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Hydrogeologie

Bearbeiterin: Juliane Becker, Sandy Peischl

Einführung

Namibia ist nicht nur das trockenste Land des südlichen Afrikas sondern der gesamten südlichen Hemisphäre. Aufgrund des dort herrschenden semiariden bis ariden Klimas gibt es kaum Niederschläge, die jedoch für die Existenz von Oberflächengewässern von großer Bedeutung sind. Daher ist Namibia bei der Wasserversorgung vor allem auf seine Grundwasservorräte angewiesen. Jedoch sind auch diese aufgrund der geologischen Bedingungen in nur begrenzten Mengen vorhanden sowie eingeschränkt gewinnbar. Somit ist Namibia gezwungen in seiner Wasserversorgung und -gewinnung neue Wege zu finden und zu gehen. Eine nachhaltige Nutzung der Wasserressourcen steht dabei an erster Stelle.

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Geschichte

Seit Jahrtausenden versuchen Jäger und Sammler der San in der Kalahari Wüste Grundwasser zu finden, indem sie anhand der Vegetation Stellen ausmachen, wo Grundwasser dicht unter der Oberfläche fließt. Zusätzlich nutzen sie die Tsamma-Melonen sowie Wasser speichernde Wurzeln und Bäume und ephemere Wasserstellen in Pfannen und Mulden, um auch in Trockenzeiten ausreichend Wasser zur Verfügung zu haben.

Die Nutzung des Grundwassers hat somit in Namibia eine lange Geschichte. Ortsnamen, die in Verbindung mit Wasser stehen, weisen darauf hin, dass die Menschen in Namibia schon immer Gegenden mit Grundwasseraustritten in Form von Quellen und Wasserläufen zur Ansiedlung nutzten. Hauchabfontein, Sesfontein, der Waterberg und Sesriem sind einige Beispiele dafür. Ebenso verdankt Windhoek seine Lage den zuverlässigen Quellen in den umgebenden Bergen.

Als Namibia 1884 deutsche Kolonie wurde, wurde der Schwerpunkt auf die Entwicklung der Landwirtschaft, Industrie und Infrastruktur gelegt. Die Bevölkerung wuchs, Städte wurden errichtet und dehnten sich aus, Farmen wurden gegründet. Damit wuchs auch der Wasserbedarf im Land, und es wurde ersichtlich, dass für eine weitere, voranschreitende Entwicklung die Wasservorräte erkundet werden mussten. So begann man 1896 mit der Erkundung des Auftretens, der Verfügbarkeit und der Nutzbarkeit von Wasser in Namibia, um für die zukünftige Nutzung dieser Ressourcen eine klarere Linie zu verfolgen. 1903 wurde die erste Bohranlage in Namibia eingeführt und ab diesem Zeitpunkt war es möglich Grundwasser mit Hilfe von Bohrlöchern zu erkunden und zu nutzen. 1913 wurde das erste Wasserregister für Namibia zusammen getragen. Nach dem ersten Weltkrieg gründete die neue südwestafrikanische Verwaltung eine Bohrkolonne, welche für die Erschließung von Grundwasser für die Bewässerung und auf Viehfarmen verantwortlich war. Die Arbeit dieses Unternehmens sowie vieler weiterer Fachleute machte die Verfügbarkeit von Grundwasserressourcen und damit die Entwicklung von Farmen in den entlegeneren Regionen Namibias möglich. Die Entwicklung besserer Bohrgeräte und somit auch leistungsfähigerer Brunnenanlagen sicherte die Entwicklung und Stärkung größerer Städte und Siedlungen, ebenso wie die des Bergbaus, der Industrie und der kleinräumigen Bewässerungslandwirtschaft.

Aufgrund des sich anschließenden Bevölkerungswachstums kam es zu einem rasanten Anstieg des Wasserverbrauchs und zu einer Änderung der Situation der Wasserversorgung in den letzten Jahrzehnten. Die Grundwasserreserven bieten nur selten ausreichend Wasser, um größere Städte, Industrie und Landwirtschaft ausreichend zu versorgen. Fast überall werden neue Techniken bei der Anlage von Bohrlöchern und Brunnen genutzt, um damit immer tiefer liegende Grundwasservorräte anzuzapfen. Eine Absenkung des Grundwasserspiegels ist die unumgängliche Folge.

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Hydrologie

Abb.1: Wasserkreislauf in Namibia (Groundwater in Namibia, 2001)

Die klimatischen Verhältnisse Namibias sind dafür verantwortlich, dass 83 Prozent des Niederschlagswassers von der Erdoberfläche verdunsten, 15 Prozent in den Boden einsickern, 14 Prozent davon über die Transpiration der Vegetation wieder aufgebraucht werden und nur 2 Prozent oberirdisch abfließend.

Aufgrund dessen gibt es keine perennierenden (ständig wasserführenden) Flüsse außer den Grenzflüssen Kuene, Okavango, Zambezi, Kwando-Linyanti-Chobe im Norden und Oranje im Süden. Im Landesinneren existieren die ephemeralen (episodischen) Flüsse, welche meist dem Atlantik zufließen und lineare Oasen in der Namib Wüste formen. Eine begrenzte Entwässerung findet in das Kalahari Becken statt. Diese als „Riviere“ bezeichneten Flüsse und deren Auffanggebiete führen nur nach heftigen Regenfällen Wasser. Die restliche Zeit des Jahres liegen sie trocken. Hohe Temperaturen während der Regenzeiten und somit starke Verdunstungsverluste tragen zusätzlich dazu bei, dass die Flussläufe die größte Zeit des Jahres kein Wasser führen. Zu den langen Trockenzeiten kommt die Unzuverlässigkeit der Niederschläge hinzu, die in Raum, Zeit und Menge variabel sind.

