daten verarbeitet werden. Das heißt, ob sie im Echtzeitverfahren mit Hilfe einer Sim-Karte Pfindel, Poxleitner, Ratje 25 Bachelorarbeit 2 Vermessung direkt verbessert werden oder ob die Korrektur im Nachhinein durch Postprocessing erfolgt. Nach Beendigung des Vermessungseinsatzes, kann nun die Nachbearbeitung der Daten am PC mit Hilfe des ArcMap-Programmes erfolgen. Abschließend soll noch auf ein kleines Detail aufmerksam gemacht werden. In der rechten, oberen Ecke des Bildschirmes befindet sich ein kleines Schloss-Symbol. Sobald darauf gedrückt wird, schließt sich das Schloss und der gesamte Bildschirm wird gesperrt und es können keine weiteren Aktionen durchgeführt werden. Durch erneutes Drücken auf das Schloss entriegelt man diese Tastensperre wieder. Diese Funktion ist sehr hilfreich, wenn zum Beispiel ein kurzes Stück Strecke zurückgelegt wird, aber das GPS-Gerät direkt im Anschluss wieder gebraucht wird. Allerdings sollte vorher bekannt sein, dass es diese Bildschirmsperre gibt, damit eine versehentliche Sperrung nicht zu Verwirrung führt und der gesamte Messvorgang abgebrochen werden muss, weil die Bildschirmsperre nicht mehr gelöst werden kann. Ebenso spielt die Akkulaufzeit des Gerätes eine wichtige Rolle, doch diese konnte während Arbeit ohne jeglichen Mangel festgestellt werden. Einsätze mit bis zu acht Stunden am Tag sind kein Problem für den Akku. Er musste zwar jeden Abend wieder aufgeladen werden, jedoch hält er für einen normalen Arbeitstag auf jeden Fall. Um das Projekt wieder in das Programm einzuladen, muss es „eingecheckt“ werden. Dies geschieht mit Hilfe des Tabs, der auch zum „auschecken“ des Projektes dient. Es öffnet sich das folgende Fenster: Pfindel, Poxleitner, Ratje 26 Bachelorarbeit 2 Vermessung Abbildung 13 - Fenster Daten-Check-In Vor dem Einchecken sollte der Ordner, in dem das Projekt gespeichert ist und der sich auf dem Handheld befindet, gesichert werden. Dies ist deshalb sinnvoll, weil vom GNSS-Gerät eine SSF-Datei erstellt wird, in der die Rohdaten sozusagen abgespeichert werden und die vom ArcGIS-Programm ausgelesen wird. Sobald diese ausgelesen ist, gelten die Daten als „eingecheckt“ und man kann sie nicht erneut einchecken. Sichert man diesen Ordner vorher, erstellt man ein Backup der Rohdaten und kann sie auch erneut einlesen für den Fall, dass Fehler bei der Datenverarbeitung auftreten sollten. Über den Button „Durchsuchen“ muss nun die AXF-Datei, also die ArcPad-Karte ausgewählt werden und der Inhalt geprüft werden. Im unteren Fenster werden daraufhin alle neu erfassten Punkte angezeigt und durch klicken auf „Einchecken“ werden sie zur vorhandenen Datenbank hinzugefügt. An dieser Stelle wird noch angemerkt, dass der Check-Out und Check-In-Vorgang stets am gleichen Computer erfolgen sollte, da beim Check-In mit einem anderen PC Probleme entstehen können. Ebenso sollte das ArcMap-Projekt nicht verändert werden, solange nicht wieder eingecheckt wurde. Pfindel, Poxleitner, Ratje 27 Bachelorarbeit 2 Vermessung Abbildung 14 - Ansicht nach dem Einchecken Der erscheinende gelbe Rahmen zeigt an, wo sich die neu eingefügten Werte befinden und in „Trimble Positions Desktop“ wird jetzt eine Sitzung angezeigt mit Angaben zum Gerät, dem Anfang und Ende der Aufnahmen, sowie einem Vermerk zum Status der Korrektur. Wählt man die vorhandene Sitzung an, kann im unteren Bereich des Fensters „Features anzeigen“ angeklickt werden. Daraufhin öffnet sich eine Tabelle, in der die gemessenen Daten zusammen mit der geschätzten horizontalen Genauigkeit der jeweiligen Punkte aufgelistet werden. Sind diese Werte rot hinterlegt und in der zweiten Spalte mit dem Vermerk „Ungenügende Genauigkeit“ gekennzeichnet, ist der Schwellenwert, der in dem vorhergehenden Schritt des Projekterstellens festgelegt wurde, überschritten. Sind die Werte wiederum schwarz hinterlegt, ist der maximale Schwellenwert eingehalten. Über „Fertig stellen“ kann die Feature-Anzeige wieder geschlossen und mit dem Korrigieren der Daten begonnen werden. Durch das Klicken auf „Korrigieren…“ öffnet sich ein Fenster, in dem die zu korrigierende Sitzung, sowie das Verarbeitungsprofil, ausgewählt werden müssen. Während des PostprocessingVorgangs werden die Korrekturdaten automatisch von dem Programm ArcMap abgerufen. Im direkten Anschluss daran listet das Programm die prozentuale Verteilung der Genauigkeits-Ergebnisse untereinander auf. Abschließend müssen die Daten noch über „Features aktualisieren“ neu geladen werden, damit sie korrekt in der Karte angezeigt werden. Pfindel, Poxleitner, Ratje 28 Bachelorarbeit 2 Vermessung 2.3 Höhensystem Die Methode der Satellitenvermessung mit dem Handheld Geo7x ist in der Bestimmung der Höhe zu ungenau, als dass sie für das Einmessen der Pegelnullpunkte hätte angewendet werden können. Aus diesem Grund wurde für die Grundwasserbeobachtung ein lokales Höhensystem eingerichtet. Dieses besitzt (bis jetzt) keinen Bezug zu einem amtlichen Höhensystem. Ein solcher ist, im vorliegenden Fall jedoch auch nicht nötig. Es genügt, relative Veränderungen der Grundwasseroberfläche und im Pegel des „Marigot de Baila“ zu erfassen. Als Ausgangspunkt des Höhensystems wurde eine zentrale Stelle in Baila gewählt: Die Kreuzung der Nationalstraße N5 mit dem nach Süden zu den Ortsteilen Bayonga und Banana führenden Weg auf Höhe des Militärstützpunktes. Dort wurde der Ausgangspunkt auf dem Fundament einer Betonsäule gesetzt. Laut Google-Earth liegt Baila ungefähr 20m über dem Meeresspiegel, weshalb diesem Punkt, der Anschaulichkeit wegen, die fiktive Höhe 20m zugeschrieben wurde. Von ihm ausgehend sind mittels Ringnivellements temporäre Höhenfestpunkte (HP) entlang der Straßen und Wege, an unveränderlichen Stellen mit Markierspray vermarkt worden. Die Vorgehensweise war dabei stets die gleiche: Nach der Korrektur des jeweiligen Ringnivellements wurde das nächste an dessen äußersten Punkt angeschlossen. Abbildung 15 - Übersicht Höhenfestpunkte Baila 10 10 Hintergrundbild: Esri, DigitalGlobe, GeoEye, icubed, Earthstar Geographics, CNES/Airbus DS, USDA, USGS, AEX, Getmapping, Aerogrid, IGN, IGP, swisstopo and the GIS User Community Pfindel, Poxleitner, Ratje 29 Bachelorarbeit 2 Vermessung Die insgesamt 15 Nivellements durchziehen, beginnend vom Ausgangspunkt, den Ort entlang von Wegen und Straßen. Die größte Abweichung (Nivellement 1) ist 1cm. Die weiteren liegen zumeist weit darunter. Somit beträgt, auch für den Fall, dass sich die Fehler in der ungünstigsten Weise aufaddieren, die Genauigkeit der Höhenfestpunkte einen unteren einstelligen Zentimeterbereich. Ausgehend vom jeweils am nächsten liegenden „Masterpunkt“ wurden im zweiten Schritt die Oberkanten der Brunnenmauern per Streckennivellement erfasst. Da die Höhenfestpunkte entsprechend der Verteilung der Brunnen gesetzt wurden, handelt es sich dabei um sehr kurze Strecken, weshalb hier auf ein Ringnivellement zur Kontrolle verzichtet wurde. Zudem wurden für eine ungefähre Überprüfung stets auch Ober- und Unterfaden abgelesen und der Mittelfaden so auf Plausibilität geprüft. Das Höhensystem enthält die Maueroberkanten aller Brunnen und einen eigens eingerichteten Pegelnullpunkt (HP3) für die Messung des Flusspegels (zur Lage des HP3 siehe Kapitel 3.2 „Messung des Grundwasserstandes“). An der Nordseite des westlichen Widerlagers der Brücke über den Bolong befindet sich ein Pegelschreiber. Es kann allerdings nicht ohne weiteres festgestellt werden, von wem er unterhalten wird, da an ihm keinerlei Informationen vermerkt sind. Auch die Dorfbewohner können diese Frage nicht beantworten. Sie vermuten jedoch, dass er von der französischen Forschungseinrichtung „Orstom“ (heute: „L’Institut de recherche pour le développement“ ((IRD), http://www.ird.fr/) installiert wurde. Auf eine Kontaktaufnahme per Email erfolgte jedoch bisher keine Antwort. Sein Pegel wurde in das Höhensystem aufgenommen (HP4), sodass, für den Fall, dass Pegeldaten zu einem späteren Zeitpunkt erhalten werden, diese für Auswertungen einbezogen werden können. An gleicher Stelle befinden sich im Flügel der Brücke zwei amtliche Höhenfestpunkte. Auch sie wurden in das Nivellement einbezogen (HP5 und HP6). Falls die zugehörigen Höheninformationen bezogen werden können, ist es somit möglich, das lokale Höhensystem auf amtliche Höhen umzurechnen. Für das Bestimmen der Höhen wurde das Nivelliergerät Wild NAK2 verwendet. Pfindel, Poxleitner, Ratje 30 Bachelorarbeit 2 Vermessung Abbildung 16 - Ausgangspunkt des lokalen Höhensystems Listen mit allen Höhenfestpunkten und den Höhen der Brunnenmaueroberkanten können dem Anhang entnommen werden. Pfindel, Poxleitner, Ratje 31 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters Baila hat etwa 2000 bis 3000 Einwohner und gliedert sich in die Ortsteile Banana, Bayonga, Calolaye, Colobane und Essita, den jüngsten, der sich noch im Aufbau befindet (siehe Karte 06 im Anhang). Ein weiterer namens Katipa liegt einige Kilometer vom eigentlichen Ort entfernt und ist auch, an das vom Wasserturm gespeiste Leitungsnetz angeschlossen. Hier wird er allerdings nicht weiter behandelt, da die dortigen Brunnen nicht im Einzugsbereich des Bolong „Marigot de Baila“ liegen und keine Probleme bezüglich einer Versalzung der Brunnenwässer auftreten. Baila erstreckt sich über ein Gebiet mit einer Ausdehnung von etwa zwei mal zwei Kilometer. Der in Nord-Süd-Richtung mit geringem Gefälle verlaufende, etwa 100m breite Bolong tangiert den Ort an dessen Westseite. Weiter nördlich zweigt ein Seitenarm nach Osten hin ab, sodass der Fluss die Ortschaft von Südwesten nach Nordosten umschließt. Die Geländeoberfläche steigt ausgehend vom tiefer liegenden Fluss im Nordwesten in Richtung Südosten an, erreicht im Ortsteil Essita einen Hochpunkt und fällt dann wieder ab (siehe Karte 03 im Anhang). Die Höhendifferenz zwischen der Flussoberfläche und dem Hochpunkt beträgt etwa 19,5m. Der Großteil der Anwesen von Baila liegt an der asphaltierten Nationalstraße N5 oder an anderen unbefestigten, zu den Nachbarorten führenden Straßen. Einige Höfe befinden sich etwas abseits im Wald. 11 Abbildung 17 - Baila und Brunnenstandorte 11 Hintergrundbild: Esri, DigitalGlobe, GeoEye, icubed, Earthstar Geographics, CNES/Airbus DS, USDA, USGS, AEX, Getmapping, Aerogrid, IGN, IGP, swisstopo and the GIS User Community Pfindel, Poxleitner, Ratje 32 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters 3.1 Brunnen – Allgemeine Informationen Der erste Grundwasserleiter wird durch 76 Brunnen erschlossen (siehe Karte 01 im Anhang). Deren Verteilung über die Ortschaft entspricht in etwa derer der Häuser. Es handelt sich zumeist um, von Hand gegrabene Brunnen. Zu ihrer Sicherung sind die Brunnenschächte, in der Regel, an der Oberfläche durch eine Mauer um ca. einen Meter verlängert. Nur selten ist eine Abdeckungsmöglichkeit vorhanden. Der sandige Untergrund ist ausreichend standfest, sodass etwa 60 Prozent der Wandungen, besonders die der älteren Brunnen, nicht verrohrt sind. Die Wassergewinnung geschieht fast ausschließlich per Muskelkraft mit, an Seilzügen befestigten Eimern. Das Alter der Brunnen variiert von ca. 100 Jahren bis zu einem Jahr. Zwei Brunnen befanden sich zum Zeitpunkt dieser Untersuchung im Bau. Nicht mehr nutzbare Brunnen werden im Allgemeinen wieder verfüllt. Nicht jedes Gehöft verfügt über einen eigenen Brunnen. Einige befinden sich auf öffentlichen Plätzen oder an Wegrändern, der Großteil auf den Flächen der zu den jeweiligen Häusern gehörenden Gärten. Unabhängig davon, ob sich ein Brunnen auf öffentlichem oder privatem Grund befindet, werden sie, vor allem in den älteren Ortsteilen, meist von mehreren Familien genutzt. Auch wenn man einen eigenen Brunnen besitzt, dessen Wasser aber von minderer Qualität ist, ist es durchaus üblich und toleriert Wasser aus dem Brunnen des Nachbarn zu holen. Um es dem Leser dieser Arbeit zu erleichtern, sich schnell einen ersten Eindruck und Überblick über den Brunnenbestand zu verschaffen, wurden neben den, zur Erkundung der Grundwasserverhältnisse notwendigen Informationen auch eine Reihe allgemeiner Daten aufgenommen und in einer kmz-Datei abgespeichert. Die jeweiligen Angaben können damit in der Benutzerumgebung von Google-Earth, durch klicken auf die Brunnen, abgerufen werden (für weitere Informationen siehe Kapitel 7.4 „Google Earth“). Der Punkt „Allgemeine Informationen“ enthält unter anderem Auskünfte zu den Benutzern des jeweiligen Brunnens, zu seinem momentanen Nutzungsumfang, zur Art der Wasserförderung und zu möglichen Gefahrenquellen, bezogen auf die Trinkwasserqualität, die bei der Besichtigung der Brunnen aufgefallen sind. Dabei sind ausschließlich Verschmutzungen des Brunnenwassers gemeint, die von menschlichen Aktivitäten oder tierischen Fäkalien ausgehen. In Baila ist es während der Trockenzeit Pfindel, Poxleitner, Ratje 33 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters üblich, neben kleineren Tieren wie Geflügel oder Ziegen, auch Rinder frei laufen zu lassen, sodass diese überall -auch direkt neben den Brunnen- ihre Ausscheidungen zurücklassen. Ein Abschnitt „Vermessungsdaten“ beinhaltet Angaben zu Längen- und Breitengrad des jeweiligen Standorts, sowie die, auf das lokale Höhensystem von Baila bezogenen Höhen der Oberkante der Brunnenmauer und der Brunnensohle. Unter „Bauliche Informationen“ sind verschiedene Abmessungen, wie Innendurchmesser und Mauerhöhe, sowie die Art der Baustoffe aufgeführt. Der letzte Teil enthält die Messwerte der chemischen Analyse der Brunnenwässer. Hier sei erwähnt, dass zu den weiteren Themengebieten „Bolong/Mangroven“, „Ortsteile“ und „Wichtige Punkte in Baila/Dakar“ ebenfalls kmz-Dateien erstellt wurden. Damit eine eindeutige, sowie schnelle Identifizierung und Zuordnung der einzelnen Brunnen gewährleistet ist, wurde jeder mit einer eigenen Nummer gekennzeichnet. Dies geschah durch Besprühen der Brunnenmauern mit Markierspray. Die Nummerierung beginnt beim südlichsten Standort im Ortsteil Banana, es folgen die Viertel Bayonga, Calolaye, Colobane und Essita. Die Reihenfolge der Nummerierung zieht sich bogenförmig vom Süden aus zuerst nach Norden, dann nach Osten durch den Ort. Damit es möglich ist, neu errichtete Brunnen im Nachgang in diese Reihenfolge einzufügen, wird die Brunnen-ID durch eine dreistellige Zahl gebildet, die sich ergibt, indem man die eigentliche Zahl mit Zehn multipliziert. So kommen Kennungen, beginnend beim ersten Brunnen mit 010, bis 760 beim 76. Brunnen zustande. Weiter wurde zur Bezeichnung der Brunnen in diesem Bericht und auf Messformularen den jeweiligen Zahlen ein „P“ voran gestellt. Dieses steht für das französische Wort „puits“ (Brunnen). 