- Titel
- Science-based feasibility plan for bank filtration water supply in Vietnam
- Zitierfähige Url:
- https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-1049415
- Erstveröffentlichung
- 2026
- Datum der Einreichung
- 07.11.2025
- Datum der Verteidigung
- 08.05.2026
- Abstract (DE)
- Vietnam steht vor der Herausforderung, den steigenden Bedarf an Trinkwasser für die Bevölkerung zu decken und Wasserressourcen nachhaltig zu bewirtschaften. Ursachen hierfür sind die rasche Urbanisierung, das industrielle Wachstum, die zunehmende Wasserverschmutzung und der Klimawandel. Die Uferfiltration (UF), eine naturnahe Aufbereitungsmethode für Oberflächenwasser, kann unter diesen Bedingungen einen wichtigen Beitrag zu einer sicheren Trinkwasserversorgung leisten. In UF-Systemen werden Förderbrunnen entlang eines Flussufers installiert, um Flusswasser durch die Bodenpassage in den angrenzenden Aquifer zu infiltrieren. Dieser Prozess erlaubt es, große Mengen an Oberflächenwasser mittels natürlicher Filtration durch das Aquifermaterial zu befördern. Durch diesen Prozess wird die Wasserqualität des Oberflächenwassers deutlich verbessert, sodass oft weniger Aufbereitungsschritte im Nachgang erforderlich sind. Mittels Oberflächenwasser¬aufbereitung durch die UF wird nicht nur die Rohwasserqualität verbessert, sondern auch Grundwasserressourcen geschont. In vielen Ländern weltweit wurde diese Wassergewinnung bereits erfolgreich als kostengünstige und nachhaltige Lösung im Rahmen eines integrierten Wassermanagements umgesetzt. Trotz ihres Potenzials ist die Nutzung der UF in Vietnam bislang weitgehend unerforscht. Es existieren keine umfassenden Untersuchungen unter lokalen hydrogeologischen Bedingungen hinsichtlich der Qualität von Oberflächen- und Grundwasser. Diese Dissertation schließt diese Wissenslücke, indem sie eine wissenschaftlich fundierte Machbarkeits¬studie für die Implementierung von UF-Systemen in verschiedenen Regionen Vietnams entwickelt, mit den regionalen Schwerpunkten Red River Delta (RRD) im Norden und der vietnamesischen Küstenprovinz Binh Dinh in der Landesmitte. Die Arbeit integriert hydrologische, hydrogeologische und hydrogeochemische Untersuchungen sowie Pilotversuche, um die technische und praktische Umsetzbarkeit der UF als nachhaltige Lösung der Wasserversorgung zu bewerten. Die Standortauswahl ist entscheidend für den Erfolg der UF, da sie bestimmt, ob ein Standort die Anforderungen an Menge und Qualität des Rohwassers erfüllen kann. Eine optimale Standortauswahl ist insbesondere in Regionen wichtig, in denen die UF bislang nicht angewendet wurde, da sie eine Schlüsselrolle bei der Eingrenzung von Gebieten für detaillierte (und oft kostenintensive) Standortuntersuchungen spielt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Methodik zur großräumigen Auswahl potenzieller UF-Standorte entwickelt, um methodische Lücken zu schließen und die Einschränkungen früherer Ansätze zu überwinden. Die Begründung für die Auswahl und Wichtung relevanter Faktoren der Methodik wird dabei in den Vordergrund gestellt und konzentriert sich auf die technischen Aspekte einer effektiven UF-Anwendung. Dabei werden quantitative und qualitative Kriterien zu einem Standort-Eignungsindex (Site Suitability Index, SSI) zusammengeführt. Der SSI wird in vier Klassen zwischen 0 und 1 eingeteilt, wobei höhere Werte eine bessere Eignung anzeigen. Die SSI-Methodik wurde im RRD, einem der beiden größten Deltas Vietnams und Zentrum der nationalen Wirtschaft, Landwirtschaft, Industrie und Wassersicherheit angewendet. Die Ergebnisse dieser Studie dienen als Modell für die Übertragbarkeit auf andere Regionen innerhalb und außerhalb Vietnams. Von den untersuchten 797 km Flussstrecke wurden nur 86 km (10,8%) als geeignet für große UF-Fassungen eingestuft. Diese begrenzte Eignung als UF-Standort spiegelt die wesentlichen hydrogeologischen Einschränkungen im Delta wider, darunter weit verbreitetes, oberflächennahes paläosalinares Grundwasser sowie eine unzureichende hydraulische Verbindung zwischen Flüssen und Grundwasserleitern in etwa der Hälfte des Fließgewässernetzes infolge einer holozänen Lehmschicht. Zudem ist der oberflächennahe Grundwasserleiter sehr heterogen aufgebaut und besteht aus Sanden, welche mit Schichten aus Schluff, Ton und organischen Ablagerungen (Pflanzen, Material aus Feuchtgebieten und marinen Ablagerungen) durchsetzt sind, die während wechselnder Phasen von Meeresrückzug