Es ist erkennbar, dass Namibia den größten Teil Jahres auf seine Grundwasserressourcen angewiesen ist, um eine ausreichende Wasserversorgung der Bevölkerung sowie des Bergbaus, der Industrie und der Landwirtschaft zu gewährleisten.

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Hydrogeologie

Abb.2: Verteilung der Grundwasserleitertypen (Groundwater in Namibia, 2001)

Auch Grundwasserleiter können nicht mehr Wasser liefern, als ihnen durch Niederschläge wieder zugeführt wird. Sie sind ebenso wie die Oberflächengewässer von der Niederschlagsmenge und -dauer abhängig. Grundwasserleiter können jedoch im Gegensatz zu Seen und Flüssen Wasser speichern und auf lange Zeit verfügbar machen.

Die allgemeine Wasserbilanz von Namibia zeigt, dass nur ein Prozent des jährlichen Niederschlags der Grundwasserneubildung zugute kommt. Dabei sind regionale Unterschiede nicht beachtet. Die Grundwasserneubildung ist neben den Niederschlagsmengen von weiteren Faktoren wie zum Beispiel der Vegetationsbedeckung, der Boden-feuchte, der Hangneigung, der Land-nutzung, und der Grundwasserleitercharakteristik abhängig. Da diese Kriterien regional unterschiedlich sind, kann die gleiche Niederschlagsmenge räumlich verschiedene Neubildungsraten hervorrufen.

Auch die Lage des Grundwasserspiegels variiert in Namibia deutlich. Seine Tiefe ist abhängig von der Topographie, der Geologie und dem Klima des Gebietes. Durchschnittlich ist er in 100 bis 200 Meter zu finden, in einigen Regionen liegt er auch noch tiefer.

Wie in der Abbildung 2 erkennbar ist, existieren verschiedene Grundwasserleitertypen in Namibia, die sich in ihrer Porosität, Durchlässigkeit und Speicherkapazität unterscheiden. Die Kluftgrundwasserleiter werden aus den praktisch undurchlässigen, proterozoischen Gesteinseinheiten zusammengesetzt. Das Grundwasser fließt hier entlang sekundärer Strukturen wie Klüften, Schichtflächen, Scherzonen und Störungen. Diese Strukturen sind vor allem in tektonisch beanspruchten Gebieten zu finden und treten somit in praktisch allen prä-Kalahari Formationen auf. Karstgrundwasserleiter entstehen in Karbonatgesteinen wie Mergel, Kalkstein und Dolomit und können aufgrund ihrer Lösungshohlräume mittlere Mengen an Grundwasser beinhalten. Diese Hohlräume entstehen durch entlang von Klüften, Störungen und Schichtflächen eindringenden Regenwassers, welches das Karbonat auf diesem Weg löst und die Öffnungen erweitert. Beispiele für solche Grundwasservorkommen findet man in den Mergellagen bei Otjiwarongo und in dem Dolomitkarstgebiet im Grootfontein-Otavi-Tsumeb Dreieck. Die Seen bei Otjikoto und Guinas und das große unterirdische Drachenhauch Loch sind Beispiele gut bekannter Wasserstrukturen in Karstgebieten. Auch Poröse Sedimente sind gute Wasserspeicher. Sie werden als so genannte Porengrundwasserleiter bezeichnet. Die Auob und Nossob Sandsteine der Karoo Sequenz im zentralen Südosten des Landes sind die bekanntesten dieser Aquifere. Hier treten unter anderem die artesischen Wässer in dem so genannten Stampriet Artesian Bassin auf. Auch die alluvialen Sedimente in Flussbetten stellen aufgrund der periodischen Flutung während der Regenzeiten wichtige Grundwasserressourcen dar. Die bedeutendsten Aquifere dieses Typs sind der Kuiseb, Omaruru, Khan und Oanob Fluss. Die unverfestigten bis teilweise verfestigten Ablagerungen von äolischen Sanden und unverfestigte bis gering zementierte Sedimente bedecken etwa 30% Namibias und können als Grundwassergeringleiter betrachtet werden. Diese schließen die Kalahariablagerungen im nördlichen und östlichen Teil des Landes, wie auch die Ablagerungen der Namib entlang der Küste ein. In Gebieten mit angemessenen Niederschlägen können sie Grundwasser enthalten.

Man kann Namibia in Bezug auf die jeweiligen geologischen Strukturen und die Grundwasserverhältnisse in zwölf unterschiedliche hydrogeologische Regionen unterteilen, welche auch als „Grundwasserbecken“ bezeichnet werden Im Folgenden sollen die einzelnen Regionen etwas näher vorgestellt werden.

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Hydrogeologische Regionen

Abb.3: Hydrogeologische Regionen Namibias (Groundwater in Namibia, 2001)


1. Caprivi

Allgemeines Geologie Hydrogeologische Situation
Der Caprivi-Streifen umfasst den gesamten Bereich östlich des Okavango. Dieses eher flache Gebiet ist gekennzeichnet durch relativ einheitliche geologische Verhältnisse an der Erdoberfläche, eine dichte Vegetation, den höchsten Niederschlag und die geringsten Verdunstungsraten des Landes. 

Sedimente der Kalahari-Sequenz und jüngere Ablagerungen bedecken mit einer Mächtigkeit von 30 bis zu 300 m fast den gesamten Bereich des Caprivizipfels. Im westlichen Teil dieser Region befinden sich im Untergrund vorrangig Gesteine der Damara-Sequenz, die aus quarzreichem Sandstein und Dolomit bestehen.