3.2 Messung des Grundwasserstandes Die Kenntnis über die Lage der Grundwasseroberfläche ist unerlässlich für die Erstellung eines Grundwassermodells. Aus der Höhenlage und ihrer Veränderung über die Zeit lassen sich wichtige Informationen, beispielsweise über Druckniveau und Gefälle oder Zusammenhänge des Grundwasserstandes mit äußeren Einflüssen, sowie der Niederschlagshöhe gewinnen. Daher ist die regelmäßige Messung des Grundwasserspiegels ein zentraler Bestandteil dieser Untersuchung. Pfindel, Poxleitner, Ratje 34 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters Weil sich Veränderungen im Grundwasser über lange Zeiträume hinweg vollziehen und zudem eine ausgeprägte Trocken- und Regenzeit (von ca. Juni bis Oktober) das Klima in der Casamance prägen, wurde ein Messzeitraum für die Dauer eines Jahres festgelegt, in dem von Anfang März 2015 bis Ende Februar 2016, während der Trockenzeit zweimal pro Monat, während der Regenzeit einmal pro Woche, die Wasserstände in den Brunnen gemessen werden. Mit dieser Regelung werden ca. 34 Messdurchgänge erwartet. Die Messung erfolgt mit einem sogenannten Kabellichtlot. Dabei handelt es sich um ein stromleitendes Maßband mit einer Elektrode an seinem Ende. Dieses wird in den Brunnenschacht hinabgelassen. Sobald die Elektrode in das Wasser eintaucht, schließt sich, auf Grund dessen elektrischer Leitfähigkeit ein Stromkreis und eine, an der Kabeltrommel befestigte Signallampe beginnt zu leuchten. Der Strom wird von Batterien geliefert, welche in der Trommel integriert sind. Sobald die Lampe leuchtet, ist der Abstich, das Längenmaß zwischen der Oberkante der Brunnenmauer und der Wasseroberfläche, abzulesen. Als Pegelnullpunkt, also Fixpunkt, von dem aus der Abstich gemessen werden muss, dient die gesamte Oberkante der Brunnenmauer. Dies ist als ausreichend genau erachtet worden, da die Oberflächen der Brunnenmauern für die gewünschte Genauigkeit hinreichend eben sind und lediglich sehr gering in der Höhe variieren. Aus zeitlichen, sowie praktischen Gründen ist deshalb auf eine exakte Vermarkung des Pegelnullpunktes verzichtet worden. Mit den Grundwasserständen in den Brunnen wird auch immer der zugehörige Flusspegel erfasst. Dafür wurde an der Brücke der Nationalstraße N5 ein Messpunkt eingerichtet. Sein Pegelnullpunkt ist in Zählreihenfolge von Osten nach Westen auf der Oberkante der 23. Betonsäule des südlichen Brückengeländers festgelegt und mit Markierspray gekennzeichnet. Von ihm aus kann, in gleicher Weise wie bei den Brunnen, der Abstich zur Oberfläche des Bolong gemessen werden. Da dieser Pegel tidebeeinflusst ist, ist bei seiner Messung jeweils die Uhrzeit zu dokumentieren, damit später anhand eines Gezeitenkalenders nachvollzogen werden kann, ob es sich um einen Zustand bei Ebbe oder Flut handelt. Hier sei nochmals erwähnt, dass sich an der Nordseite des westlichen Widerlagers der Brücke ein Pegelschreiber befindet, der Pfindel, Poxleitner, Ratje 35 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters einen Bezug zum lokalen Höhensystem besitzt. Für den Fall, dass seine Pegeldaten erhalten werden, können diese in die Auswertung einbezogen werden. Abbildung 18 – Kabellichtlot 12 Abbildung 19 – Messstelle Brücke „Marigot de Baila“ Für die Durchführung der Messungen konnte mit Alpha Coly ein Einheimischer gewonnen werden. Er erfasst die Messwerte auf vorbereiteten Formularen. Für jeden aufzunehmenden Grundwasserzustand wurde ein separates Formblatt erstellt. Diese sind durchlaufend nummeriert. Jeder Messdurchgang erhält so eine eigene Kennzahl. So sollen Verwechslungen bei der Weiterverarbeitung der Daten vermieden werden. Im Projektordner auf dem Hochschullaufwerk P wurde eine Liste abgelegt, in der die jeweilige Datensatznummer mit dem zugehörigen Datum vermerkt ist (Übersicht_Messreihen.xlsx). Diese Liste soll beim Erhalten neuer Messdaten laufend aktualisiert werden. Weiter müssen zur Auswertung neue Werte in Excel-Dokumenten im xls-Format erfasst werden, denn neuere xlsx-Formate können in ArcMap nicht an Shapefiles transferiert werden (weitere Informationen siehe Kapitel 7 „Geoinformationssystem“). Auch sollen die neuen Werte in die Haupttabelle der Wasserstände (Wasserstände_Haupttabelle.xlsx), welche ebenfalls auf P:\ abgelegt ist, eingetragen werden. In Baila werden die Messergebnisse monatlich von Ibou Goudiaby, Repräsentant der KHS aus Ziguinchor, abgeholt, eingescannt und per Email an Walter Hoffmann von der Kinderhilfe gesendet. Die Bezahlung von Alpha Coly erfolgt aus Spendengeldern und wird ebenso über die Kinderhilfe Senegal abgewickelt. 12 Bild: Produktdatenblatt SEBA-Hydrometrie (www.seba.de) Pfindel, Poxleitner, Ratje 36 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters 3.3 Bestehende Grundwassersituation Nachfolgend wird der Grundwasserzustand beschrieben, welcher während des Aufenthalts in Baila vorherrschte. Die damit verbundenen Messungen der Wasserstandhöhen erfolgten vom 26. bis zum 28. Februar 2015. Die einzelnen Messwerte können der Haupttabelle der Wasserstände auf dem P-Laufwerk oder im Anhang (Kapitel 3) entnommen werden. Die Grundwasseroberfläche liegt in Form eines Hügels vor. Dessen höchster Punkt befindet sich der Straße N5 nach Westen folgend etwa 800m von der höchsten Stelle der Geländeoberfläche entfernt. Von diesem Hochpunkt ausgehend sinkt sie radial in alle Richtungen ab. Der Abfall beträgt bis zu den äußeren Brunnen je nach Stelle etwa 1,5 bis 2,2 Meter (siehe Karte 25 im Anhang). Weil der Grundwasserspiegel als lokal begrenzter Berg ausgebildet ist, ist davon auszugehen, dass das Grundwasser nur durch versickerndes Regenwasser gebildet wird. Da die Bodenformation -soweit erkennbar- von sandigem Material geprägt ist, dürfte es sich um einen isotropen Porengrundwasserleiter handeln. Es wird deshalb vermutet, dass die Fließrichtung im Untergrund, ausgehend von der höchsten Stelle, lotrecht zu den Grundwassergleichen radial nach Außen verläuft. Das Grundwasser fließt also nach Westen und Norden hin senkrecht auf das Flussufer zu. Der Flusspegel liegt in etwa gleicher Höhe wie die Wasserstände in den, ihm am nächsten gelegenen Brunnen. Diese Anordnung ist möglicherweise eine Ursache, welche zur Ausbildung des Grundwasserberges beiträgt: Im Untergrund wird der Raum, in dem sich der versickerte Niederschlag ausbreitet, horizontal durch den Verlauf des Flusses begrenzt. So wirkt der Bolong für die Grundwasserschicht als natürlicher Damm, indem sich das, im Untergrund fließende Wasser an ihm aufgestaut. Mit dieser Annahme lässt sich auch die Aussage des Hauptnutzers des Brunnens P260, Chézif Goudiaby, erklären. Sein Brunnen liegt ungefähr 300m vom Flussufer entfernt. Goudiaby zufolge steigt in der Regenzeit die Versalzung seines Brunnens an, während sie in der Trockenzeit geringer ist. Dies könnte darauf zurück zu führen sein, dass zu Beginn der Regenzeit der Flusspegel rasch ansteigt. Die Erhöhung des Grundwasserspiegels hingegen geschieht deutlich langsamer, weshalb sich das, Pfindel, Poxleitner, Ratje 37 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters vom Fluss auf das Grundwasser einwirkende Druckgefälle erhöht. In der Folge nimmt die Infiltration des salzhaltigen Flusswassers zu. Wie beschrieben, war zum Zeitpunkt dieser Erhebung der Flusspegel in etwa gleich hoch wie der Grundwasserspiegel und der Einfluss des Bolongs auf das Grundwasser deshalb gering. Um diese Erkenntnis zu veranschaulichen wurde der Flusswasserspiegel in die Karte der Grundwassergleichen integriert. Weil mit der Messstelle an der Brücke nur ein, auf den Flusspegel bezogener Punkt zur Verfügung steht, wurden für diese Auswertung auf der Fließstrecke entlang des Ortes im gleichmäßigen Abstand von 300 bis 400 Meter neun weitere Punkte festgelegt. Ihnen wurde die gleiche Höhe wie an der Pegelmessstelle zugeschrieben. Dies ist ausreichend genau, da der „Marigot de Baila“ nur eine sehr geringe Neigung besitzt. Als Schwankungshöhe für den Flusspegel wurde der, am 22. Februar aufgezeichnete, höchste und niedrigste Wasserstand, der als „sehr hoch“ eingestuften Gezeitenausprägung, verwendet (der verwendete Gezeitenkalender kann dem Anhang in Kapitel 3 entnommen werden). Die Differenz beträgt 46,5 cm (Ganglinie „Marigot de Baila“: siehe Anhang Kapitel 3). Mit diesen Werten ergeben sich zwei Gleichenkarten, eine für Ebbe und eine für Flut (siehe Karte 23 und 24 im Anhang). Vergleicht man diese, so erkennt man, dass das, von einem hohen Flusspegel erzeugte Druckniveau eine Veränderung der Grundwassergleichen in einem, parallel zum Fluss verlaufenden Bereich erzeugt. Da diese Beeinflussung kurz vor den ersten Brunnen endet, ist der momentane Einfluss des Bolong auf das, durch die Brunnen erschlossene Grundwasser gering. Die Lage der Grundwasseroberfläche unter der Geländeoberkante schwankt zwischen 7,5m und 19,5m. Aus dem Vergleich der Karten der Geländeoberkante (siehe Karte 03 im Anhang) und der Flurabstände (siehe Karte 04 im Anhang) ist ersichtlich, dass sich die Flurabstände in gleicher Weise wie das Höhenprofil verhalten. Dies ist plausibel, da der Grundwasserspiegel mit einer größten Differenz von 2,2m deutlich ebener ist als die Geländeoberfläche mit einer Variation von 19,5m. Es gilt deshalb die Faustregel: Je höher gelegen ein Brunnen in Baila ist, desto tiefer ist er. In den Brunnen steht das Wasser mit Höhen zwischen 30cm bis 3m an. Pfindel, Poxleitner, Ratje 38 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters Dem Besitzer des Brunnens P610 zufolge füllt sich dieser während der Regenzeit fast bis zur Geländeoberkante um in der folgenden Trockenzeit trocken zu fallen. Er wird deshalb nur für die Gartenbewässerung verwendet. Offenbar führt er in eine relativ undurchlässige Schicht und wird in der Regenzeit durch oberflächlich einsickerndes Regenwasser gespeist. Diese Vermutung wird beim Blick auf die Grundwassergleichenkarte bekräftigt (siehe Karte 25 im Anhang). Im Bereich des P610 verlaufen die Isolinien sehr dicht beieinander. Der Grundwasserspiegel fällt auf einer Strecke von gut 100 Metern um ca. einen Meter ab. Dieses starke Gefälle weist auf eine gering durchlässige Bodenformation hin. Eine Vielzahl an Brunnen, vor allem ältere, sind im Sohlbereich stark verschlammt. Da die Brunnen im Bereich der wasserführenden Schicht nicht verfiltert sind, ist es offensichtlich, dass die Verschlammung durch eingespülte Feinteile gebildet wird. Dies wird insbesondere dadurch bestätigt, dass die Wandungen stark verschlammter Brunnen im unteren Bereich Ausbauchungen aufweisen. Dem Problem wird an vielen Brunnen durch das Einstellen von Betonringen in den Schacht begegnet. So strömt Wasser anstatt durch die Wandung in erster Linie durch den Boden zu, was mit einem geringeren Eintrag an Feinteilen verbunden ist. Trotzdem ist die Verschlammung bei allen Brunnen zu groß, als dass die Lage der Brunnensohle mit einem Grundtaster