Home >Documents >5. Vorlesung Hydrogeologie I Brunnen und Pumpversuche Prof ......

5. Vorlesung Hydrogeologie I Brunnen und Pumpversuche Prof ......

Date post:23-May-2019
Category:
View:214 times
Download:0 times
Share this document with a friend
Transcript:

1

Institut fr Geologie Lehrstuhl fr Hydrogeologie

5. Vorlesung Hydrogeologie I

Brunnen und Pumpversuche

Prof. B. Merkel, Dipl.-Geokol. M. Schipek

Quelle: LfUG 2007; FU Berlin 2006

www: Vorlesungsunterlagen

Folie 2

http://www.geo.tu-freiberg.de/~schipek/Vorlesungsvertretung/index.html

2

Literaturhinweise

Jordan & Weder 1995Hlting 2008

Languth & Voigt

Driscoll 1986

Jordan & Weder 19952004

Arnold 1993

Wo knnen wir Grundwasser sehen ?

Quellenutopf Q

Flsse (?)

knstliche Aufschlsse

Que

lleB

lau

http://de.wikipedia.org/wikiwww.ergis.cz

Elbe

-Q

3

Natrliche Grundwasseraustritte: Quellen (spring)

warum und wo treten Quellen auf?

Quellen

immer dann, wenn der Fliequerschnitt in einem oberflchennahem Grundwasserleiter nicht mehr ausreicht, um das Grundwasser zu transportieren

Abnahme des kf-Wertes

Abnahme der Mchtigkeit des Aquifers Abnahme der Mchtigkeit des Aquifers

Abnahme des Gradienten des Grundwassers

Quellen

ungefasste Quellen (wilde Quellen)

gefasste Quellen

St lle.33

7.0.

htm

l

Stollen

elge

birg

e.de

/Ege

rque

lle

uelle

http

://w

ww.

ti-fic

hte

Ege

r-Qu

4

Flsse werden vom Grundwasser und oberirdischem Wasser gespeist

surface water

knstliche Aufschlsse

Brunnen (wells)

G d ll ( i i ll )Grundwassermestellen (monitoring wells)

Baugruben (excavation)

Bergbau (mining)

Tagebau (open pit / surface mining) Tagebau (open pit / surface mining)

Untertagebergbau (deep mining)

5

Brunnen

Typisierung von Brunnen

handgegrabene Brunnen (dugged wells)

uben

- Ausbau mit Schachtringen etc. -- ohne Ausbau -

Dris

coll

1998

, Hou

6

Typisierung von Brunnen

handgegrabene Brunnen (dugged wells)

Bohrbrunnen (drilled well)Bohrbrunnen (drilled well)

Frderbrunnen (pumping well)

Sanierungsbrunnen (rehabilitation well)

Schluckbrunnen (injection well)( j )

Grundwassermestellen (monitoring well)

Horizontalfilterbrunnen (horizontal well)

Typisierung von Brunnen

Vorteile- sehr hohe Ergiebigkeit- flchenhaft verteilte geringe Absenkung- geringere Verockerungsneigung - zentraler Standort, weniger Leitungsbau

Horizontalfilterbrunnen (horizontal well)

Nachteile- sehr hohe Baukosten- aufwendige Instandsetzung/Reinigung- nur fr flachere Grundwasserleiter

7

Bohrungen / Bohrverfahren

- Laut 50, 127 Bundesberggesetz, 4 Lagerstttengesetzanzeigepflichtig

- DVGW-Arbeitsblatt W 115 (Mrz 2001): Bohrungen zurDVGW Arbeitsblatt W 115 (Mrz 2001): Bohrungen zurErkundung, Gewinnung und Beobachtung von Grundwasser;Eschborn.

- DVGW-Merkblatt W 116 (April 1998): Verwendung vonSplungszustzen in Bohrsplungen bei Bohrarbeiten imGrundwasser; Eschborn.

DVGW Merkblatt W 121 (Oktober 1988): Bau und Betrieb

Folie 13

- DVGW-Merkblatt W 121 (Oktober 1988): Bau und Betriebvon Grundwasserbeschaffenheitsmestellen; Eschborn.

- DVGW Merkblatt W 135 (Nov. 1998): Sanierung undRckbau von Bohrungen, Grundwassermessstellen undBrunnen.

Bohrverfahren

Kernbohrungen

Meielbohrungen

Trockenbohrverfahren

Drehbohren mit Schnecke

Freifallbohrung

Drehbohren mit SplungTrockenbohrverfahren

Splbohrverfahren

Rammbohrungen

Horizontal /Schrg-Bohrungen

Drehbohren mit Splung

Drehschlagbohren (Im-Loch-Hammer)