Im Osten dominiert eher vulkanisches Grundgebirge, obwohl zum Teil auch Sandsteine der Etjo-Formation vorhanden sein können

Das Grundwasser der Capriviregion fließt hauptsächlich durch Gesteine der Kalahari-Sequenz, welche über kurze Distanzen stark variable Grundwasserbedingungen bieten und einen Porengrundwasserleiter darstellen. Kluftaquifere kommen in dieser Region nicht vor. Der Wasserertrag kann zwischen 0 und 20 m³/h variieren. Die Nutzung des Grundwassers wird jedoch eher weniger von der Ertragsmenge als mehr von der Qualität eingeschränkt. Die Wasserqualität verschlechtert sich im Allgemeinen drastisch mit wachsendem Flurabstand und der Entfernung zu Flüssen.

Die Capriviregion selbst kann man darüber hinaus weiterhin in fünf hydrogeologische Provinzen unterteilen: die Caprivi-West Provinz, die Kwando Provinz, die Linyanti Provinz, die Caprivi-Nord Provinz und die Zambezi-Chobe Provinz

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2. Okavango-Epukiro Basin

Allgemeines Geologie Hydrogeologische Situation
Das Okavango-Epukiro Basin entspricht einer weiten, flachen Fläche im Nordosten Namibias und umfasst die komplette Kavango Region sowie die östlichen Teile des Otjozondjupa und der nördliche Omaheke. Der größte Teil des Gebietes gehört zum Entwässerungssystem des Okavango, einschließlich der trockenen Flussbette, welche nach Osten hin zur Kalahari entwässern. Im Allgemeinen fällt hier vergleichsweise viel Niederschlag, so dass sich in weiten Teilen eine ausgeprägte Dornbuschsavanne durchgesetzt hat.

Das Okavango-Epukiro-Basin befindet sich am Rand des viel größeren Kalaharibeckens. Unterhalb der mächtigen Sandbedeckung befinden sich vielfältige Gesteinstypen; vorrangig carbonat- und quarzreiche Gesteine der Damara-Sequenz als auch Sedimente der Kalahari-Sequenz. 

Diese Region ist gekennzeichnet durch zwei getrennte Aquifersysteme: einerseits die Porengrundwasserleiter der Kalahari entlang von intergranularen Porenräumen und andererseits durch die Kluftwasseraquifere des Grundgebirges, wo das Grundwasser entlang von Klüften und Spalten fließt. Ersterer ist weitflächig in den nordöstlichen Regionen von Otjozondjupa und Kavongo verbreitet. Im nördlichen Omaheke fällt der Kalahari-GWL meist fast trocken. Dieses Gebiet wird demzufolge hauptsächlich vom  Kluftwasserleiter des Grundgebirges gespeist. Im Allgemeinen beträgt die Erfolgsrate von Bohrungen, wobei eine Ertragsmenge von mindestens 1 m³/h gefordert wird, im Kalahariaquifer 100% und im Grundgebirgs-GWL weniger als 25%. Am schwierigsten stößt man im Norden und Osten von Otijinene auf GW.

Flache Aquifere, die innerhalb 20 m Tiefe liegen, erfahren eine gute Speisung entweder direkt durch Niederschlag oder indirekt durch schnell versickernden Abfluss. Tiefer gelegene Aquifere werden vorrangig durch die Ränder des Kalaharibeckens und durch die darunter befindlichen Kluftwasserleiter gespeist.

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3. Cuvelai-Etosha Basin

Allgemeines Geologie Hydrogeologische Situation
Das Cuvelai-Etosha Basin entspricht ungefähr dem Einzugsgebiet des Flusses Cuvelai. Perenniale Nebenflüsse gibt es nur in Angola, während im namibischen Teil des Beckens nur zur Regenzeit Wasser geführt wird. Da sich die relative ebene Fläche von 1150 m ü NN nach Nordost 1080 m ü NN etwas neigt, kommt es folglich in Richtung der Etosha-Pfanne zur Hauptentwässerung. Das Cuvelai Basin gehört zu den bevölkerungsdichtesten Gebieten des Landes. Die durchschnittlichen Niederschlagsmengen variieren von 600 mm/a im Nordosten bis zu 300 mm/a im Westen. Die potentielle Verdunstung steigt in der gleichen Richtung von 2700 auf 3000 mm/a an.

Das Cuvelai Basin gehört einschließlich der Etosha Pfanne zum großen Kalaharibecken, welches aus Gesteinen unterschiedlichen Alters und Herkunft aufgebaut wird. Der Untergrund ist vorrangig durch einen granitischen und gneisischen Charakter geprägt. Teilweise treten sogar Gesteine dieses Ursprungs am Südwestrand des Beckens zutage. Das Ganze wird von 8000 m Sedimentgestein der Nosib, Otavi und Mulden Gruppen aus der spätproterozoischen Damara-Sequenz überlagert. Dieser Schicht schliesst sich eine 360 m mächtige Decke aus Gesteinen der Karoo Sequenz an, welche letztlich von ungefähr 600 m semi- bis unverfestigtem Kalaharisediment bedeckt wird.

Das gesamte Grundwasser des Cuvelai-Etosha Beckens fließt aufgrund der geomorphologischen Struktur in Richtung der Etosha-Pfanne. Das Grundwasser, was durch das Kluftsystem der Dolomite der Otavi Berge gespeist wird, fließt nach Norden, um dort wiederum die Aquifersysteme des Karoo und Kalahari zu nähren. Jedoch ist der größte Teil dieses nordwärts gerichteten Flusses sehr seichtes GW und entwässert südöstlich von Namutomi mittels zahlreicher Quellen entlang des südlichen Randes der Etosha-Pfanne, wo es letztlich relativ schnell verdunstet.

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4. Otavi Mountain Land

Allgemeines Geologie Hydrogeologische Situation
Diese hydrogeologische Einheit umfasst den nördlichen Otjozondjupa, den südlichen Oshikoto und die südöstlichen Kuneneregionen. Die durchschnittliche Niederschlagsrate beträgt 540 mm/a, nimmt jedoch in Richtung Outjo bis auf 450 mm/a ab. Die mittlere jährliche Verdunstung liegt zwischen 2800 und 3000 mm. Das Gebiet bietet außerdem ein hohes Potential an Kupfer-, Blei-, Zink-, Silber- und Vana-dium-Lagerstätten. Die Minen in Tsumeb, Khusib Springs und Kombat wer-den noch aktiv betrieben.