als Aufsatz auf das Kabellichtlot gemessen werden kann. Der Grundtaster funktioniert, indem ein, um einige Zentimeter verschiebbarer Zylinder an das Ende des Kabellichtlotes geschraubt wird, in den sich die Elektrode beim Auftreffen auf die Sohle hineinschiebt. Dadurch wird der Stromkreis unterbrochen und die Signallampe erlischt. Durch den feinen Sand in den Brunnen verklemmt dieser Mechanismus und der Stromkreis kann beim Auftreffen auf die Sohle nicht unterbrochen werden. Das Niveau der Brunnensohle wurde deshalb mit dem normalen, nur zum Schutz der Elektrode vorhandenen Aufsatz gemessen. Dies funktionierte, indem die Gewichtsreduzierung beim Auftreffen des Lots auf den Grund erfühlt wurde. Zumeist war diese recht deutlich spürbar. Trotzdem ist davon auszugehen, dass mit dieser Methode einige Werte nicht richtig erfasst werden konnten. Dies zeigt sich bereits bei der Auswertung der dritten Messreihe (siehe dazu die Tabelle „Wasserstände_Haupttabelle“ im Pfindel, Poxleitner, Ratje 39 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters Anhang). Bei den Brunnen P050 und P610 ergeben sich negative Werte für die Höhe des Wasserstands im Brunnenschacht, weshalb diese Sohltiefen falsch sein dürften. Neben den beschriebenen Messungen des oberflächennahen Grundwasserspiegels ist auch der Wasserstand im Tiefbrunnen gemessen worden. Bei ihm ist ein Abstich von 10,50m festgestellt worden. Bei seiner Besichtigung konnten aus einem Datenblatt des Wasserwarts folgende Informationen zum Tiefbrunnen bezogen werden: Profondeur (Sohltiefe): 126,71 m Niveau statique (statische Druckhöhe): 6,79 m Debit d´ Exploitation (Ergiebigkeit): 60 m³/h Ein Foto des gesamten Datenblatts befindet sich in Kapitel 3 im Anhang. Der Brunnen ist verschlossen. Die Messung in der Förderleitung erfolgte über eine kleine Klappe. Auf Grund der großen Sohltiefe und der Angabe zur statischen Druckhöhe, welche auf die Höhe der Sohle bezogen sein dürfte, ist davon auszugehen, dass der, mit dem Lichtlot gemessene Wasserspiegel nicht der natürlichen Druckhöhe dieses Grundwasserstockwerks entspricht. Es dürfte sich vielmehr um Wasser handeln, welches nach der Beendigung des letzten Pumpvorgangs in der Steigleitung verblieben ist. Es ist deshalb davon auszugehen, dass keine hydraulische Verbindung zwischen dem Grundwasserleiter des Tiefbrunnens und dem ersten Grundwasserleiter besteht. 3.4 Veränderung der Grundwasserverhältnisse bei Messreihe 2 und 3 Am 15. und 31. März fanden die zweite und dritte Messreihe der Grundwasserspiegelhöhen statt. Auf den sich ergebenden Grundwassergleichenkarten (siehe Karten 26 und 27 im Anhang) sieht man, dass der Grundwasserberg wie erwartet schrumpft. Im Zeitraum zwischen den Messreihen 1 und 2 ist der Grundwasserpegel im Schnitt um etwa acht, zwischen den Messreihen 2 und 3 um etwa 12 Zentimeter gefallen. Dies festigt die zuvor beschriebene Vermutung über die Bildung des Grundwasserbergs in der Regenzeit und seine Abnahme während der Trockenzeit. Veränderungen, die sich im unteren einstelligen Zentimeterbereich bewegen, sind sicherlich im Rahmen einer Beeinflussung durch „Störfaktoren“, wie Messungenauigkeit oder Wasserentnahmen, zu sehen. Einige der verzeichneten Änderungen, im Besonderen die meisten Anstiege, liegen in dieser Größenordnung. Pfindel, Poxleitner, Ratje 40 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters An beinahe allen Messstellen ist die fallende Tendenz im Grundwasserspiegel erkennbar. Lediglich an folgenden Brunnen treten davon Abweichungen auf: Auffallend sind die Werte des P580. Sein Wasserstand fällt von Messreihe eins auf zwei um einen Meter und steigt von Messreihe zwei auf drei um 93 Zentimeter an. Mit dieser starken Schwankung fällt der Brunnen klar aus dem allgemeinen Trend heraus. Die großen Unterschiede können mit der nahen Lage zu P610 und der dort vermuteten stauenden Schicht zusammenhängen. Ebenso ist es möglich, dass es sich um einen Fehler in der Dokumentation handelt. Diese Messstelle sollte deshalb bei den weiteren Auswertungen weiter beobachtet werden. Die Grundwasseroberfläche in P030 und P040 lag bei der ersten Messung rund einen Meter tiefer als in den nördlich nächstgelegenen Brunnen. Da die Standorte nahe (≈80m) beieinander liegen, ist nicht von einem Mess- oder Dokumentationsfehler auszugehen. Der Unterschied glich sich bis zu Messdurchgang zwei an das Niveau der näheren Umgebung an. Bei Messreihe drei lagen beide Messstellen im allgemein abnehmenden Trend. P280 verhielt sich bis Messung zwei entsprechend der Brunnen in seiner Umgebung. In der Zeit zwischen Messdurchgang zwei und drei fiel sein Pegel stark (≈1m) ab. Da dieser Brunnen, mit 15 Familien eine große Zahl an Menschen versorgt, könnte dieses starke Absinken die Folge großer Entnahmemengen sein. Ebenso wie der Grundwasserspiegel nimmt auch der Wasserstand im Fluss ab. Zwischen Messreihe eins und zwei fiel er um 25 Zentimeter, zwischen zwei und drei um 17 Zentimeter. Mit den Beschreibungen „sehr gering“ und „gering“ liegt, laut Gezeitenkalender, die Stärke der Tide an den verschiedenen Messtagen in etwa in der gleichen Größenordnung. Auch wenn die Messungen nicht an vergleichbaren Zeitpunkten in der Ganglinie erfolgten, so kann man trotzdem von einer sinkenden Tendenz des Flusspegels sprechen, was während der Trockenzeit auch plausibel ist. 3.5 Einfluss der Gezeiten Um zu erfahren, wie stark die hydraulische Koppelung zwischen Grundwasserleiter und Bolong ist, wurde untersucht, ob sich die tidebedingten Schwankungen seines Pegels auf den Grundwasserstand auswirken. Ein Schwanken des Grundwasserspiegels im Pfindel, Poxleitner, Ratje 41 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters Rhythmus der Gezeiten wäre ein Hinweis auf eine starke Abhängigkeit, da in diesem Fall –quasi in Echtzeit- vom Fluss infiltrierendes Wasser registriert werden würde. Diese Untersuchung lässt sich durch Vergleichen der Ganglinien beider Gewässer anstellen. Für die Aufzeichnung dieser wurde mit dem 22. Februar der erste Tag nach der Ankunft in Baila gewählt, da an diesem Tag, laut Gezeitenkalender, eine sehr hohe Ausprägung der Tide bestand. Auf Grund von, mit der Ankunft verbundenen, organisatorischen Tätigkeiten konnte die erste Messung erst um 10:26 Uhr erfolgen. Die Messung des Flusspegels fand an der bereits beschriebenen, am Brückengeländer eingerichteten Messstelle statt. Für die Beobachtung der Grundwasserstandshöhe wurden mit den Brunnen P250 und P260 zwei nahe am „Marigot de Baila“ gelegene Standorte gewählt. Im Gezeitenkalender (siehe Anhang Kapitel 3) sind für den Untersuchungstag folgende Tageszeiten für die Extrema der Tide in Ziguinchor angegeben: Hochwasser: 2:20 Uhr (1,3m) und 14:40 Uhr (1,1m) Niedrigwasser : 9:10 Uhr (-0,2m) und 21:20 Uhr (-0,1m) Die Pegelschwankungen in Ziguinchor betragen somit 1,5m, 1,3m und 1,2m. Insgesamt wurde der Flusspegel in der Zeit von 10:58 Uhr bis 21:37 Uhr 14 mal gemessen. Aus diesen Werten ergibt sich die nachfolgend dargestellte Ganglinie: Ganglinie "Marigot de Baila" 11,8 22.02.2015 Flusspegel [m] 11,7 11,6 11,5 11,4 11,3 11,2 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 Uhrzeit Abbildung 20 - Ganglinie "Marigot de Baila" am 22.Februar 2015 Pfindel, Poxleitner, Ratje 42 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters Die Ganglinie deckt den Bereich zwischen dem ersten Niedrigwasser und dem zweiten Hochwasser ab. In Baila treten diese beiden Zustände ca. drei und ca. dreieinhalb Stunden später als in Ziguinchor auf und die Schwankungsdifferenz beträgt anstatt 1,3m ungefähr 0,5m. Weil an beiden Brunnen keine Veränderungen des Grundwasserniveaus auftraten, beschränkte man sich ab 17 Uhr auf die Messung des Flussstandes. Es konnte also keine Schwankung des Grundwasserspiegels mit dem Flusspegel festgestellt werden, weshalb davon auszugehen ist, dass –zumindest unter dem Zustand, unter welchem die Messung stattfand- keine direkte hydraulische Verbindung der beiden Gewässer besteht. Die nachfolgend dargestellte Grafik zeigt verschiedene Ganglinien des „Marigot de Baila“ vom 15. Oktober 1979. Darin enthalten ist auch diejenige vom Standort Baila und man erkennt, dass sie in ihrem Verlauf der aktuellen Ganglinie ähnelt. Auch der Unterschied zwischen Hoch- und Tiefpunkt ist mit etwa 0,5m gleich, der Zeitraum zwischen Niedrigwasser (ca. 4 Uhr) und Hochwasser (ca. 13 Uhr) ist mit etwa neun Stunden deutlich länger als der, der neueren Aufzeichnung mit etwa sechs Stunden. Dies ist damit erklärbar, dass die Kurve von 1979 während der Regenzeit im Oktober gemessen wurde, in der das Flusssystem deutlich mehr Wasser als während der Trockenzeit führt. Da es sich bei der Schwankung des Wasserspiegels, auf Grund der Gezeitenkräfte, um ein Schwingungssystem handelt, kann diese Zeitdifferenz mit dessen größerer Trägheit bei einem größeren Wasservolumen erklärt werden. Außerdem konnte nicht nachvollzogen werden, wie stark die Gezeitenausprägung am Messtag in 1979 war, von welcher der Verlauf der Kurve auch abhängig ist. Pfindel, Poxleitner, Ratje 43 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters Abbildung 21 - Ganglinie "Marigot de Baila“ am 15.Oktober 1979 13 3.6 Regenmessung Die Kenntnis über Niederschlagsmengen und deren zeitliche Verteilung ist bei der Untersuchung von Grundwasserverhältnissen von großer Bedeutung, zumal hier das Wasservorkommen des ersten Grundwasserstockwerks dem Anschein nach ausschließlich durch Regen regeneriert wird. Aus der Regencharakteristik lassen sich wichtige Informationen ableiten. So fließt bei kurzen, heftigen Regenschauern ein Großteil der gefallenen Regenmenge oberirdisch ab, bei lange andauernden Regen verringern sich die Oberflächenabflüsse zugunsten der Versickerung, weshalb der Anteil, welcher in das Grundwasser gelangt bei ihnen größer ist.14 Auch für andere Projekte –beispielsweise für die Planung von Zisternen- können vor Ort in Baila erhobene Regendaten wertvoll sein. Deshalb wurde Alpha Coly beauftragt, neben den Grundwasserständen, auch diese Daten zu erheben. Die Messung soll mit dem Regenmesser 47.1008 der Firma TFA Dostmann geschehen, in dem Mengen von bis zu 70 Liter pro Quadratmeter aufgefangen werden können. Es handelt sich dabei um einen einfachen Auffangbehälter, welcher in der Regenzeit täglich –bzw. nach einem starken Regenschauer- geleert werden muss. Das entleerte Wasservolumen ist jeweils 13 14 Olivry, Jean-Claude; Dacosta, Honoré.Le Marigot de Baila, 1984 Vogelsang, Dieter. Grundwasser. Springer, Berlin-Heidelberg 1998, S.39 Pfindel, Poxleitner, Ratje 44 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters zu notieren. Dazu wurden entsprechende Formulare mit nach Baila gebracht. Diese werden zusammen mit den Wasserstandswerten nach Deutschland zurück geschickt. Einen Überblick über die jährliche Niederschlagsverteilung in der Gegend von Baila liefert nachfolgende Graphik vom Nachbarort Bignona (15km von Baila entfernt). Es ist jedoch nicht bekannt, über welchen Zeitraum hinweg diese Daten erhoben worden sind. Abbildung 22 - Niederschlagsverteilung Bignona 15 3.7 Auswertung der Messwerte und Ausblick Eine Einführung und Anleitung zur Auswertung der Grundwasserstände bietet beispielsweise „Teil 1 – Grundwasserstand“ der Reihe „Grundwasser – Richtlinien für Beobachtung und Auswertung“ von der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser. Dieser Leitfaden und die beiden weiteren Veröffentlichungen „Teil 2 – Grundwassertemperatur“ und „Teil 3 – Grundwasserbeschaffenheit“ sind im Projektordner auf dem Laufwerk P unter „Literatur“ als PDF-Datei abgespeichert. In ihm werden Möglichkeiten der punktuellen und flächenhaften Auswertung beschrieben. Allgemein wird die punktuelle Auswertung zur Beurteilung der Grundwasserverhältnisse im engeren Bereich einer Messstelle, die flächenhafte Auswertung für die eines Gebiets verwendet.16 In dieser Ausarbeitung kommen mit den Karten der Grundwassergleichen und der Flurabstände zwei Methoden der flächenhaften Auswertung zur Anwendung. Dafür wurden die punktuell erhobenen Messwerte im Programm ArcMap mit der lokalen, deterministischen Methode „Natürlicher Nachbar“ interpoliert. Dieses Interpolationsverfahren wurde ausgewählt, da mit ihm die plausibelsten Ergebnisse 15 16 Meteovista (Hg.).Klimatabelle für Bignona, 2015 Arbeitskreis „Grundwassermessung“. Grundwasser – Teil 1, 1984, S.29 und S.36 Pfindel, Poxleitner, Ratje 45 Bachelorarbeit 3 Erkundung des ersten Grundwasserleiters erzielt werden konnten. Der dabei verwendete Algorithmus sucht nach der nächstgelegenen Teilmenge von Eingabemessungen zu einem Abfragepunkt und weist diesen Daten proportional zur Fläche eine Gewichtung zu, um den gesuchten Punkt zu interpolieren.17 Indem Grundwassergleichenkarten für alle, noch