und -vorstoß entstanden. Die UF umfasst Prozesse wie Filtration, biologischen Abbau und Adsorption, die in der Regel zu einer Verbesserung der Wasserqualität führen. Unter bestimmten Bedingungen können jedoch auch Wasserqualitätsprobleme auftreten, die hauptsächlich auf die Entwicklung eines reduzierenden Milieus bei der Infiltration zurückzuführen sind. Im Rahmen dieser Arbeit wurden im Jahr 2022 insgesamt 48 Förderbrunnen entlang des Red River sowie 17 Brunnen entlang der Flüsse in der Provinz Binh Dinh beprobt, wobei der Fokus auf Redoxreaktionen und auf Rückhalteprozesse lag. Zusätzlich wurde an einem Pilotstandort in Binh Dinh eine einjährige Beobachtung zur Bewertung saisonaler Effekte durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass im deltischen Milieu wie im RRD das Auftreten redoxsensitiver Stoffe (z. B. As, NH4⁺, Mn und Fe) im Uferfiltrat schwer vorherzusagen und in bestimmten Gebieten, aufgrund lokaler reduzierender Bedingungen, unvermeidbar ist. Dies wird häufig durch organikreiches Flusssohl- und Grundwasserleitermaterial begünstigt. Dennoch zeigen einige Brunnenfelder im RRD, dass niedrige Konzentrationen dieser Stoffe erreicht werden können. Trotz des Auftretens redoxsensitiver Stoffe weist Binh Dinh ein hohes Potenzial für die UF auf: Die meisten Flüsse stehen in hydraulischer Verbindung mit dem Grundwasserleiter, und an mehreren Standorten beträgt der Anteil an Uferfiltrat bereits ≥ 50%, bei gleichzeitig niedrigen Nitrat-, Ammonium- und Arsenkonzentrationen. Insgesamt zeigt sich, dass die UF in mehreren Regionen Vietnams eine praktikable Möglichkeit darstellt, um Grundwasserressourcen zu schonen und gleichzeitig Oberflächenwasser mit hoher Trübung, direkter Abwassereinleitung und erhöhtem mikrobiologischen Risiko effektiv zu behandeln. Das optimale Design, die Implementierung und der Betrieb von UF-Systemen hängen dabei stark von den lokalen hydrogeologischen Bedingungen, der Wechselwirkung zwischen Fluss und Grundwasserleiter sowie der Qualität von Oberflächen- und Grundwasser ab.
- Abstract (EN)
- Vietnam is facing increasing challenges in meeting drinking water demands and managing water resources sustainably, driven by rapid urbanization, industrial growth, water pollution, and climate change. Riverbank filtration (RBF), a surface water pre-treatment technique, could contribute to ensure safe drinking water supply under these conditions. In RBF systems, abstraction wells installed along riverbanks induce the infiltration of river water through sediments into adjacent aquifers. This process combines the advantages of accessing large volumes of surface water with natural filtration through aquifer materials, producing high-quality, pre-treated water that often requires less intensive post-treatment. RBF not only improves water quality compared to direct use of surface water but also helps to reduce groundwater overexploitation. It has been successfully implemented in many countries worldwide as a low-cost, sustainable solution to support integrated water resources management. However, despite its potential, the feasibility of RBF in Vietnam remains largely unexplored, with no comprehensive assessment conducted under local hydrogeological conditions and of the quality of both surface water and groundwater. This thesis addresses these knowledge gaps by developing a science-based feasibility plan for implementing RBF systems in different regions of Vietnam with a focus on the Red River Delta (RRD) in the north, and Binh Dinh province, a coastline province in central Vietnam. The study integrated hydrological, hydrogeological, hydrogeochemical assessments and pilot site testing to evaluate both the technical and practical viability of RBF as a sustainable water supply solution. Site selection is critical to the success of RBF application, as it determines if the site can meet quantity and quality requirements. Optimal site selection is particularly important in regions where RBF has not been implemented, as it plays a decisive role to nail down the region for detailed site investigation which is often very costly. An analytical methodology for large scale RBF selection has been developed to close existing gaps and the limitations of previous methods. The reasoning behind each relevant factor and its weight are explicitly discussed. This methodology focusses on the technical aspect of an effective RBF, as a function of quantity and quality and forming