Die Otavi Mountain Land Region befindet sich über ungefähr 6000 m Sedimenten der Damara-Sequenz, welche wiederum auf dem granit- und gneisreichen Grootfontain Basement Complex akkumuliert sind.

Die hydrogeologische Region des Otavi Mountain Land ist durch ein hohes Potential an GW gekennzeichnet, was sich offensichtlich in dem starken  Zufluss in Richtung des Berg Aukas, der Kombat-, Tsumeb- sowie Khusib Springs-Minen als auch in den perennialen Quellen wie Otavifontein (1 Mm³/a) und Olifantsfontein (0,3 Mm³/a) widerspiegelt. Der Grundwasserspiegel befindet sich südlich des Guinas Lake relativ nah der Erdoberfläche (~20 m) wohingegen es mehr als 100 m Tiefe in höher gelegenen Gegenden sein kann.

Im Allgemeinen finden wir fast durchgängig ein Multi-Aquifer/Aquitardsystem in diesem Gebiet, das vereinzelt durch vertikale Spalten des Karoo Dyke Systems durchschnitten und unterbrochen wird. Außerdem befinden sich vor allem im Raum von Grootfontein und Tsumeb Karstaquifere als auch Kluftaquitarde.

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5. Northern Namib und Kaokoveld

Allgemeines Geologie Hydrogeologische Situation
Diese hydrogeologische Region befindet sich im Nordwesten Namibias und die Begrenzung stimmt grob mit der Kunene Region überein. Im Nordosten dienen die östlichen Ränder des Cuvelai Basins als natürliche Grenze und im Süden der Fluss Ugab und der Brandberg. Alles nördlich des Ugab wird als Steinwüste bezeichnet. Der Niederschlag beträgt im Westen meist weniger als 50 mm/a und im Osten mehr als 300 mm/a. Bis auf den Kunene führen alle anderen Flüsse in diesem Gebiet nur zu Regenzeiten Wasser.

Granite und Gneise bedecken weite Flächen des Kaokovelds. Metamorphe Gesteine, die Bänder aus Marmor und Quarz enthalten, findet man vorrangig in den westlichen Teilen des Kaokovelds. Des weitern sind  Dolomite sowie Kalkstein der Otavi Gruppe als auch quarzreicher Sandstein der Nosib Gruppe vertreten. Vulkanische Gesteine der Etendeka Formation treten  zwischen Sesfontein und dem Huab zutage.

Die Region besitzt im Allgemeinen nur ein geringes GWpotential, welches sich in der Verteilung des Niederschlages, der westwärts abnimmt, widerspiegelt.

Grundsätzlich ist die Region vor allem bekannt aufgrund der zahlreichen Quellen, welche der dort lebenden Tierwelt ausreichend Wasser bieten. Es gibt sogar ein paar Thermalquellen in diesem Gebiet wie zum Beispiel Warmquelle, Ongongo und Monte Carlo. Die hauptsächliche Speisung des GW erfolgt über den Niederschlag. Die GWmenge steht jedoch stark in Verbindung mit dem Metamorphosegrad der vorhandenen Gesteine. Kristalline Gesteine wie Granit und Gneis zeigen nur geringe Affinitäten Wasser zu speichern. Das Kaokoveld besteht jedoch vorrangig aus diesen Gesteinen, was großen Einfluss auf die potentielle GWmenge hat. Aufgrund der Kluftaquifere und den eben beschriebenen Bedingungen gehört diese Region zu den Gebieten, wo man nur schwer bei Bohrungen auf Wasser stößt.

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6. Brandberg, Erongo und Waterberg

Allgemeines Geologie Hydrogeologische Situation
Das Gebiet umschließt die Region um den Waterberg im Nordosten und dehnt sich bis zum Südwesten an die atlantische Küste aus. Der größte Teil des Geländes liegt mehr als 1300 m ü NN; westwärts fällt es dann aber drastisch innerhalb von 100 km auf die Höhe des Meeresspiegels ab. Der östliche Teil ist vorrangig durch flache Landschaftsformen und vereinzelte Inselberge als auch plateauähnlichen Bergen (z.B. Waterberg, Mount Etjo) gekennzeichnet. Nach Westen hin wird das Landschaftsbild zunehmend durch Berge und in der Regel westwärts gerichtete Flüsse geprägt. Die jährliche Niederschlagsrate beträgt um die 400 mm im Osten und weniger als 50 mm im Westen.

Das Gebiet befindet sich im Zentrum des Damara Troges. Aufgrund starker Sedimentationsprozesse entstand einst ein mächtiger Haufen unsortierter Sedimente, welche der Swakop Gruppe zugehörig sind. Auf der Plattform wurden später die kalkreichen Sedimente der Trogkanten abgelagert. Die Gesteine unterlagen allmählichen Metamorphoseprozessen und Granitintrusionen. Weiterhin entstanden quarzreiche und marmorierte Bänder. Der Brandberg sowie der Messum Crater zeugen für die jüngsten Intrusionen des Post-Karoo-Zeitalters. Der äolische Sandstein der Etjo-Formation am Waterberg als auch am Mount Etjo überlagert die Sedimente der Omingonde-Formation.