ausstehenden Messungen erstellt werden, können Veränderungen der Grundwasserverhältnisse im Jahresverlauf leicht verständlich visualisiert werden. Dabei sollte besonders auf Veränderungen der Gestalt des Grundwasserbergs und der Reichweite des, vom Druckniveau des Flusses beeinflussten Grundwasserraums geachtet werden. Die zeitliche Analyse der Grundwasserstandsdifferenzen ist besonders geeignet, um den natürlichen Schwankungsbereich der Grundwasserdruckfläche herauszuarbeiten.18 Auch in welchem Zusammenhang die Veränderungen mit der Trockenzeit und der Regenzeit – und damit mit der Niederschlagshöhe- stehen, muss untersucht werden. Flurabstandskarten sind hilfreich beim Bau neuer Brunnen. Sie sollten ebenso für alle Messreihen erstellt werden, da mit ihnen abgeschätzt werden kann, wie tief an der vorgesehenen Stelle zu graben ist, damit ein neuer Brunnen ganzjährig Wasser führt. Weil die punktuelle Auswertung auf Datenreihen einzelner Messstellen beruht, fand sie bisher lediglich bei der Untersuchung zum Einfluss der Gezeiten Anwendung. Ihre Analyseformen sollten aber in Betracht gezogen werden, sobald alle Messungen vorliegen. Mit ihnen ist sowohl die Bewertung hydraulischer Zusammenhänge zweier Grundwassermessstellen untereinander, als auch die Abhängigkeit zwischen Grundwasserständen und anderen Größen (Flusspegel, Niederschlag) möglich.19 17 ArcGIS ResourceCenter (b), Funktionsweise des Werkzeugs "Natürlicher Nachbar" Arbeitskreis „Grundwassermessung“. Grundwasser – Teil 1, 1984, S.37 19 Arbeitskreis „Grundwassermessung“. Grundwasser – Teil 1, 1984, S.29 18 Pfindel, Poxleitner, Ratje 46 Bachelorarbeit 4 Chemische Grundwasseruntersuchung 4 Chemische Grundwasseruntersuchung Die Beschaffenheit von Grundwasser wird sowohl geprägt durch natürlich bedingte Inhaltsstoffe als auch durch menschliche (anthropogene) Einflüsse. Zu seiner Beurteilung müssen beide Faktoren betrachtet werden. Die nachfolgend dargestellte Untersuchung des ersten Grundwasserleiters von Baila ist auf keinen Fall erschöpfend. Sie ist primär darauf ausgelegt, aus dem Fluss „Marigot de Baila“ infiltrierendes, stark salzhaltiges Wasser zu lokalisieren und basiert hauptsachlich auf Nachweisen mittels chemischer Schnelltests in Form von Teststreifen und Farbreaktionen. Um Schwankungen der Messwerte auf Grund subjektiver Einflüsse unterschiedlicher Betrachter zu minimieren, wurden die jeweiligen Tests stets von derselben Person durchgeführt. Dennoch dürfen die Ergebnisse nur als Richtwert und nicht als exakte Größe gesehen werden, da mittels der angewandten Methoden lediglich die Ermittlung von Wertebereichen der jeweiligen Messgröße möglich ist. Die Analyse umfasst nicht alle (in Deutschland) üblichen Parameter einer Grundwasseruntersuchung, sondern beschränkt sich auf eine Auswahl von Messgrößen, welche im Vorfeld der Untersuchung als besonders wichtig und repräsentativ erachtet wurden. Es handelt sich um eine rein chemische Analyse. Mikrobiologische Untersuchungen würden die Erkenntnisse über die Trinkwasserqualität erweitern, jedoch ist ihre zuverlässige Durchführung nur unter Laborbedingungen möglich. Sie sind deshalb nicht Gegenstand dieser Arbeit, sollten jedoch für die weitere Vorgehensweise nicht außer Betracht gelassen werden, da auf Grund der vorliegenden Untersuchungsergebnisse mit einer bakteriellen Belastung des Grundwassers gerechnet werden muss. Alle Messungen sind Stichproben und somit Momentaufnahmen, welche nicht zwingend repräsentativ für die jeweilige Messstelle sind. Dennoch geben sie einen Anhaltspunkt über die etwaige Größenordnung der untersuchten Parameter. Nachfolgend werden die getesteten Stoffe und Bestimmungsgrößen im Einzelnen aufgeführt und bewertet. Es wird auch der jeweilige Grenzwert nach der deutschen Trinkwasserverordnung (TrinkwV) angegeben, welcher aber nicht als alleinige Bewertungsgröße gesehen werden sollte. Die Grenzwerte sind aber insofern behilflich, Pfindel, Poxleitner, Ratje 47 Bachelorarbeit 4 Chemische Grundwasseruntersuchung als dass mit ihnen die Messwerte besser in ihrer Bedeutung eingeschätzt werden können. Die Parameter wurden für die Wässer aller Brunnen, welche den ersten Grundwasserleiter erschließen, sowie für das Wasser des Tiefbrunnens bestimmt. Zusätzlich wurden im Fluss „Marigot de Baila“ und im Atlantik (im Ort Abéne) die Leitfähigkeit und der Chloridgehalt gemessen. Tabellen mit allen Werten sind im Anhang enthalten. Die nachfolgend beschriebenen Werte beziehen sich auf den ersten Grundwasserleiter. Ist beispielsweise von Untersuchungen des Tiefbrunnens oder des Flusswassers die Rede, so wird dies explizit erwähnt. Alle Messungen wurden an unmittelbar zuvor gewonnenen, also frischen Wasserproben ausgeführt. Die Gewinnung erfolgte mit dem, am jeweiligen Brunnen vorhandenen Fördersystem, in den überwiegenden Fällen per Eimer. Es kann so nicht ausgeschlossen werden, dass die Ergebnisse durch Verunreinigungen, beispielsweise eines Eimers, verfälscht sind. Weiter wurden die Proben auf verschiedene Messbecher verteilt, welche zwar immer mit der jeweiligen Probe gespült, aber zwischen den Messungen nicht vollkommen gereinigt wurden, wodurch ebenfalls Verfälschungen nicht gänzlich ausgeschlossen werden können. 4.1 Chlorid (Cl-) „Chlorid ist in jedem natürlichen Wasser enthalten … .Im Grundwasser sind Chloridgehalte … bis ca. 50 mg/l üblich.“20 „Chlorid-Gehalte über 250 mg/l führen zu einem salzigen Geschmack des Wassers, gesundheitlich bedenklich sind höhere Konzentrationen aber nicht. Bereits ab 100 mg/l kann die Korrosion metallischer Werkstoffe verstärkt werden.“ 21 Der Grenzwert nach der TrinkwV beträgt 250 mg/l. Im Falle dieser Arbeit sollen durch die Bestimmung von Chlorid-Gehalten Erkenntnisse über die Größe der Kontamination des Grundwassers mit Salzwasser aus dem Bolong gewonnen werden. Da der Salzgehalt von Meerwasser zum überwiegenden Teil durch 20 Wricke, Burkhard. Mutschmann/Stimmelmayr Taschenbuch der Wasserversorgung. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2014, S.266 21 Wricke, Burkhard. Mutschmann/Stimmelmayr Taschenbuch der Wasserversorgung. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2014, S.266 Pfindel, Poxleitner, Ratje 48 Bachelorarbeit 4 Chemische Grundwasseruntersuchung Natriumchlorid gebildet wird, ist die Chlorid-Konzentration ein sehr guter Parameter, um dessen Intrusion in den Grundwasserleiter nachzuweisen. Die Bestimmung erfolgte mit den Teststäbchen „Quantofix Chloride“ des Herstellers Macherey-Nagel. Das Ergebnis wird durch Vergleich des Stäbchens mit einer bis zu 3000 mg/l reichenden Farbskala, mit einer Abstufung von 500, ermittelt. Für das Flusswasser des Marigot de Baila wurde ein Chlorid-Gehalt von ≥ 3000 mg/l bestimmt. Eine Verdünnung der Probe zur Ermittlung der genauen Konzentration erfolgte nicht. Es ist davon auszugehen, dass sie in der gleichen Größenordnung wie die des Atlantiks liegt, durch Verdunstungseffekte (genauere Beschreibung bei Leitfähigkeit) evtl. auch höher. Es wurden Chlorid-Ionen an sieben Stellen nachgewiesen (siehe Karte 18 im Anhang). Diese befinden sich alle im nördlichen und westlichen Bereich der Ortschaft in der Nähe zum Bolong. Die Werte liegen in den Bereichen 0-500, 500 und 500-1000 mg/l. Da in weniger als zehn Prozent der Brunnen Chloride gemessen wurden, kann durch die Aussage der Bevölkerung, dass das Wasser eines Brunnens salzig schmeckt, kein genereller Rückschluss auf eine Belastung mit diesen Ionen getroffen werden. Sowohl im Zuge der Bachelorarbeit von Reil und Haspelhuber, als auch bei der vorliegenden Untersuchung machten die Einwohner bei wesentlich mehr Brunnen Angaben zur Versalzung des Wassers. Dies führt zu der Erkenntnis, dass mit diesen Aussagen eher allgemein ein abstoßender Geschmack des Wassers in Verbindung gebracht werden muss, welcher auch in der Anwesenheit anderer, hier nicht bestimmter Stoffe seine Ursache haben kann. Gestützt wird das Ergebnis dieser geringen Chlorid-Belastung durch die Messungen der Grundwasserspiegelhöhen. Da das Wasser des untersuchten Stockwerks in Form eines Bergs im Untergrund vorliegt, von dessen Hochpunkt es radial in Richtung „Marigot de Baila“ abströmt, wirkt es der Infiltration von Salzwasser entgegen (weitere Ausführung siehe Kapitel 3.3 „Bestehende Grundwassersituation“). Um eine abschließende Bewertung vornehmen zu können, müssen aber in jedem Fall weitere Messungen des Grundwasserniveaus abgewartet werden. Die hier beschriebenen Wasserstände beziehen sich auf die Monate Februar/März. Bis zum Beginn der Regenzeit, etwa im Juni, ist mit einem Abflachen des Grundwasserberges und damit mit einer Pfindel, Poxleitner, Ratje 49 Bachelorarbeit 4 Chemische Grundwasseruntersuchung ansteigenden Infiltrationsrate zu rechnen. Daher ist es denkbar, dass bis zum Ende der Trockenzeit die Anzahl der Brunnen mit nachweisbaren Chlorid-Konzentrationen ansteigt. 4.2 pH-Wert „Als wesentlicher „Inhaltsstoff“ aller Wässer bestimmt die Konzentration an Oxoniumionen (H3O+), ausgedrückt durch den pH-Wert, entscheidend die Reaktionsabläufe und Gleichgewichtseinstellungen chemischer und biologischer Vorgänge.“22 Er stellt deshalb eine wichtige Kenngröße zur Charakterisierung der Beschaffenheit von Grundwasser dar. PH-Werte kleiner als 7 werden als sauer, größer 7 als basisch bezeichnet. Die deutsche Trinkwasserverordnung (TrinkwV) fordert pHWerte zwischen 6,5 und 9,5. „Die in den zur Trinkwasserversorgung verwendeten Wässern auftretenden Konzentrationen an Wasserstoffionen sind für den menschlichen Organismus unbedenklich. Indirekt können aber Gefährdungen dadurch entstehen, dass bei niedrigen pH-Werten eine Lösung von Schwermetall-Ionen auftreten … kann.“23 Außerdem wirken saure Wässer betonangreifend indem sie Kalk lösen und sie fördern die Korrosion von Metallen. Die Bestimmung erfolgte mittels farbfixierter pH-Indikatorstäbchen der Firma Roth. Das Ergebnis wird durch Vergleich des Stäbchens mit einer Farbskala mit einer pHAbstufung von 1,0 ermittelt. Die untersuchten Brunnenwässer weisen pH-Werte im Bereich von 4,5 bis 7 auf, wobei rund 96 Prozent der Werte ≤ pH 6, etwa 27 Prozent ≤ pH 5 sind (siehe Karte 17 im Anhang). Das Wasser ist folglich als sauer einzustufen. Es sind keine Beschränkungen bestimmter Werte auf einzelne Bereiche erkennbar. Der natürliche pH-Wert von Regen ist auf Grund der Kohlenstoffdioxidkonzentration in der Luft ca. 5,6.24 Der für die vorhandene Bodenformation typische pH-Wert ist niedrig (siehe Kapitel 5 „Bodenschichten/Bodenaufnahmen“). Deshalb dürften die gemessenen Werte des Grundwassers größtenteils natürlich bedingt sein. Als weiterer 22 Rieger, Christine. Rieger, Walter. Chemiepraktikum für Bauingenieure. Hochschule Regensburg, 2012, S.6 23 Wricke, Burkhard. Mutschmann/Stimmelmayr Taschenbuch der Wasserversorgung. Wiesbaden: Springer Vieweg, 2014, S.271 24 ad-hoc-Arbeitkreis "Grundwasserbeschaffenheits-Richtlinie".Grundwasser - Teil 3 ,1993, S.8 Pfindel, Poxleitner, Ratje 50 Bachelorarbeit 4 Chemische Grundwasseruntersuchung Einflussfaktor wurden höhere Konzentrationen des Säurebildners Nitrat nachgewiesen (siehe Kapitel 4.6 „Nitrat“). Das Wasser des Tiefbrunnens ist mit pH 7 neutral. 4.3 Temperatur Die TrinkwV fordert keinen Grenzwert für die Temperatur von Trinkwasser. Generell jedoch vermehren sich im Wasser lebende Mikroorganismen bei höherer Temperatur schneller, weshalb mit ihr auch die bakterielle Belastung steigt. Die Wassertemperatur wurde mit dem im Leitfähigkeitsmessgerät integrierten Thermometer bestimmt. Mit diesem können Temperaturen mit einer Genauigkeit von 0,1 °C ermittelt werden. Die Messungen ergaben Grundwassertemperaturen von 23,8 bis 28,9 °C (siehe Karte 07 im Anhang). Die zugehörige Lufttemperatur liegt im Bereich von 34 bis 36°C. Wegen der oberflächennahen Lage des Grundwassers wird seine Temperatur stark von den an der Erdoberfläche herrschenden Temperaturen, welche wiederum vom Bewuchs und der Sonneneinstrahlung abhängen, geprägt. Der Temperaturverlauf kann nicht mit der Größe der Flurabstände in Verbindung gebracht werden. Zwar herrschen im nordwestlichen Ortsteil, wo die Flurabstände geringer sind, höhere Wassertemperaturen, doch auch im Bereich des größten Flurabstands (Ortsteil Essita) sind hohe Temperaturwerte gemessen worden. Eher noch kann behauptet werden, dass im Hochpunkt des Grundwasserbergs geringere Temperaturen vorliegen als in den Randbereichen, was eine Folge von höheren Fließgeschwindigkeiten auf Grund des größeren Gefälles an dieser Stelle sein kann. Diese Vermutung ist allerdings vage und sollte nicht überbewertet werden. Vielmehr ist festzuhalten, dass über die Brunnenschächte eine direkte und dauerhafte Verbindung der Grundwasseroberfläche mit der Umgebung besteht. Deshalb ist es wahrscheinlich, dass an diesen Stellen die Wassertemperatur erhöht, und so nicht vollkommen repräsentativ für den Grundwasserleiter ist. Diese Einschätzung deckt sich mit der Beobachtung einer leichten Trübung der meisten Wasserproben, welche von ausgasendem Sauerstoff erzeugt wird, ein Indiz dafür, dass sich das Wasser im Augenblick erwärmt. Die hohe Temperatur wirkt sich in jedem Fall nachteilig auf die Trinkwasserqualität aus. Pfindel, Poxleitner, Ratje 51 Bachelorarbeit 4 Chemische Grundwasseruntersuchung Einerseits führt sie zu einer geschmacklichen Verschlechterung, andererseits schafft sie optimale Lebensbedingungen für Mikroorganismen und Krankheitserreger. Auch mit Blick auf die gemessene Nitratbelastung ist deshalb von erhöhten Koloniezahlen auszugehen. Die in der Probe des Tiefbrunnens gemessene Temperatur von 30,2°C ist nicht repräsentativ, da sie aus einer Leitung an der Oberfläche gewonnen wurde, deren Inhalt vor der Probenahme nicht durch Pumpen ausgetauscht wurde. 