a site suitability index (SSI) in four classes ranging from 0-1 with higher score, showing higher feasibility. The methodology has been applied in the RRD, which is one of Vietnam’s two largest deltas and a key centre for the country’s economy, agriculture, industry, and water security. The application also serves as a model for transfer to other regions across the nation and beyond. The results show that out of 797 km of river stretches analysed, only 86 km (10.8%) are classified as suitable for large-scale RBF application. The limited extent of suitable zones reflects the key hydrogeological constraints of the deltaic setting in Vietnam, including widespread shallow paleo-saline groundwater and weak river aquifer interaction along approximately half of the river network due to a confined Holocene clay layer. In addition, the shallow aquifer sediment is heterogeneous, consisting of sand lenses interbedded with mud, clay, and organic-rich material from buried plants, wetlands, and marine deposits formed during alternating phases of marine regression and transgression. RBF comprises processes such as filtration, biodegradation and adsorption which usually lead to an improvement of water quality. However, a few water quality problems may arise during RBF, which are mainly caused by the development of reducing conditions during infiltration. In this study, 48 production wells along the Red River, and 17 wells along rivers in Binh Dinh province were sampled in 2022, focusing on redox reactions and attenuation processes. A one-year observation was conducted at a pilot site in Binh Dinh to assess seasonal effects. Results indicate that in deltaic settings such as the RRD, the occurrence of redox-sensitive substances (e.g. As, NH4+, Mn, and Fe) in BF is difficult to predict and, in some areas, unavoidable due to localized reducing conditions, often driven by organic rich riverbed sediments and aquifer sediments. Nevertheless, some well fields in the RRD demonstrate that low concentrations of these contaminants can still be achieved. In contrast, Binh Dinh shows strong potential for RBF, most rivers are hydraulically connected to underlying aquifers, and several sites already extract ≥ 50% BF and have low levels of nitrates, ammonium, and arsenic. Overall, RBF is feasible in some regions in Vietnam to reduce the stress on groundwater abstraction and to deal with surface water having high turbidity, direct discharge of sewage water and a high microbial risk. The optimal design, implementation and operation of RBF schemes strongly depend on local hydrogeological conditions, river and aquifer interaction and the quality of surface water and groundwater at the site.
- Freie Schlagwörter (EN)
- Riverbank filtration, Feasibility assessment, Site selection, Redox-sensitive parameters, Vietnam
- Klassifikation (DDC)
- 628.1
- Klassifikation (RVK)
- AR 22360
- GutachterIn
- Prof. Dr. Rudolf Liedl
- Prof. Dr. Thomas Grischek
- Prof. Dr. Mario Schirmer
- BetreuerIn Hochschule / Universität
- Prof. Dr. Rudolf Liedl
- BetreuerIn - externe Einrichtung
- Prof. Dr. Thomas Grischek
- Den akademischen Grad verleihende / prüfende Institution
- Technische Universität Dresden, Dresden
- Sonstige beteiligte Institution
- Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden, Dresden
- Version / Begutachtungsstatus
- publizierte Version / Verlagsversion
- URN Qucosa
- urn:nbn:de:bsz:14-qucosa2-1049415
- Veröffentlichungsdatum Qucosa
- 09.06.2026
- Dokumenttyp
- Dissertation
- Sprache des Dokumentes
- Englisch
- Lizenz / Rechtehinweis
CC BY 4.0- Nutzungshinweis
- Inhalte mit unterschiedlichem Rechtestatus
- Inhaltsverzeichnis
Declaration of Conformity I Declaration II Preface III Acknowledgements IV Abstract VI Kurzfassung VIII Table of content XI Abbreviations XII List of figures XIII List of tables XIII 1 Introduction 1 1.1 Overview of Vietnam’s water resources: quantity and quality perspectives 1 1.2 Drinking water supply in Vietnam 3 1.3 Riverbank filtration as a potential for Vietnam’s drinking water challenges 6 1.4 Objectives 8 1.5 Thesis structure and chapter summaries 9 2 Methodology for evaluation of potential sites for large-scale riverbank filtration 14 3 Application of GIS to identify potential sites for large scale riverbank filtration in the Red River Delta, Vietnam 30 4 Feasibility of riverbank filtration in Vietnam 73 5 Summary and outlook 93 References 103 Publication List 109 Appendix 110