Die Etjosandsteinreste am Waterberg überlagern die tonischen Sedimente der Omingonde-Formation und ermöglichen unter anderem Kontaktquellen zur Entwässerung des porösen Sandsteins. Solche Quellen tauchen vorrangig an den südlichen Hängen des Waterbergs auf. Obwohl dies auf GW schließen lässt, besitzt die Region nur mäßige bis niedrige GW-mengen, was auf die tonischen Eigenschaften der Gesteine zurückzuführen ist. An Kontaktzonen bzw. Klüften und Spalten oder in Karstbereichen verbessert sich die Situation teilweise, so dass ein etwas erhöhtes GW-potential resultiert. Der momentan bedeutendste Aquifer ist der Marmoraquifer im Norden und Nordosten von Otjiwarongo.

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7. Zentral Namib - Windhoek

Allgemeines Geologie Hydrogeologische Situation
Die Region Zentral Namib und Windhoek entspricht dem kompletten Gebiet um Windhoek bis hin zum Atlantischen Ozean. Natürliche Grenzen im Norden und Süden stellen hierbei die beiden Flüsse Ugab und Kuiseb dar. Die wichtigsten Städte sind Windhoek, Walvis Bay und Swakopmund. Windhoek stellt das Verwaltungs- und Industriezentrum des Landes dar und ist die einzige Stadt mit mehr als 200 000 Einwohnern. Die Bevölkerung lebt hier hauptsächlich von Landwirtschaft, kleineren Industrien, Fischerei, Bergbau und Tourismus.

Windhoek zeigt eine typische Grabenstruktur, die durch ein Nord-Süd gerichtetes Störungssystem im Osten und Westen begrenzt wird. Der zentrale Teil der Namib wird durch Kies bedeckte Ebenen und aus der Tiefe hervorstoßende Gesteine charakterisiert. Morphologisch gesehen ist der große Sandsee Namib eine steil geneigte Fläche, welche innerhalb von 100 km von Höhen nahe dem Meeresspiegel bis auf 1000 m ü NN steigt  Die Geologie des Gebietes wird stark durch Sedimente der Damara-Sequenz dominiert.

Ausreichend Wasser kann in diesem Gebiet nur mittels Anstauung des Oberflächenwassers in Talsperren und alluvialen Aquifern gewährleistet werden, da das GWpotential des Grundgebirges auch hier begrenzt ist. Dies ist auf die geringen Niederschlagsraten, den Mangel an Wasserspeisung und teilweise auf die etwas unvorteilhaften Aquifereigenschaften der Gesteine der Damara-Sequenz zurückzuführen. Nur der Quarzaquifer im Raum von Windhoek erreicht höhere Ertragsmengen aufgrund seiner Eigenschaft der doppelten Porosität. Der Windhoekaquifer wird hauptsächlich gespeist durch die Infiltration von Regenwasser in Gebieten, wo quarzreiches Gestein zutage tritt.

Die Sand-, Kies- und Schlammablagerungen in den Flussbetten der Namib sind meistens 10 bis 30 m mächtig und zeigen mäßig bis teils hohe Erträge als alluviale Aquifere.

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8. Hochfeld – Dordabis - Gobabis

Allgemeines Geologie Hydrogeologische Situation

Diese hydrogeologische Region erstreckt sich vom Osten Windhoeks bis zur östlichen Grenze von Namibia. Damit umschließt es das Gebiet zwischen dem Kalaharibecken des nördlichen Omaheke-Epukiro und dem Stampriet artesian Basin.

Außerdem ist die Region durch eine vielfältige Baum- und Buschsavanne sowie durch ausgeprägte Graslandschaften gekennzeichnet, was sich in einer gedeihenden Schafzucht niederschlägt.

Das Gebiet ist durch sehr komplexe geologische Strukturen und Einheiten geprägt. Die ältesten Gesteine sind Intrusionen aus dem Mokolium. Weiterhin finden wir pre-Damara metamorphe und intrusive Formationen, die der Sinclair-Rehoboth-Sequenz bzw. dem Abbabis und Hohewarte Metamorphic Komplexen angehören. Außerdem finden wir Gesteine der Kuiseb Formation, der Hakos Gruppe als auch der Nosib und Nama Gruppe.

Sowohl alluviale als auch Kluftaquifere prägen das Bild dieser Region. Alluviale Aquifere befinden sich vorrangig entlang den Flussbetten des Seeis und des White Nossob. Diese mäßigen Porenleiter werden relativ einfach und regelmäßig durch die ständigen Überflutungen des Seeis gespeist. Weiter Poren-GWL findet man nordöstlich von Gobabis, wo Sedimente der Kalahari quarzreiches Gestein überlagern. Im Allgemeinen fließt das Grundwasser durch die Klüfte und Spalten und macht sich dabei die Eigenschaft der Doppelporosität der anstehenden Gesteine zu nutzen.

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9. Stampriet Artesian Basin

Allgemeines Geologie Hydrogeologische Situation

Dieses Gebiet liegt im südöstlichen Teil Namibias und wird im Osten durch Botswana beschränkt. Im Nordwesten begrenzt eine willkürliche Linie (entlang der Zug-schienen) das Gebiet, in welchem man womöglich auf artesisches GW treffen kann und im Westen die Steilhänge des Weissrand Plateaus bestehend aus Sedimenten der Nama Gruppe. Die südliche Begrenzungslinie entspricht den Bereichen, wo keine artesischen Bedingungen mehr zu verzeichnen sind. Das Gebiet erhält einen jährlichen Niederschlag von etwa 150 bis 250 mm/a, wobei die potentielle Verdunstung höher als 3500 mm/a liegt.

Die Nossob und Auob Sandsteine der Ecca-Gruppe werden durch Schiefertonschichten und darüber liegende Rietmondschiefertone und Sandsteine unterteilt, so dass sie dem GW als Aquifer dienen können. Jüngere Kalkrand Basalte findet man vorrangig im Nordwesten und in den Ablagerungen der Kalahari-Sequenz. Vorrangig Calcrete (carbonatische Ausfällungsprodukte) und Dünensand bedecken praktisch völlig die Oberfläche des Stampriet Artesian Basin.