4.4 Härte „Die Summe der Stoffmengenkonzentration an Erdalkaliionen, im wesentlichen Ca 2+und Mg2+-Ionen im Wasser wird als Gesamthärte bezeichnet.“25 Der Anteil der Gesamthärte, welcher der Stoffmenge der im Wasser enthaltenen HCO3-- und CO32-Ionen entspricht, wird Carbonathärte genannt. Der Unterschied zwischen Carbonatund Gesamthärte ist die sog. Nichtcarbonathärte, also die Menge an Erdalkaliionen, welche anstatt an HCO3- an andere Anionen wie SO42-, NO3- oder Cl- gebunden ist. In Deutschland wird die Härte in „Grad deutscher Härte“ [°d] angegeben, wobei 1°d als Stoffmengenkonzentration von 0,1786 mmol/l an Erdalkaliionen definiert ist.26 Eine gesundheitliche Gefährdung für den Menschen lässt sich aus der Härte des Wassers nicht ableiten, weshalb in der TrinkwV auch kein Grenzwert festgelegt ist. Sie bringt lediglich betriebliche Beeinträchtigungen wie das Ausfallen der Carbonathärte als Kalk bei Erhitzung oder einen erhöhten Bedarf an Seifen beim Waschen mit sich. Solche Aspekte spielen für Verwendungszwecke in Baila eine untergeordnete Rolle. Vielmehr lassen sich aus den Härtegraden Erkenntnisse über Art und Größenordnung gelöster Stoffe gewinnen. So können die mit anderen Methoden ermittelten Mengen gelöst vorliegender Stoffe auf Plausibilität überprüft werden. Sowohl die Carbonat-, als auch die Gesamthärte wurden mit titrimetrischen Schnelltests der Firma Merck bestimmt. Beide Verfahren basieren auf der Titration der Wasserprobe bis zum Erreichen eines Farbumschlags, wobei die Titrierlösungen so eingestellt sind, dass ein Tropfen verbrauchter Lösung 1°d entspricht. 25 26 Rieger. Chemiepraktikum für Bauingenieure, 2012, S. 9 Wricke. Mutschmann/Stimmelmayr Taschenbuch der Wasserversorgung, 2014, S. 278 Pfindel, Poxleitner, Ratje 52 Bachelorarbeit 4 Chemische Grundwasseruntersuchung Die gemessenen Carbonathärten liegen im Bereich von 0-1°d bis 13°d (siehe Karte 08 und 09 im Anhang). Der überwiegende Anteil der Brunnen (74%) besitzt Werte von ≤ 3°d, welche mit der oberflächennahen Lage der Grundwasserschicht (geringe Bodenpassage) erklärbar sind. Zu erforschen ist der Grund, warum die Werte einiger Brunnen mit bis zu 13°d deutlich aus dem überwiegenden Wertebereich herausfallen. Größere Carbonathärten wurden nahezu ausschließlich in Brunnen gemessen, deren Wandungen verrohrt sind (siehe Karte 22 im Anhang). Daher liegt die Vermutung nahe, dass diese höheren Werte nicht geologisch bedingt sind, sondern dadurch zustande kommen, weil das saure Grundwasser (siehe pH-Wert) Kalkanteile aus der betonierten Brunnenwandung löst. Gestützt wird diese Theorie zudem durch die Tatsache, dass die Brunnen mit den größten Carbonathärten erst im letzten Jahr gebaut wurden und deshalb die aus dem Beton freigesetzten Kalkanteile noch in größeren Konzentrationen im Brunnenwasser enthalten sind. Bei vielen Brunnen bestehen große Unterschiede zwischen Carbonat- und Gesamthärte (siehe Karten 12 bis 14 im Anhang). Die Größe der Nichtcarbonathärte verhält sich tendenziell in gleicher Weise entsprechend so wie die Belastung durch Nitrat variiert (siehe Karte 21 im Anhang). Es ist deshalb davon auszugehen, dass die Nichtcarbonathärte zu einem großen Teil durch NO3- -Ionen gebildet wird. Die Nichtcarbonathärte kann so als Kontrollgröße für die ermittelte Nitratbelastung gesehen werden. An den Messstellen, an denen Chlorid nachgewiesen wurde, beträgt der Anteil der Nichtcarbonathärte an der Gesamthärte, mit einer Ausnahme von 83% bei P380, stets mehr als 90%. Somit schlagen sich auch diese Messergebnisse in den Härtegraden nieder und werden so bestätigt. Mit 24°d und 44°d sind die Carbonat- und die Gesamthärte des Wassers aus dem Tiefbrunnen im Vergleich zum ersten Grundwasserleiter stark erhöht. Es ist als sehr hart einzustufen. Dieses Ergebnis ist so zu erklären, dass das Wasser aus dem Tiefbrunnen große Sickerwege im Untergrund zurückgelegt hat und es so während seiner größeren Verweildauer im Boden eine große Menge an Mineralien lösen konnte. Pfindel, Poxleitner, Ratje 53 Bachelorarbeit 4 Chemische Grundwasseruntersuchung 4.5 Elektrische Leitfähigkeit „Die elektrische Leitfähigkeit erfasst als Summenparameter die im Wasser gelösten Ionen, d.h. die gelösten Salze.“27 Sie besitzt die Einheit Siemens pro Meter [S/m], den Kehrwert des elektrischen Widerstands. Da die Löslichkeit von Salzen mit steigender Temperatur zunimmt, ist die Leitfähigkeit abhängig von der Wassertemperatur. Im Rahmen dieser Arbeit beziehen sich deshalb alle angegebenen Werte der elektrischen Leitfähigkeit auf die Referenztemperatur von 25°C. „Der Grenzwert der TrinkwV liegt bei 2790 µS/cm bei 25°C.“28 Aus dem Wert der Leitfähigkeit selbst kann nicht auf schädigende Wirkungen für den menschlichen Körper geschlossen werden. Da in ihr indirekt die Menge aller Ionen erfasst ist, ist sie - ähnlich wie die Wasserhärte - ein geeignetes Instrument zur Kontrolle der Ergebnisse anderer Untersuchungsparameter. Die elektrische Leitfähigkeit wurde mit dem Leitfähigkeitsmessgerät EC300 aus der EcoSense-Produktgruppe der Firma YSI bestimmt. Die Messung erfolgt hierbei mit einer entsprechenden Sonde. Ergebnisse werden unmittelbar auf dem Display des Geräts angezeigt. Da Ablagerungen auf der Sonde die Messergebnisse verfälschen können, ist diese regelmäßig mit destilliertem Wasser zu spülen. Weil in Baila destilliertes Wasser nicht in der notwendigen Menge zur Verfügung stand, wurde die Sonde stattdessen von Zeit zu Zeit lediglich mit Trinkwasser aus der Flasche gesäubert. Die Leitfähigkeitswerte liegen in der Größenordnung von 49,1 µS/cm bis 1992 µS/cm (siehe Karte 19 und 20 im Anhang). Der von der TrinkwV geforderte Grenzwert wird an allen Messstellen eingehalten. Wegen seiner oberflächennahen Lage dürfte das Grundwasser nur geringe Mengen an Stoffen enthalten, welche beim Durchsickern des Bodens gelöst wurden. Deshalb können höhere Leitfähigkeiten nicht durch solche Inhaltsstoffe zustande kommen. Vielmehr variiert die Stärke der Leitfähigkeit auf ähnliche Art wie die Nitratbelastung in den einzelnen Brunnen. In gleicher Weise wie bei der Nichtcarbonathärte ist davon auszugehen, dass die Leitfähigkeit zum Großteil von der jeweiligen Konzentration an Nitrat abhängig ist. Die mit Chlorid belasteten Brunnen liefern erwartungsgemäß, wieder mit Ausnahme von P380 (346,6 µS/cm), sehr hohe Werte von 895 µS/cm bis 1992 µS/cm. 27 28 Wricke. Mutschmann/Stimmelmayr Taschenbuch der Wasserversorgung, 2014, S. 268 Wricke. Mutschmann/Stimmelmayr Taschenbuch der Wasserversorgung, 2014, S. 268 Pfindel, Poxleitner, Ratje 54 Bachelorarbeit 4 Chemische Grundwasseruntersuchung Wie bereits beschrieben, können mit dem Messwert der Leitfähigkeit die Nachweise anderer Stoffe auf Plausibilität geprüft werden: „Die Summe der Äquivalentkonzentrationen der Anionen oder Kationen (mmol(eq)/l) multipliziert mit 100 sollte näherungsweise der gemessenen elektrischen Leitfähigkeit der Wasserprobe (bezogen auf 25 °C) entsprechen.“29 Der Anhang enthält eine derartige Auswertung auf Basis der Anionen Cl-, NO3- und HCO3-. In einigen Fällen stimmt der errechnete Wert recht genau mit der gemessenen Leitfähigkeit überein. Häufig bestehen jedoch sehr große Abweichungen, was vor allem darauf zurückzuführen sein dürfte, dass mit den angewandten Methoden lediglich Konzentrationsbereiche messbar sind, was jedoch für diese Überprüfungsmethode zu ungenau ist. Dies unterstreicht noch einmal, dass die Messwerte nur als Richtwerte und nicht als exakte Größen zu sehen sind. Eine weitere Erklärung für die Abweichungen ist, dass mit Sicherheit außer den drei getesteten noch weitere Anionen im Grundwasser enthalten sind. Das Ergebnis verdeutlicht aber auch, dass neben den nachgewiesenen Anionen an den Messstellen mit übereinstimmenden Werten kaum weitere Anionen vorliegen. Im „Marigot de Baila“ wurden zwei Messungen der elektrischen Leitfähigkeit vorgenommen. Die beiden Messstellen -auf Höhe der Brücke der Straße N5 und auf Höhe des „Campements Lambita“- liegen etwa 500m voneinander entfernt. Die Messungen lieferten Werte, die mit 60,6 mS/cm und 63,0 mS/cm deutlich größer sind als der des Atlantiks (in der Ortschaft Abéne). Dort wurde ein Wert von 51,5 mS/cm festgestellt, der dem für Meerwasser als typisch erachteten Wert von 50,0 mS/cm30 sehr nahe kommt. Der hohe Salzgehalt im Bolong entwickelt sich im Verlauf der Trockenzeit auf Grund hoher Verdunstungsraten. Dies wird im Artikel Geographie de l’Estuaire de la Casamance beschrieben: „L’évaporation est souvent importante. Le maximum se situe en février (environ 150 mm) et le minimum en juillet (de l’ordre de 50 mm). Ce parametre joue un rôle important dans l’évolution actuelle des écosystèmes de la Casamance, car il est responsable en grande partie de 29 Wisotzky, Frank. Angewandte Grundwasserchemie, Hydrogeologie und hydrogeochemische Modellierung. Springer-Verlag Berlin, 2011 30 Fachhochschule Südwestfalen. Leitfähigkeit, Iserlohn Pfindel, Poxleitner, Ratje 55 Bachelorarbeit 4 Chemische Grundwasseruntersuchung l’augmentation de la salinité du fleuve pendant les périodes de déficit pluviométrique par concentration de l’eau de mer.“31 4.6 Nitrat (NO3-) „Nitrat (NO3-) ist die höchste Oxidationsstufe im natürlichen Stickstoffkreislauf.“32 Da es durch natürliche Abbauprozesse organischer Substanz entsteht, kann es in nahezu allen Grundwässern nachgewiesen werden. Die TrinkwV legt 50 mg/l als Grenzwert fest. Erhöhte Nitratwerte weisen auf anthropogene Verunreinigungen hin. Problematisch sind hohe Gehalte besonders für Kleinkinder, da Nitrat bei ihnen den Sauerstofftransport im Blut einschränkt (sog. Methämoglobinämie). 33 Auch für Erwachsene sind größere Nitratbelastungen gesundheitsgefährdend, da aus Nitrat im menschlichen Körper krebserregende Nitrosamine entstehen.34 Nitrat wirkt, besonders bei verzinkten Leitungen, korrosionsfördernd.35 Die Bestimmung erfolgte mit CEMSOLUTE Teststäbchen der Firma Th. Geyer. Das Ergebnis wird durch Vergleich des Teststäbchens mit einer Farbskala der Einteilung 010-25-50-100-250-500 mg/l ermittelt. Die Untersuchung ergab eine Nitratbelastung ≥ 50 mg/l in 75% der Brunnen. In 28 Brunnen wurden Konzentrationen > 100 mg/l gemessen, die Höchstwerte liegen bei ca. 500 mg/l (vier Brunnen) (siehe Karten 15 und 16 im Anhang). Es gibt keine Beschränkung hoher Werte auf gewisse Gebiete. Der Anteil an Brunnen mit geringer Nitratkonzentration ist im neueren Ortsteil Essita am größten. Da in Baila in der Landwirtschaft vermutlich keine, bzw. lediglich geringe Mengen an Dünger eingesetzt werden, dürfte die Ursache für die großen Werte die Verunreinigung durch menschliche und tierische Fäkalien sein. In vielen Anwesen befinden sich Aborte in geringer Entfernung (d.h. im Bereich von 10 bis 50 m) zu den Brunnen. Von den Sickergruben der WCs können so Schadstoffe auf kurzem Weg in das Grundwasser und in die Brunnen gelangen. Die Untersuchung zum Aufbau des Bodens zeigte zudem, dass eine das Grundwasser schützende Deckschicht nicht vorhanden ist. 31 Diouf; Pages; Saos. GEOGRAPHIE DE L’ESTUAIRE DE LA CASAMANCE, S.19 Wricke. Mutschmann/Stimmelmayr Taschenbuch der Wasserversorgung, 2014, S. 258 33 Wikipedia, Methämoglobinämie, 2015 34 Preiß, Ursula; Albrecht, Michael. Bedeutung und Gefährlichkeit von Nitrosaminen, 2011 35 Wricke. Mutschmann/Stimmelmayr Taschenbuch der Wasserversorgung, 2014, S. 259 32 Pfindel, Poxleitner, Ratje 56 Bachelorarbeit 4 Chemische Grundwasseruntersuchung Der überwiegende Teil an Nutztieren, vor allem Kühe, Ziegen und Hühner können sich in Baila frei bewegen und haben so Zugang bis direkt an die Brunnenmauer. Häufig ist eine Viehtränke direkt beim Brunnen, was dazu führt dass Tiere sich lange Zeit dort aufhalten und auch ihre Ausscheidungen vermehrt an den Brunnen hinterlassen. Im Tiefbrunnen wurde eine Konzentration von 0-10 mg/l festgestellt. Wie zu erwarten, ist das Wasser dieses deutlich tiefer liegenden Grundwasserstockwerks nicht mit Nitrat belastet. Es ist durch seine tiefe Lage ausreichend geschützt. „Gehalte von bis zu ca. 10 mg/l können als natürlich bedingt angesehen werden.“36 4.7 Ammonium (NH4+) Ammonium (NH4+) ist die erste Stufe im natürlichen Stickstoffkreislauf und entsteht recht schnell beim Abbau organischer Substanzen. In einem sauerstoffreichen Umfeld wird Ammonium rasch über die Zwischenstufe Nitrit zu Nitrat oxidiert. In sauerstoffhaltigen Wässern kann es deshalb meist, wenn überhaupt, nur in geringen Mengen nachgewiesen werden. In tieferen, sauerstoffarmen Grundwässern kann NH 4+ in größeren Konzentrationen auftreten. Es entsteht dort durch die Reduktion von Nitrat. „Ammonium ist für den Menschen im allg. nicht gesundheitsschädlich, der Grenzwert der TrinkwV ist 0,5 mg/l.“37 Die Bestimmung erfolgte kolorimetrisch mit Teststäbchen des Herstellers Merck. Ammonium-Ionen bilden dabei mit Neßlers Reagenz eine gelbbraune Verbindung. Das Ergebnis erhält man aus dem Abgleich der Reaktionszone des Stäbchens mit einer Farbskala. Es konnte in keinem Brunnen Ammonium nachgewiesen werden. Es ist davon auszugehen, dass der untersuchte Grundwasserleiter, da sehr oberflächennah, sauerstoffreiches Wasser führt und so NH4+ in ihm nicht lange beständig ist. Trotzdem ist es ein Hinweis darauf, dass Verunreinigungen an keinem der Brunnen direkt in das Grundwasser gelangen. Im Tiefbrunnen wurde kein Ammonium nachgewiesen. Laut Beipackzettel wird der verwendete Ammoniumtest durch die Anwesenheit von Eisen-Ionen (besonders Fe2+) gestört. Der Boden in Baila enthält große Mengen an 36 37 Wricke. Mutschmann/Stimmelmayr Taschenbuch der Wasserversorgung, 2014, S. 259 Wricke. Mutschmann/Stimmelmayr Taschenbuch der Wasserversorgung, 2014, S. 265 Pfindel, Poxleitner, Ratje 57 Bachelorarbeit 4 Chemische Grundwasseruntersuchung Eisenoxiden. Es ist daher sehr gut möglich, dass vorhandene Ammonium-Ionen nicht erfasst werden konnten. 4.8 Trübung, Färbung, Geruch Lediglich an drei Brunnen konnte eine leicht gelblich-grünliche Verfärbung in Verbindung mit leicht erdigem Geruch festgestellt werden. Geschmackliche Beeinträchtigungen bei diesen Wässern wurden von den Senegalesen verneint. 4.9 Resumée Zusammenfassend soll festgehalten werden, dass im Rahmen dieser chemischen Untersuchung eine Intrusion von Salzwasser aus dem Bolong „Marigot de Baila“ in den ersten Grundwasserleiter festgestellt werden konnte. Weil der Grundwasserkörper durch seinen höhenmäßigen Aufbau und die Fließrichtung des Wassers auf natürliche Weise infiltrierendem Wasser aus dem Fluss entgegenwirkt, besitzt sie bei weitem nicht das Ausmaß, welches im Vorfeld der Untersuchung angenommen wurde. Ein Anstieg der Anzahl der versalzenen Brunnen ist aber auf Grund sich ändernder Grundwasserverhältnisse zum Ende der Trockenzeit denkbar. Auf jeden Fall kritisch zu sehen ist die festgestellte hohe Belastung des Grundwassers mit Nitrat. Die gemessenen Konzentrationen mit Werten bis zu 500 mg NO3- pro Liter stellen eine dauerhafte gesundheitliche Gefährdung für die Bevölkerung dar. Die Ursache sind vermutlich Einträge von menschlichen und tierischen Fäkalien. Da die Temperatur des oberflächennahen Grundwasserleiters durchgehend 25°C und mehr beträgt, ist auch von einer nicht unerheblichen Keimbelastung auszugehen. Pfindel, Poxleitner, Ratje 58 Bachelorarbeit 5 Bodenschichten/Bodenaufnahmen 5 Bodenschichten/Bodenaufnahmen Ferralsole prägen die Bodenformation in der Casamance. Dies geht aus einer Bodenkarte der US-amerikanischen Behörde „United States Geological Survey“ (USGS) hervor: 38 Abbildung 23 - Bodenformationen im Senegal An den Flussläufen befinden sich Ablagerungen von Schlamm: „The low tidal flats of the Estuaries Region, flooded twice daily by the ocean tide, have historically been occupied by mangroves of the genus Rhizophora and Avicennia. Ancient mud flats called ‘tannes’ occur on slightly higher ground between the channels.”39 Diese Verteilung konnte augenscheinlich auch in Baila festgestellt werden: Schlammablagerungen befinden sich dort lediglich zwischen den jungen, neu angepflanzten Mangroven im von den Gezeiten beeinflussten Bereich des Bolongs. Die übrigen Flächen sind bedeckt von ferralitischem Boden mit gelblicher und rötlicher Farbausprägung. 38 39 United States Geological Survey. Major Soil Divisions of Senegal United States Geological Survey. Monitoring Drought and Land Degradation in Senegal’s Ecoregions Pfindel, Poxleitner, Ratje 59 Bachelorarbeit 5 Bodenschichten/Bodenaufnahmen Ferralsole sind stark verwitterte Böden mit diffusen Horizontgrenzen. Sie sind typisch für die humiden Tropen. Während der Verwitterungsprozesse reichern sich über sehr lange Zeiträume hinweg resistente primäre Minerale wie Quarz an. In diesen Bodenarten liegen hohe Konzentrationen an Eisen- und Aluminiumoxiden sowie das Tonmineral Kaolinit vor. Sie besitzen ein stabiles Mikrogefüge. 40 Die sich daraus ableitende hohe Standfestigkeit kann in Baila an unverrohrten Brunnenwandungen erkannt werden. Weiter zeichnen sich ferralitische Böden durch geringe pH-Werte (4 bis 4,3)41 und eine hohe Permeabilität aus.42 Zweitere Eigenschaft ermöglicht eine hohe Versickerungsrate und ist deshalb vorteilhaft für die Grundwasserneubildung. Jedoch erleichtert sie auch die Infiltration versalzenen Wassers aus dem „Marigot de Baila“ und Schadstoffe können von der Geländeoberfläche aus schnell in den Untergrund gelangen. Zur Dokumentation des Bodenaufbaus in Baila wurden ausgewählte, gleichmäßig über den Ort verteilte Brunnen mit nicht verrohrter Wandung durch eine Kamera befahren. Dabei stellte sich die gewählte Methode als unausgereifter heraus, als im Vorfeld vermutet. Besonders die unzureichende Belichtung mindert die Qualität der Aufnahmen. Die aufgenommenen Bodenprofile können dem Projektordner auf dem Laufwerk P entnommen werden. Trotzdem erkennt man, dass der Boden bis zum Grundwasserspiegel recht homogen aufgebaut ist und keine, das Grundwasser schützende Deckschicht vorhanden ist. Wie die obige Beschreibung „diffuse Horizontgrenzen“ erahnen lässt, konnten keine Schichtgrenzen festgestellt werden. 40 IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources 2006,Hannover,2008, S.82 Fiedler, Sabine. Böden des Tropischen Regenwaldes, Hohenheim, S.5 42 IUSS Working Group WRB. World Reference Base for Soil Resources 2006,Hannover,2008, S.83 41 Pfindel, Poxleitner, Ratje 60 Bachelorarbeit Abbildung 24 - Standorte der Bodenschichtaufnahmen 5 Bodenschichten/Bodenaufnahmen 43 43 Hintergrundbild: Esri, DigitalGlobe, GeoEye, icubed, Earthstar Geographics, CNES/Airbus DS, USDA, USGS, AEX, Getmapping, Aerogrid, IGN, IGP, swisstopo and the GIS User Community Pfindel, Poxleitner, Ratje 61 Bachelorarbeit 6 Mangroven 6 Mangroven „Das Ökosystem Mangrove wird von Wäldern salztoleranter Mangrovenbäume im Gezeitenbereich tropischer Küsten mit Wassertemperaturen über 20 °C gebildet.“44 Auf Grund ihrer Anforderungen an das Klima treten sie hauptsächlich im Bereich zwischen 30° nördlich und südlich des Äquators auf.45 Im Senegal sind Arten der sog. westlichen Mangrove in den Regionen Fatick und Ziguinchor, in welcher Baila liegt, heimisch (siehe dazu die Abbildung der nächsten Seite). „Mangroven sind von großer ökologischer Bedeutung für ihr Umland.“ Durch ihr ausgeprägtes Wurzelsystem erfüllen sie wichtige Funktionen für den Küstenschutz, indem sie Erosionserscheinungen abschwächen und Sedimentation fördern. 46 Sie beeinflussen das lokale Klima und den Wasserhaushalt. Ihre Rodung hat meist das Austrocknen der Böden, das Absinken des Grundwasserspiegels und den Rückgang der Niederschläge zur Folge. Weiter führt das Trockenlegen der Mangrovenböden häufig innerhalb weniger Jahre zur Bodenversauerung, in ariden Gegenden bewirkt sie außerdem eine starke Bodenversalzung, sodass keine ackerbauliche Nutzung mehr möglich ist.47 In Baila befinden sich im Uferbereich entlang des „Marigot de Baila“ Mangrovenbestände. Verschiedene Gespräche mit der Bevölkerung ergaben, dass diese bis vor etwa 25 Jahren deutlich größer und dichter waren, als es heute noch der Fall ist. Die gesamte Region sei zu dieser Zeit deutlich „grüner“ gewesen und der jetzige Zustand mit damals nicht mehr zu vergleichen. Der heute vorhandene, ältere Mangrovenbewuchs liegt außerhalb des Einflussbereichs der Gezeiten und wird immer wieder unterbrochen von ehemaligen landwirtschaftlichen Anbauflächen, die auf Grund einer gestiegenen Versalzung der Böden nicht mehr genutzt werden können. Die Einwohner von Baila begründen die Verringerung der Mangrovenpopulation und die Versalzung der Ackerflächen mit der Abnahme der Niederschlagsmengen innerhalb der letzten drei Jahrzehnte und mit dem damit einhergegangenen Anstieg des 44 Hempel, Gotthilf.Faszination Meeresforschung.. Hauschild, Bremen 2006, S. 235. Elster, Carola. Mangroven, Eschborn, 2001, S.3 46 Elster.Mangroven, 2001, S.5 47 Elster.Mangroven, 2001, S.6 45 Pfindel, Poxleitner, Ratje 62 Bachelorarbeit 6 Mangroven Salzgehaltes im Bolong. Der Rückgang der Regenmengen lässt sich an Hand einer Darstellung des USGS nachvollziehen. 48 Abbildung 25 - Vegetation im Senegal Abbildung 26 - Historische Niederschlagsentwicklung 49 In einem Bericht dieser Einrichtung heißt es: „Since the 1970’s and continuing in the 1980’s, some of the mangrove forest has perished … along parts of the Casamance River. By some estimates, over half of the surface area of mangrove forest has been reduced in recent decades, mainly from the effects of drought.”50 Im Aufsatz „Geographie de l’estuaire de la Casamance“ ist die Rede vom Rückgang von Mangroven und Schilfgewächsen: „Mangrove is present downstream, and upstream grow Phragmites. Now, because of a persistant drought, both mangrove and Phragmites decline.“51 Neben abnehmenden Niederschlagsmengen dürfte auch deren Abholzung zur Abnahme der Mangrovenbestände beitragen, wie Mustafa Coly, Repräsentant der Kinderhilfe Senegal, erzählt. Obwohl staatlich verboten, jedoch nicht konsequent kontrolliert und verfolgt, sei das Roden der Küstenwälder zur Gewinnung von Bau-, Möbel- und Brennholz gängige Praxis. Besonders das Schlagen von Brennholz und dessen Verkauf in die Küstenorte, wo der Rückgang der Mangroven stärker als im Hinterland sei, sei für große Teile der Bevölkerung ohne feste Arbeit und Einkommen eine der wenigen Möglichkeiten Geld zu verdienen. Zudem wird in Baila fast ausschließlich über dem offenen Feuer gekocht und so viel Brennholz benötigt. Diese Aussage Coly‘s bestätigt sich beim Gang durch ein noch vorhandenes, größeres und 48 49 United States Geological Survey.Vegetation Map of Senegal United States Geological Survey.Historical Rainfall 50 United States Geological Survey. Monitoring Drought and Land Degradation in Senegal’s Ecoregions, zit. nach MEPN (Ministère de l’Environnement et de la Protection de la Nature), 1998, Monographie National sur la Biodiversité au Sénégal, Bldg. Administratif, Dakar, 81 pp. 51 Diouf; Pages; Saos. GEOGRAPHIE DE L’ESTUAIRE DE LA CASAMANCE, S.14 Pfindel, Poxleitner, Ratje 63 Bachelorarbeit 6 Mangroven zusammenhängendes Stück Mangrovenwald mit älterem Baumbestand südlich von Baila. Dort sieht man in regelmäßigen Abständen für den Abtransport bereitliegendes Feuerholz und immer wieder begegnet man Leuten bei der Waldarbeit. Nördlich der Ortschaft befindet sich ein Staudamm, der den Flusslauf des Bolongs begrenzt. Die durch ihn abgetrennte Fläche wird vermutlich während der Regenzeit für Anpflanzungen verwendet. Während der Trockenzeit führt der Fluss im Bereich des Damms kaum Wasser. In der Regenzeit schneidet dieser jedoch einen großen Teil des Einzugsgebiets des Flusses nordöstlich von Baila und damit den Zustrom von Süßwasser ab. So ist es möglich, dass auch der Damm eine Ursache des ansteigenden Salzgehalts ist. Abbildung 27 - Lage des Staudamms 52 Wie bereits ausgeführt sind Mangroven wichtiger Bestandteil des Ökosystems in ihrer Umgebung. Unter anderem verhindern sie einen schnellen oberirdischen Abfluss von Regenwasser, fördern durch dessen Retention die Grundwasserneubildung und beeinflussen so die Höhenlage der Grundwasseroberfläche. Am Beispiel von Baila vermindert ein hoch liegender Grundwasserspiegel das Druckpotential des Flusses auf den ersten Grundwasserleiter und reduziert so die Intrusion von salzhaltigem Wasser in diesen. Ein Mitarbeiter des „Campements Lambita“ berichtet, dass es früher Brunnen in größerer Nähe zum „Marigot de Baila“ gegeben hätte, welche jedoch 52 Hintergrundbild: Esri, DigitalGlobe, GeoEye, icubed, Earthstar Geographics, CNES/Airbus DS, USDA, USGS, AEX, Getmapping, Aerogrid, IGN, IGP, swisstopo and the GIS User Community