Neben den Nossob und Auob Aquiferen findet man GW auch in den Kalaharischichten, in Kalkrandbasalten im Nordwesten und in den Gesteinen der Prince Albert Formation der Karoo-Sequenz, welche aufgrund ihrer Eigenschaften ebenfalls als GWL dienen können. Die Aquifere treten nicht überall auf und die Nutzung des Wassers hängt von der Wasserqualität, der Tiefe des Leiters und der Ertragsmenge ab. Sowohl Namibia als auch Botswana und Südafrika bedienen sich des Wassers aus den artesischen Aquiferen, obwohl sie vorrangig in Namibia genutzt und gespeist werden. Die Auob und Nossob Aquifere stehen unter räumlicher Einschränkung, was zu frei fließendem GW in Auob Valley sowie flussabwärts von Stampriet und in Nossob Valley führt. In anderen Gebieten finden wir sub-artesische Bedingungen, was bedeutet, das das Wasser in den Aquiferen zwar räumlich eingeschränkt wird, der Druck jedoch nicht ausreicht, dass das Wasser bis über die Erdoberfläche gedrückt wird. Die Speisung der Aquifere erfolgt über kleine, schmale Vertiefungen („sink-holes“), die bei der Auflösung von Calcreten entstehen und wo sich lokal verstärkter Abfluss konzentriert, welcher in permeable Schichten und Strukturen unterhalb der Erdoberfläche versickert. Solche „sink-holes“ findet man im Nordwesten, Westen und Südwesten des Beckens.  

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10. Fish River – Aroab Basin

Allgemeines Geologie Hydrogeologische Situation

Einem großen Teil östlich des Namib Sandsees zwischen Mariental im Norden und Ariamsvlei im Süden liegen Sedimentgesteinen der Nama Gruppe zugrunde, welche folglich die große hydrogeologische Einheit des Fish River Basin und der Keetmanshoop-Aroab Region darstellen. Die größte Stadt und regionales Zentrum ist Keetmanshoop, was sein Wasser vorrangig aus dem Oberflächenwasser des Naute Dam bezieht Die kleineren Städte nutzen dahingegen eher das GW, welches sie aus den Aquiferen der Namasedimente pumpen. Das Landschaftsbild ist extrem karg und steinig und nur durch eine dünne Schicht Boden bedeckt. Die Vegetation besteht hauptsächlich aus Zwergsträuchern mit vereinzelten Bäumen in Flussbetten.

Aufgrund der vorrangig horizontalen Lagerung der Gesteine der Nama Gruppe neigen diese dazu, in Schichten zu verwittern und zu erodieren. Daraus resultieren flache Ebenen großen Entwässerungssystemen, die Canyons und Schluchten formen .Die durch Erosion entstehenden Gesteinsfragmente bzw. Tonmineral große Partikel werden in Flüssen als sandige alluviale Ablagerungen akkumuliert.

Sedimente der Nama Gruppe sind mit nur geringer bis überhaupt keiner Porosität kaum permeabel. GW kann also nur durch Spalten und Verwerfungen von Sedimentgesteinen klastischer Herkunft (Sandstein, Quarzit und Schieferton) bzw. durch Lösung bestimmter Bestandteile in Kalkstein und Dolomiten fließen. In der Hardap als auch in der Karasregion liegen die GWsp relativ flach nahe dem Flusslauf des Fish Rivers. Weiter westwärts ändert sich die Situation. Je näher das GW den Steilhängen im Westen kommt, desto tiefer liegt es unterhalb der Erdoberfläche. Teilweise wurden GWsp-lagen unterhalb von mehr als 200 m verzeichnet. Als optimale Bohrstellen werden daher vor allem tektonische Besonderheiten und Fugen als auch Verwerfungen bevorzugt. Die Wasserqualität der Aquifere der Gesteine aus der Fish River Gruppe ist im allgemeinen annehmbar, obwohl teilweise erhöhte Nitratkonzentrationen auftreten können. Diese gesteigerten Nitratwerte sind fast immer eine Folge der menschlichen Lebensweise und der Viehhaltung in der Nähe der Bohrlöcher bzw. Brunnen.

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11. Southern Namib und Naukluft

Allgemeines Geologie Hydrogeologische Situation

Dieses Gebiet wird im Norden vom Kuiseb River, im Westen vom Atlantischen Ozean, im Süden vom Orange River und im Osten von einer küstenparallelen Linie 100 km landeinwärts begrenzt. Oranjemund und Lüderitz, beide an der Küste gelegen, sind die einzigen Städte der Region. Entlang der Küste befindet sich die Namib Sandwüste, ein extrem arides Gebiet, besser bekannt als Diamant Area 1 und 2.  Dort befinden sich Diamantenminen, von denen die Region lebt. Der einzige ständig Wasser führende Fluss ist der Orange River. 

Das Naukluft Mountain Gebiet besteht hauptsächlich aus geklüfteten und verkarsteten Dolomiten und Kalksteinen der Damara-Sequenz, welche den so genannten Nappe Komplex darstellen. Die Namib zeigt unterdessen fast alle Dünenarten, die es auf der Welt gibt. Das Repertoire erstreckt sich von einfachen Barchanen bis hin zu einem Mix aus transversen und komplex  linearen riesigen Sterndünen. Inmitten der Dünen erheben sich außerdem Inselberge und kleinere Bergketten. Die älteren Dünen zeigen eine rötliche Färbung und sind nur noch semi-stabil, während die jungen mobilen durch das Sonnenlicht prachtvoll gefärbt scheinen.