Pfindel, Poxleitner, Ratje 64 Bachelorarbeit 6 Mangroven wegen Versalzung aufgegeben werden mussten. Einen Brunnen aus dieser Zeit, inzwischen verfüllt, kann man heute noch im Campement sehen. Mit dem Rückgang der Mangrovenwälder ging deren natürliche Schutzfunktion verloren und dürfte deshalb zu den Folgen wie die Boden- und Brunnenversalzung geführt haben. Parallel zum Fluss verläuft ein nicht bewachsener, erodierter Streifen, bis zu dessen Kante er sich in der Regenzeit verbreitert. Intakte Mangrovenbestände in diesem Bereich würden der Erosion entgegenwirken und durch die Ablagerung von Schlamm in den Zwischenräumen ihrer Stelzwurzeln die Gewässersohle abdichten. Dies würde dem Einsickern von Flusswasser in den Untergrund entgegenwirken. Der Rückgang der Küstenwälder beschränkt sich nicht nur auf Baila, sondern findet in der gesamten Region statt, was zu der Annahme führt, dass die Verringerung der Niederschlagsmenge damit im direkten Zusammenhang steht. Durch die verringerte Blattmasse fehlt der zusätzliche Verdunstungsschub, der erforderlich ist, um die durch auflandige Winde ins Inland getriebenen Wolken zum Abregnen zu bringen.53 Die beschriebenen Phänomene lassen deutlich werden, dass Eingriffe in komplexe Ökosysteme weitreichende Auswirkungen nach sich ziehen können. Eine Rehabilitierung der Mangrovenbestände in Baila und der gesamten Region wäre deshalb vermutlich ein wirksamer und nachhaltiger Vorgang. Die Regierung Senegals hat in den letzten Jahren bereits Neuanpflanzungen vorgenommen. Auch in Baila wurden Setzlinge gepflanzt und bereits jetzt sieht man zwischen den Wurzeln der jungen Pflanzen Anlagerungen von Schlamm. Der Erfolg des Programms wird erst in einigen Jahren bewertbar sein. Er hängt nicht nur von der Höhe des Salzgehaltes ab 54, der, wie festgestellt wurde, auf jeden Fall in der Trockenzeit höher als der Gehalt des Meeres ist, sondern auch davon, ob die Bevölkerung für die Bedeutung der Mangroven für das lokale Ökosystem sensibilisiert werden kann und davon, ob Alternativen zur Mangrove als Nutzholz gefunden werden können. Mit dem GNSS-Handheld wurden an der zuvor beschriebenen Erosionskante Punkte abgesetzt. Außerdem wurden Fotos 53 54 Elster.Mangroven, 2001, S.6 Elster.Mangroven, 2001, S.55 Pfindel, Poxleitner, Ratje 65 Bachelorarbeit 6 Mangroven von ihr und von den jungen Mangroven gemacht. Diese können mit der entsprechenden kmz-Datei in Google-Earth angesehen werden. Abbildung 28 - Neu angepflanzte Mangroven Pfindel, Poxleitner, Ratje 66 Bachelorarbeit 7 Geoinformationssystem 7 Geoinformationssystem Geoinformationssysteme dienen dem Zweck der Verwaltung und Anzeige raumbezogener Daten. Mit entsprechenden Programmen lassen sich solche Systeme erstellen und vorhandene Informationen analysieren sowie auf Karten grafisch darstellen. 7.1 GIS-Software Die Wahl einer geeigneten Software fiel auf ArcGIS for Desktop der Firma ESRI, da dieses Programm bereits durch die OTH Regensburg bekannt gemacht wurde und auch das Handheld darauf aufbaut. Verwendet wurde die Softwareversion 10.2.2. Hier enthalten sind drei Anwendungen, die zur Kartenerstellung und Visualisierung dienen: - ArcMap - ArcGlobe - ArcScene ArcGlobe und ArcScene werden zur 3D-Visualisierung verwendet55. Die Darstellung der Geländeoberkante und der Grundwasseroberfläche erfolgte mit ArcMap über eine Interpolation zwischen den Brunnen (siehe auch Kapitel 3.7 „Auswertung der Messwerte und Ausblick“). ArcMap ist die Hauptanwendung in der Karten erstellt, bearbeitet und analysiert werden können. Der grundlegende Umgang mit dem Programm wird im Wahlpflichtmodul „Einführung in die Geoinformatik und Geoinformationssysteme“ (B3-GIS) erläutert. Falls noch keine Lizenz vorhanden sein sollte, kann diese über den Kurs „GIS“ von Herrn Prof. Dr. Müller oder die OTH Deggendorf beschafft werden. 7.2 Datenstruktur GIS Baila Für die aufgenommenen Daten in Baila ist eine geordnete Datenstruktur, sowie die Überlegung einer geeigneten Datenspeicherung unabdingbar. 55 ArcGIS Resource Center (c), Kartenerstellung und Visualisierung in ArcGIS Desktop, 2012 Pfindel, Poxleitner, Ratje 67 Bachelorarbeit 7 Geoinformationssystem Alle mit dem Handheld erfassten Daten befinden sich nach der Übertragung in der Personal-Geodatabase (siehe auch Kapitel Vermessung). Aus dieser „Basis“ können nun alle Daten weiterverarbeitet werden. Zu jeder wichtigen Information, wie z.B. chemische Analysen oder allgemeine Informationen, wurde jeweils ein Shapefile erstellt. Die erstellten Shapefiles sind nicht an die Personal-Geodatabase gebunden und können in jedes neue Projekt importiert werden. Nachteilig ist dabei jedoch, dass die Attributtabellen der Shapefiles nicht über MS Access editierbar sind. Die schriftlich aufgenommen Daten wurden in Excel-Tabellen übertragen und können an die Shapefiles transferiert werden. Hierfür gibt es zwei Methoden: Eine Möglichkeit ist es eine Verbindung mit der Excel-Tabelle und dem Shapefile über den Brunnennamen herzustellen. Daraus kann dann über den Befehl „Daten exportieren“ ein neues Shapefile erstellt werden, welches die Daten der Excel-Tabelle ohne jegliche Verbindung beinhaltet. Sinnvoll wäre dies zum Beispiel bei der Erstellung eines neuen Shapefiles für eine neue Messreihe. Hier wäre es vorteilhaft das Shapefile „Brunnenstandorte“ mit der Excel-Tabelle der neuen Wasserstände zu verbinden, da in dem Shapefile keine überflüssigen Daten gespeichert sind, lediglich der Brunnenname mit den dazugehörigen Koordinaten. Wenn kein neues Shapefile erzeugt werden soll, können die Daten auch alternativ hinzugefügt werden. Dies geschieht wieder über eine Verbindung mit dem Shapefile. Nach der Erstellung einer neuen Spalte in der Attributtabelle, kann über die Feldberechnung das neue Feld dann dem Feld aus der Excel-Tabelle gleich gesetzt werden. Danach kann die Verbindung wieder gelöst werden. Wichtig ist zu beachten, dass die Datei-Endung „.xls“ verwendet wird, da bei „.xlsx“ Probleme auftreten können. 7.3 Datenbank Zur Sicherung der Datenbank hat die OTH Regensburg einen Ordner auf dem „PLaufwerk“ eingerichtet und zur Verfügung gestellt (P:\B\Projekte\Siedlungs- wasserwirtschaft\BA_Senegal_II). Bei Fragen zum Projektordner kann Herr Plank vom Vermessungskundelabor weiterhelfen. Er hat den Ordner angelegt. Von hier aus Pfindel, Poxleitner, Ratje 68 Bachelorarbeit 7 Geoinformationssystem können alle aufgenommenen, sowie ausgewerteten Daten abgerufen, verwaltet oder weiterverarbeitet werden. Der Zugriff erfolgt entweder im Netz der OTH oder via VPNVerbindung über das Internet. Zu empfehlen ist jedoch das Netz der OTH, da dieses um einiges schneller ist und die VPN-Verbindung aufgrund der geringen Geschwindigkeit nicht ausreichen könnte. Der freigegebene Pfad beinhaltet sechs Ordner: - ArcGIS - Bilder - Excel-Tabellen - Karten - Literatur - Software Handheld In ArcGIS befindet sich die gesamte Datenbank der aufgenommenen und aufbereiteten Informationen aus Baila. Dieser ist für eine bessere Übersicht in fünf weitere Ordner unterteilt: ArcMap-Projekte, Hintergrundkarte, Personal-Geodatabase, Shapefiles und Sicherungen. Im Ordner Bilder sind alle Fotos von Brunnen, Höhenfestpunkten und weiteren wichtigen Punkten abgespeichert. Die Excel-Tabellen beinhalten alle chemischen Analysen, die nivellierten Höhen der Brunnen und der Höhenfestpunkte, die Ganglinie vom Fluss, den Bogenschnitt, die Wasserstände und die Sohltiefen in den Brunnen. Wichtige Literatur, wie die LAWA-Grundwasserrichtlinien und andere in dieser Arbeit zitierte Veröffentlichungen, ist ebenfalls abgespeichert. Außerdem sind zwei Installationsdateien der Software des Handhelds hinterlegt. Genaueres hierzu kann im Kapitel 2 „Vermessung“ nachgelesen werden. Die Datenbank ist aufbaufähig und soll als Grundlage für weitere Bachelorarbeiten dienen. 7.4 Google Earth Mit Hilfe von Google Earth können Daten sehr übersichtlich dargestellt werden. Da das bisherige Dateiformat jedoch nicht kompatibel ist, kann mit einem Tool in ArcMap Pfindel, Poxleitner, Ratje 69 Bachelorarbeit 7 Geoinformationssystem Abhilfe geschaffen werden und Layer, sowie auch Karten, in eine KML-Datei umgewandelt werden (ArcToolbox -> Conversion Tools -> In KML). Die erstellte KML-Datei kann nun in Google Earth geöffnet werden und durch einen „Klick“ auf einen Punkt werden alle Daten aus der Attributtabelle in einem „Info-Popup“ aufgeführt. Die Hypertext Markup Language, abgekürzt HTML, wird in Google Earth für die Darstellung und Strukturierung dieser „Info-Pop-ups“ verwendet. Zuvor eingefügte HTML-Codes in der Attributtabelle des Shapefiles werden bei der Umwandlung in eine KML-Datei nur als Text übernommen, jedoch in Google Earth als HTML-Code ausgeführt. In ArcMap können zu verschiedenen Punkten Bilder angehängt werden. Da dies bei 76 Brunnen jedoch sehr aufwendig ist, ist es zu empfehlen eine neue Spalte in der Attributtabelle hinzuzufügen und hier per Feldberechnung einen HTML-Code erstellen zu lassen, der den Dateipfad des Brunnenfotos beinhaltet. Ein Beispiel für das Einfügen eines Bildes ist: <img src='./Bilder/Brunnen/P060/1.jpg' width='250' /> In der Feldberechnung sieht es in diesem Fall dann wie folgt aus: "<img src='./Bilder/Brunnen/"&[Brunnenname]&"/1.jpg' width='250' />" Der angegebene Pfad ist dabei bezogen auf den derzeitigen Speicherort der KML-Datei. Das bringt den Vorteil, dass der gesamte Projekt-Ordner verschoben werden kann und der Bezug zu den Bildern bestehen bleibt. Allerdings darf hierbei die Ordnerstruktur nicht verändert werden, da sonst der Bezug zu den Bildern nicht mehr übereinstimmt. Über den Befehl „width“ kann die Breite festgelegt werden, hier 250 Pixel, das Seitenverhältnis des Bildes bleibt dabei bestehen. Um eine bessere Übersicht und Struktur zu schaffen sind weitere wichtige Befehle <b>fett</b> und <u>unterstrichen</u>. Pfindel, Poxleitner, Ratje 70 Bachelorarbeit 8 Fazit/Ausblick 8 Fazit/Ausblick Diese Arbeit soll ein erster Schritt zur Erforschung der Grundwasserverhältnisse –im Besonderen der des ersten Grundwasserstockwerks- in Baila sein. Bei Veränderungen im Grundwasser handelt es sich zumeist um langsam ablaufende Vorgänge. Sie erstrecken sich über die Flächen größerer Gebiete hinweg und sind beeinflusst von vielen Faktoren. Deshalb sind Grundwasseruntersuchungen im Allgemeinen sehr umfangreich. Zum Erlangen umfassender Erkenntnisse wäre also die Durchführung weiterer Abschlussarbeiten sinnvoll. Nur so dürften sich Voraussetzungen für nachhaltige Verbesserungen schaffen lassen und die bisherigen Arbeiten an Wert gewinnen. Neben der Grundwasseruntersuchung ergeben sich auch aus anderen Themengebieten zahlreiche Aufgabenstellungen. Nachfolgend werden einige Vorschläge erläutert, welche in weiterführenden Abschlussarbeiten umgesetzt werden könnten: Mit den vorgefundenen hydrostatischen Druckverhältnissen scheint die Beeinflussung des Grundwassers durch den Salzwasser führenden Fluss nicht in dem Ausmaß zu bestehen, welches im Voraus angenommen wurde. Da die vorliegende Erhebung aber die Momentaufnahme eines veränderlichen Systems ist, ist es für eine umfassende Bewertung notwendig, die Daten zu den Grundwasserständen über den bereits festgelegten Messzeitraum auszuwerten. Es wird daher empfohlen sich im Rahmen einer aufbauenden Arbeit tiefergehend mit den verschiedenen Methoden und Möglichkeiten zur Aufbereitung von Grundwasserständen vertraut zu machen. Mit den erworbenen Kenntnissen könnte eine Auswertung der Wasserstands- und Regendaten über den Zeitraum eines ganzen Jahres erfolgen. Wie schon ausgeführt, wurde ein Bezug der Höhe des Pegelschreibers am „Marigot de Baila“ zum lokalen Höhensystem in Baila hergestellt. Eine Einbeziehung von dessen Messdaten in die Auswertung wäre also möglich. Es sollte daher weiterhin versucht werden diese Pegeldaten zu erhalten. Weil im Internet eine Vielzahl an Untersuchungen zu den Flusssystemen und den klimatischen und hydrogeologischen Verhältnissen in der Casamance im PDF-Format veröffentlicht ist, wird geraten, auch diese Informationen zu erfassen, um sie in die eigene Auswertung mit einfließen zu lassen. Für deren Verständnis sind aber in jedem Fall fortgeschrittene Kenntnisse der französischen Sprache notwendig. Die Abfassung Pfindel, Poxleitner, Ratje 71 Bachelorarbeit 8 Fazit/Ausblick der Untersuchungsergebnisse in französischer Sprache, um sie den Repräsentanten und Vertretern in Baila –und mit ihnen der gesamten Bevölkerung- zur Verfügung stellen zu können, wäre wünschenswert und würde deren Verständnis für und Vertrauen in weitere Projekte stärken. Die flächendeckende Belastung des Grundwassers durch Nitrat dürfte im Moment das dringlichste Thema für Arbeiten vor Ort in Baila sein. Es wurde festgestellt, dass nur in wenigen Brunnen eine Konzentration von 50 