Die carbonatischen Gesteine der Naukluft sind stark verkarstet. Zahlreiche Quellen und Wasserfälle werden durch diesen riesigen Grundwasserkörper gespeist; fast ähnlich einem natürlichen Lysimeter, das sich oberhalb der kaum permeablen Nama Sedimente entleert. Der durchschnittliche Niederschlag beträgt in der Namib Wüste weniger als 100 mm/a. Dies bedeutet, dass nur sehr selten aller paar Jahre das Wasser ausreicht, um die Aquifere zu speisen. Das Vorhandensein von Grundwasserressourcen ist also damit eng mit der Existenz von perrenialen, ephemeralen oder sogar fossilen Flüssen verbunden. Die einzigen häufigen Quellen für Grundwasser befinden sich in den alluvialen Aquiferen entlang des Orange River.

Es wurden unterhalb der Dünen Sedimentablagerungen alter Flüsse gefunden, deren damaligen Flussbetten als so genannte Palaeokanäle bezeichnet werden. Unter den heutigen Bedingungen infiltriert das Oberflächenwasser in die oberen Schichten und fließt innerhalb dieser Kanäle als Grundwasser weiter, um letztlich in den Ozean zu münden. Ein Teil dieses GWs taucht in kleineren Süßwasserquellen entlang der Küste wieder auf.

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12. Karas Basement

Allgemeines Geologie Hydrogeologische Situation

Das Gebiet besteht größtenteils aus einer Erosionsebene, welche sich südwärts zum Orange River neigt. Im Osten und teils im  Norden wird es von Steilhängen mit Sedimenten der Nama-Gruppe begrenzt. Der Westen und Südwesten sind durchzahlreiche Berge geprägt. Unter den nur zur Regenzeit Wasser führenden Flüssen ist der Fish River der dominierende. Karasburg ist die einzige Stadt der Region, welche sich in einer ariden Zone mit niedrigem und schwankendem Niederschlag von 50 – 100 mm/a befindet. Das Gebiet ist wenig bevölkert und die Wirtschaft lebt von kleinen Farmen und dem Tourismus.

Das zutage tretende Gestein stammt aus dem Mokolium. Es wird unterteilt in die Haib Gruppe im Westen, dem Vioolsdrif Granite Suite Komplex im Südwesten und dem Namaqua Metamorphite Komplex im Osten und Nordosten. Große regionale Nordwest streichende Verwerfungen haben die Haib Gruppe und den Vioolsdrif Granite Suite Komplex gegen den Namaqua Metamorphite Komplex verschoben. Eine zweite regionale Verwerfung streicht das Gebiet in Richtung Nordost.

Die Grundwasservorkommen der südlichen Karas Region sind sehr beschränkt. Die meisten Brunnen, sowie natürliche Quellen befinden sich entlang des Flussbettes im seichten Alluvium und tief verwitterten Kanälen und Becken. Fast 80 % der Wasservorkommen sind für den menschlichen Konsum nicht nutzbar, hauptsächlich verursacht durch hohe Flourid- und Nitratkonzentrationen und zu einem geringeren Anteil auch Sulfat. Nur 20 % dagegen sind für den Viehbestand unnutzbar, in diesem Fall hervorgerufen durch hohe Sulfatgehalte.

In Namibia gibt es nur wenige Orte, an denen Grundwasser in größeren Mengen gewonnen werden kann. Teilweise ist das Wasser wegen zu schlechter Qualität auch nicht nutzbar, so zum Beispiel im NW-Teil des Cuvelai-Etosha Basins und im SW-Teil des Stampriet Basins. Somit ist es wichtig in solchen semi-ariden bis ariden Regionen die vorhandenen Grundwasserressourcen nachhaltig zu nutzen. Dazu sollten zuerst die zugänglichen Grundwassermengen bemessen werden, um eine Übernutzung zu vermeiden. Die langjährige Neubildungsrate kann dabei mit Hilfe von Wasserbilanzen kalkuliert werden. Es darf nicht das gesamte Speicherpotential eines Grundwasserleiters ausgenutzt werden. Außerdem ist es wichtig die potentielle Gefahr der Grundwasserkontamination durch private, öffentliche und industrielle Aktivitäten zu beurteilen. Da Namibia das trockenste Land im südlichen Afrika ist, sind Oberflächen- und Grundwasser umso leichter verschmutzbar sowie übernutzbar. Das Sinken des Grundwasserspiegels ist zwar kein klarer Beweis für eine Übernutzung, kann jedoch ein Warnsignal darstellen.

(Übersicht)

 

Wassergewinnung und -speicherung

Die Wasserressourcen Namibias werden durch die Niederschläge, die perennierende Flüsse, das Grundwasser, die „Riviere“ und durch das wieder aufbereitete Nutzwasser gebildet. Dabei stammten 1996 38 Prozent des genutzten Wassers von den ständig wasserführenden Grenzflüssen, 36 Prozent vom Grundwasser, 24 Prozent aus den „Rivieren“ und zwei Prozent von wieder aufbereitetem Nutzwasser.

Tabelle 1: Wasserverfügbarkeit (Groundwater in Namibia, 2001)

Quelle

Volumen (Mm³/a)

Bemerkung

Grundwasser

300

Langzeitig und nachhaltig sicherer Ertrag abschätzbar

Episodische Oberflächengewässer

200

Volle Erschließung bei 95% Versorgungssicherheit

Perennierende Oberflächengewässer

150

Verfügbare Ressourcen

600

 

Die Verteilung des Wassers findet häufig mit Hilfe von Kanälen und Pipelines bis in Staudämme statt. Es ist also möglich Wasser aus Gegenden zu importieren, wo ausreichend Wasser vorhanden ist, aber nach wie vor ist die Nutzung lokalen Grundwassers in den meisten Regionen am kostengünstigsten und effektivsten. Außerdem sind die dabei zum Teil genutzten Oberflächenquellen im Landesinneren, die als natürlicher Austritt von Grundwasser an der Erdoberfläche betrachtet werden, zu unzuverlässig für die Wasserversorgung von häuslichen Bedürfnissen, die Wildtiere sowie für die Industrie, den Bergbau und die Landwirtschaft. Es wird also in immer größerem Maße auf das Grundwasser zurückgegriffen. Dazu ist es möglich flache Brunnen zu graben, wenn die Grundwasseroberfläche nahe der Erdoberfläche ist. Um tiefer gelegenes Grundwasser zu erschließen, wurden bis heute mehr als 100.000 Bohrlöcher gebohrt. Nur etwa 50.000 können zur Grundwassergewinnung genutzt werden. Dabei ist die mögliche erhältliche Wassermenge der Grundwasserquellen abhängig von der Größe und Ausdehnung des Grundwasserleiters sowie vom Niederschlag und dem Oberflächenabfluss.