mg/l unterschritten wird. Aus erhöhten Werten leitet sich eine unmittelbare Gesundheitsgefährdung, besonders für Kleinkinder, ab. Die Hauptursache für die hohen Werte dürfte der Eintrag menschlicher und tierischer Fäkalien in das Grundwasser sein. Eine genauere Untersuchung und Bewertung der vorhandenen, sehr primitiven Sanitäranlagen mit Blick auf Bauweise und Abstand zu Brunnenstandorten wird deshalb vorgeschlagen. Eine Art Richtlinie, aus welcher einzuhaltende Mindestabstände für den Bau neuer Toiletten sowie für die Errichtung von Viehtränken hervorgehen, könnte erarbeitet werden. Auch die Entwicklung einer Toilettenbauweise oder einer Art des Umbaus bestehender Anlagen, wodurch Versickerungen in den Untergrund verringert werden, und der Bau entsprechender Prototypen sind denkbar. Ebenso könnte eine erneute Messung ausgewählter chemischer Parameter durchgeführt werden. Weiter sollten Möglichkeiten für eine mikrobiologische Untersuchung des Grundwassers neu bewertet werden. Die Messung der Sohltiefen konnte auf Grund einer zu großen Verschlammung der Brunnen nicht per Grundtaster geschehen und erfolgte nur sehr ungenau mit einer „Notlösung“. Die Firma „Seba Hydrometrie“ (www.seba.de), welche den Grundtaster (für das Kabellichtlot Typ KLL) kostenlos zur Verfügung gestellt hat, vertreibt neben dieser „normalen“ Ausführung auch eine „spezielle“ für schlammige Untergründe. Falls es gelingt, einen solchen zu erhalten, könnten die Sohltiefen nochmals genau erfasst werden. Die in der Bachelorarbeit von Simon Reil und Sebastian Haspelhuber aufgeführten Vorschläge für weitere Arbeiten sind ebenfalls weiterhin in Betracht zu ziehen. Besonders die Entwicklung eines Konzepts zum Entwurf einer Brunnenabdeckung aus einheimischen Baustoffen zur Verringerung der Brutstätten von Malaria-Mücken ist Pfindel, Poxleitner, Ratje 72 Bachelorarbeit 8 Fazit/Ausblick nun möglich, da die dafür notwendigen Abmessungen der Brunnenmauern aufgenommen wurden. Wie schon bei Reil und Haspelhuber erklärt wurde, erachten viele Einheimische Abdeckungen an Brunnen, aus denen sie mit Eimern Wasser schöpfen, als zu „umständlich“. Die bereits an wenigen Brunnen vorhandenen Abdeckungen werden deshalb die meiste Zeit offen gelassen. Es ist daher ratsam, eine permanente Abdeckung zu entwerfen, die eine integrierte Pumpe enthält, sodass sie nicht ständig, sondern nur noch in Ausnahmefällen zu öffnen ist. In Baila befinden sich drei Tiefbehälter welche nicht mehr zur Trinkwasserversorgung genutzt werden. Wie bereits bei Reil und Haspelhuber beschrieben, könnten diese für die Wasserversorgung reaktiviert werden.56 So wäre es eine Aufgabe, den Zustand dieser Behälter zu untersuchen und zu bewerten, um sie gegebenenfalls für eine Wiederaufnahme der Nutzung zu sanieren. Eine Verwendung ist als Zwischenspeicher für per Solarpumpen aus nahegelegenen Brunnen gefördertes Wasser oder als Regenwasserzisterne denkbar. Stets sollte im Zuge aller Arbeiten versucht werden, die auf dem Hochschullaufwerk P angelegte „Datenbank“ zu pflegen und aktuell zu halten. Je zugänglicher und übersichtlicher dort Informationen gehalten werden, desto wertvoller sind sie für die nachfolgenden Gruppen. Weil bei dieser Bachelorarbeit viele nützliche Auskünfte von den Einwohnern in Baila erhalten werden konnten, wird es als sinnvoll erachtet, auch im Rahmen weiterer Aufenthalte gezielt Informationen zu sammeln, um damit das Geoinformationssystem weiter auszubauen. Solche Informationen könnten beispielsweise in Angaben zum täglichen Wasserbedarf pro Haushalt oder pro Tier bestehen. Hier soll abschließend noch eine persönliche Wertung getroffen werden: Während unseres gesamten Aufenthalts in Baila erlebten wir die Einwohner dort als offene, tolerante und interessierte Leute, die uns als weiße Europäer ohne jegliche „Berührungsängste“ an ihrem täglichen Leben teilnehmen ließen. Vermutlich war dies der wichtigste Faktor für das Gelingen unserer Vorhaben – neben den von der Kinderhilfe Senegal und von den Ingenieuren ohne Grenzen aufgebauten Beziehungen. 56 Reil, Simon; Haspelhuber, Sebastian. Erkundung und Dokumentation des Wasserleitungssystems im Ort Baila in Senegal. Bachelorarbeit OTH Regensburg 2014. S.22 Pfindel, Poxleitner, Ratje 73 Bachelorarbeit 8 Fazit/Ausblick Dadurch dass in den Repräsentanten Ibou Goudiaby und Mustapha Coly zwei langjährige Kontaktpersonen vor Ort sind, eignen sich Projekte in Baila ideal für ihre Umsetzung im Rahmen einer Abschlussarbeit. Weil beide sowohl in der Vorbereitung, als auch vor Ort organisatorische Fragen äußerst zuverlässig für uns regelten, konnten wir ohne „Anlaufzeit“ unsere Planungen umsetzen. Für weitere Gruppen noch ein kurzer Hinweis: Es sollten möglichst alle in der Gruppe, mindestens aber ein Mitglied (bei größeren Gruppen entsprechend mehr), verhandlungssicher französisch sprechen, da ansonsten eine Verständigung und das Reisen im Senegal nicht möglich sind. Es sprechen nur sehr wenige ein für ein konstruktives Gespräch ausreichendes Englisch. Gruppen mit Zollpapieren empfehlen wir, die notwendigen Formalitäten erst am Morgen nach ihrer Ankunft in Dakar zu erledigen und in diesem Zusammenhang auch nicht auf die Hilfsangebote von Leuten vor dem Flughafengelände einzugehen. Wir landeten um 1 Uhr Ortszeit in Dakar und der Zoll hatte bereits geschlossen. Außerdem befindet er sich nicht im Flughafengebäude, sondern liegt einige hundert Meter vom Terminal entfernt. Im Projektordner auf dem Laufwerk P kann in der kmz-Datei „Wichtige Orte Dakar“ die Lage des Zollgebäudes betrachtet werden. Am Haus befindet sich ein Schild mit der Aufschrift „Directione Generale des Douannes - Bureau Oest“. Es sollte also der Vormittag nach der Ankunft für die Erledigung der Zollangelegenheiten eingeplant werden. Es empfiehlt sich dabei auch gleich nach einem Termin für das Ausfüllen der Papiere bei der Ausreise zu fragen. Im Zollgebäude muss man in folgendes Büro gehen: „Büro Regimes Suspensives“. Man kann den Zollbeamten unter der Telefonnummer 77-357-32.33 erreichen. Wir fuhren mit der Fähre der Reederei „Cosama“ in einer 8er-Kabine von Dakar nach Ziguinchor. Diese Reisemöglichkeit können wir auf jeden Fall weiterempfehlen. Man sollte die Fahrt in einer Kabine buchen, da es an Deck in der Nacht recht kalt wird. Bei einer Kabinengröße bis vier Personen ist ein Frühstück im Preis inbegriffen. Am Vortag unserer Abreise aus Baila erfuhren wir, dass die Einwohner des Ortsteils Katipa enttäuscht waren, weil wir bei ihnen keine Untersuchungen durchgeführt haben. Katipa liegt einige Kilometer vom eigentlichen Ort Baila entfernt. Es befinden sich dort drei Brunnen. Uns erschien es so, als seien die Bewohner Katipas etwas Pfindel, Poxleitner, Ratje 74 Bachelorarbeit 8 Fazit/Ausblick neidisch auf den Rest von Baila, da Projekte schon öfter nur dort durchgeführt wurden. Deshalb empfehlen wir, diesen Umstand bei der Planung neuer Arbeiten mit zu beachten. Vielleicht gibt es die Möglichkeit, diesen Ortsteil auch einzubeziehen. Weiter ist es sehr sinnvoll bei der Planung von Projekten im Vorfeld, neben den Repräsentanten, Alpha Coly (Email: [email protected]) mit in diese einzubeziehen. Er ist (fast) jedem im Ort bekannt und weiß Bescheid, welche Anliegen und Wünsche die Menschen zur Verbesserung ihrer Wasserversorgung haben und will Vorschläge für weitere Projekte sammeln. Wir machten bei unserer Reise nahezu ausschließlich positive Erfahrungen und können deshalb jedem, der an hoffentlich weiterhin angebotenen Abschlussarbeiten interessiert ist, eine solche nur empfehlen. Pfindel, Poxleitner, Ratje 75 Bachelorarbeit Abbildungsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 - Karte Senegal ............................................................................................. 2 Abbildung 2 - Casamance.................................................................................................. 2 Abbildung 3 - ArcMap: Erstellung einer Geodatabase ..................................................... 6 Abbildung 4 - Trimble Positions Desktop-Administration .............................................. 10 Abbildung 5 - Auswahlverzeichnis Basisstationen für das Postprocessing .................... 14 Abbildung 6 - Datenauswahl für den Export .................................................................. 16 Abbildung 7 - Auswahlmöglichkeiten für den Umfang des Datenexports ..................... 16 Abbildung 8 - Auswahlmöglichkeiten für den Umfang des Bildexports ......................... 17 Abbildung 9 - Startbildschirm ArcPad ............................................................................. 20 Abbildung 10 - GPS-Voreinstellungen............................................................................. 21 Abbildung 11 - Reiterübersicht Zeichenwerkzeuge ........................................................ 23 Abbildung 12 - Eingabemaske Punktaufnahme .............................................................. 24 Abbildung 13 - Fenster Daten-Check-In .......................................................................... 27 Abbildung 14 - Ansicht nach dem Einchecken ................................................................ 28 Abbildung 15 - Übersicht Höhenfestpunkte Baila .......................................................... 29 Abbildung 16 - Ausgangspunkt des lokalen Höhensystems ........................................... 31 Abbildung 17 - Baila und Brunnenstandorte .................................................................. 32 Abbildung 18 – Kabellichtlot ........................................................................................... 36 Abbildung 19 – Messstelle Brücke „Marigot de Baila“ .................................................. 36 Abbildung 20 - Ganglinie "Marigot de Baila" am 22.Februar 2015 ................................ 42 Abbildung 21 - Ganglinie "Marigot de Baila“ am 15.Oktober 1979 ............................... 44 Abbildung 22 - Niederschlagsverteilung Bignona ........................................................... 45 Abbildung 23 - Bodenformationen im Senegal .............................................................. 59 Abbildung 24 - Standorte der Bodenschichtaufnahmen ................................................ 61 Abbildung 25 - Vegetation im Senegal ........................................................................... 63 Abbildung 26 - Historische Niederschlagsentwicklung................................................... 63 Abbildung 27 - Lage des Staudamms .............................................................................. 64 Abbildung 28 - Neu angepflanzte Mangroven ................................................................ 66 Pfindel, Poxleitner, Ratje 76 Bachelorarbeit Literaturverzeichnis Literaturverzeichnis ad-hoc-Arbeitkreis "Grundwasserbeschaffenheits-Richtlinie" (1993): Grundwasser. Richtlinien für Beobachtung und Auswertung. Teil 3 - Grundwasserbeschaffenheit. Essen: Woeste. Arbeitskreis "Grundwassermessung" (1984): Grundwasser. Richtlinien für Beobachtung und Auswertung. Teil 1 - Grundwasserstand. Essen: Woeste. ArcGIS Resource Center (a): Datentypen von Geodatabase-Feldern. Online verfügbar unter http://help.arcgis.com/de/arcgisserver/10.0/help/arcgis_server_dotnet_help/index.ht ml#//0093000000rv000000, zuletzt aktualisiert am 06.03.2012, zuletzt geprüft am 02.04.2015. ArcGIS Resource Center (b): Funktionsweise des Werkzeugs "Natürlicher Nachbar". Online verfügbar unter http://help.arcgis.com/de/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/na/009z00000077000 000/, zuletzt aktualisiert am 10.07.2012, zuletzt geprüft am 20.04.2015. ArcGIS Resource Center (c): Kartenerstellung und Visualisierung in ArcGIS Desktop. Online verfügbar unter http://help.arcgis.com/de/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/na/00660000042t000 000/, zuletzt aktualisiert am 10.07.2012, zuletzt geprüft am 18.04.2015. ArcGIS Resource Center (d): Was ist eine File-Geodatabase? Online verfügbar unter http://help.arcgis.com/de/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/na/003n0000007m00 0000/, zuletzt aktualisiert am 07.10.2012, zuletzt geprüft am 31.03.2015. ArcGIS Resource Center (e): Was ist eine Personal-Geodatabase? Online verfügbar unter http://help.arcgis.com/de/arcgisdesktop/10.0/help/index.html#/na/003n0000007n00 0000/, zuletzt aktualisiert am 07.10.2012, zuletzt geprüft am 31.03.2015. ArcGIS Resource Center (f): Kurzer Überblick über Feature-Classes. Online verfügbar unter http://resources.arcgis.com/de/help/main/10.1/index.html#/na/00220000000100000 0/, zuletzt aktualisiert am 11.09.2013, zuletzt geprüft am 01.04.2015. Au-Senegal (Hg.): La Casamance. palmeraies, forêts et mangroves. 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