Ein besonderes Verfahren der Wassergewinnung wird mit Hilfe der so genannten Nebelfallen praktiziert. Aufgrund der häufigen Nebelbildung entlang der Küste ist es möglich die Nebelfeuchte mit der Hilfe von speziellen Netzen aus schwarzem Polypropylen auszukämmen. Pro Quadratmeter Netzfläche werden dabei an Nebeltagen, die im Mittel alle zwei bis drei Tage vorkommen, bis zu 2.5 Liter Wasser geerntet. Zurzeit gibt es weltweit über 50 potentielle, bereits im Projektstadium befindliche oder realisierte Standorte für Nebelfallen.

Meerwasserentsalzungsanlagen gibt es bisher nicht in Namibia aufgrund von zu hohen Investitions-, Energie- und Betriebskosten.

Abb. 4: Windrad mit Wassertank (Atlas of Namibia, 2002)

Auch die Wasserspeicherung ist für eine nachhaltige Wassergewinnung von großer Bedeutung. In Farmgebieten werden große Tanks genutzt, in die die Windmotoren das Wasser pumpen. Künstliche Schwellen, die aus Beton oder Mauern in den Rivier - Sedimenten errichtet worden sind, bilden kleine, künstliche Grundwasserleiter, die den natürlichen, durch Gesteinsriegel verursachten Grundwasserkörpern gleichen („Grundwehre“). Über 1000 Farmdämme haben eine Speicherkapazität von rund 30 Millionen Kubikmetern Wasser. Sie werden häufig von den in den „Rivieren“ abkommenden Fluten mit Sand gefüllt und dienen als Porenraumspeicher (Sandspeicherdämme). Zusätzlich gibt es große Dämme, welche ein ganzes Tal abriegeln. Sie stauen das Wasser oft über Jahre. Die zehn größten Dämme Namibias haben zusammen eine maximale Speicherkapazität von 611 Millionen Kubikmetern. Ein großer Nachteil dieser Anlagen ist der gewaltige Wasserverlust infolge der hohen Verdunstung, die bei offenen Wasserflächen im Norden des Landes über 2500 mm/Jahr beträgt und im Südosten über 3700 mm/Jahr ansteigen kann. Außerdem ist die Wassersammlung nach wie vor abhängig von den auftretenden Niederschlägen.

Eine weitere Möglichkeit der Wasserspeicherung ist es, Oberflächenwasser in Grundwasserleiter einzuspeisen. Da die Wasserflächen an der Erdoberfläche extrem anfällig für die Verdunstung sind und ein Wasserverlust bis zu 70 Prozent auftreten kann, wurden Techniken entwickelt, um Wasser im Untergrund zu speichern. Dieses wird somit vor der Verdunstung gesichert und die Neubildungsrate wird angehoben. Diese Art der Grundwassergewinnung wird in Namibia seit Beginn dieses Jahrhunderts genutzt.

Tabelle 2: Nutzung der Wasserressourcen durch die Konsumentengruppen im Jahr 2000 (Groundwater in Namibia, 2001)

Verbraucher

Bedarf

(Mm³)

Quelle der Lieferung *

 

 

 

 

 

 

Perennierende Flüsse

Episodische Flüsse

Grundwasser

 

 

(Mm³)

(%)

(Mm³)

(%)

(Mm³)

(%)

Haushalte **

73

18

25

20

27

35

48

Vieh

77

14

18

3

4

60

78

Bergbau

14

8

57

1

7

5

36

Bewässerung

136

60

44

41

30

35

26

Total

300

100

33

65

22

135

45

* die unkonventionellen Wasserressourcen sind in den episodischen und Grundwasser-Quellen enthalten

** Nutzung durch Industrie und Tourismus sind in der häuslichen Nutzung in beinhaltet, da es nur um 4 Prozent der gesamten Wasserkonsums in Namibia ausmacht


Tabelle 3: Erwarteter Wasserbedarf in Namibia (aus „http://www.mineral.tu-freiberg.de/econgeology/lehre/namibia/index.html“)

Verbraucher

Verbrauch (Mm³)

 

1995

2000

2005

2010

2020

Haushalte

80

100

120

150

220

Vieh

67

70

75

75

75

Bergbau

18

30

35

40

45

Bewässerung

130

160

190

210

260

Total

295

360

410

475

600

(Übersicht)

 

Literatur

  • Christelis, Greg, Struckmeier, Wilhelm et al, Groundwater in Namibia – an explanation to the Hydrogeological Map, Ministry of Agriculture, Water and Rural Development, Ministry of Mines and Energy, 2001

  • Hüser, Klaus et al, Namibia, Eine Landschaftskunde in Bildern, Klaus Hess Verlag 2001

  • Mendelsohn, John, Jarvis, Alice, Roberts, Carole, Robertson, Tony, Atlas of Namibia – A Portrait of the Land and its People, David Philip Publishers, 2002

  • http://www.mineral.tu-freiberg.de/econgeology/lehre/namibia/index.html

 



© B. Merkel, 03.07.2004 http://www.geo.tu-freiberg.de/studenten/namibia/namex_hp/hydrogeologie.htm
 
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