8

Bohrverfahren

Schlagbohrungen Gesteinsmaterial wird durch Keilwirkung zertrmmert

Bsp.: Freifallbohrung

g

Rammbohrungen

Drehbohrungen Zerspanung des Gesteinsmaterials

Bsp.: Drehbohren mit Schnecke

mit

/ ohn

e Sp

lun

g

Drehbohren mit / ohne Splung

Sonderfall: Drehschlagbohren (Im-Loch-Hammer)

m

Freifallbohrung (cable tool percussion)

vor 4000 Jahren von Chinesen entwickelt

auch als Seilschlagbohrung bezeichnet

abwechselnd Meiel (drill bit) und Ventilbohrer (sand pump or bailer) am Seil

Zugabe von Wasser in der UZ

einfaches Bohrgert, personalaufwendig

9

cable tool drilling rigg

Schutz-Verrohrung mitfhrenmitfhren

Dris

coll

1987

Drehbohren / Rotary-Bohren (direct rotary drilling)

chni

k.de

://w

ww.

lotz

e-w

asse

rtec

Rollenmeiel

Dris

coll

1987

, http

10

Bohrsplung (drilling fluids)

Wasser basiert

Frischwasser

Tonsplung (clay additives)

Vorrangige Funktionen:

Bohrlochreinigung: der Transport des vom Meissel Tonsplung (clay additives)

Wasser mit Polymeren

Wasser mit Ton und Polymeren

Luft basiert

Wasserdampf

Transport des vom Meisselerzeugten Bohrkleins durch den Ringraum bis bertage.

Kontrolle des hydrostatischen Druckes fr stabile Bohrlochverhltnisse. ub

en p

Schaum (surfactants)

Schaum (stiff foam) mit Polymeren und Bentonit

o oc e t sse

Khlung und Schmierungvon Meissel und Gestnge, Optimierung der Bohrfortschrittsrate

Dris

coll

1998

, Hou

Bohrsplung (drilling fluid pit)

Bohrsplungen knnen toxisch sein

Dris

coll

1987

11

portabler Container D

risco

ll 19

87

Teleskoping des Bohrloches

Rohrreibungsverluste

wird eingesetzt ab ca. 200 m Bohrteufe

12

Rammen mit Kerngewinn

Ziele einer optimalen Brunnenbemessung

hchste Ergiebigkeit bei geringster Absenkunghchste Ergiebigkeit bei geringster Absenkung

Frderung normgerechten Wassers (sandfrei, geschtzt vor Kontaminationen)

lange Lebensdauer (> 25 a)

hohe Effektivitt: geringe Kosten der Konstruktion (Investkosten) des Betriebs und der Wartung(Investkosten), des Betriebs und der Wartung

strungsfreier Betrieb

13

Brunnenausbau

ein Brunnen ist mehr als ein Loch in der Erde....

Sperrrohr (surface casing)Sperrrohr (surface casing)

Verrohrung und Filterrohre (casing and well screen)

Filterkies (gravel pack)

Dichtungen (grouts)

Pumpe und Steigleitung (pump and pump column)p g g (p p p p )

Brunnenkopf (well head), Brunnenstube, Brunnenhaus

Brunnen Konstruktion

Schutzverrohrung

Bohrloch

Dichtungen

14

Brunnen Konstruktion

Schutzverrohrung

Vollrohre,Filterrohre

Bohrloch

Brunnen Konstruktion

Schutzverrohrung

Vollrohre, Filterrohre

Bohrloch

Filterkies

15

Brunnen Konstruktion

Schutzverrohrung

Vollrohre,Filterrohre

Bohrloch

Filterkies

Dichtungen Dichtungen

Brunnen Konstruktion

Schutzverrohrung

Vollrohre,Filterrohre

Bohrloch

Filterkies

Dichtungen

Pumpe und Steigleitung

Dichtungen

16

Brunnen Konstruktion

Schutzverrohrung

Vollrohre,Filterrohre

Bohrloch

Filterkies

Dichtungen

Pumpe und Steigleitung

Schutzverrohrung ziehen

Dichtungen

Brunnen Konstruktion

Schutzverrohrung

Vollrohre,Filterrohre

Bohrloch

Filterkies

Dichtungen

Pumpe und Steigleitung

Schutzverrohrung ziehen

Dichtungen

Brunnenkopf

Brunnen ohne Ausbau

17

Brunnenentwicklung vor Einbau von Steigleitung und Pumpe

Nach Einbau von der Rohrtouren und des Filterkieses

Dient der Reinigung des Brunnes (Bohrsplung,Dient der Reinigung des Brunnes (Bohrsplung, Filterkuchen, Bohrklein)

Entfernung des Feinkorns aus Nahbereich der Bohrung Verbesserung Kf-Wert

Mittels Mammutpumpe ( i lift) d K lb(airlift) oder Kolbenpumpe

(vorher) (nachher)Entsanden

Unterschied Brunnen Grundwassermessstelle ?

Pumpe

Durchmesser

Ausbaumaterial

18

Pumpen

Pumpen Typen

Saug/ Vakuum Pumpe

Motor

PumpeUnterwasser-Pumpe (submersible)

maximal 10 m (8m)

19

Johnson Pumpe

Motor und Pumpe getrennt

A t i b d F d d hAntrieb und Frderung durch Hohlwelle

Elektromotor oder Dieselaggregat

lkontamination von Welleh llhollow shaft

Unterwasserpumpe

PumpeMotor und Pumpe eine Einheit

Khlung durch Grundwasser

vollstndig gekapselt, keine Kontamination mglich

Motor

p

20

Grundwassermessstellen

Grundwasserstandsmessungen (depth to the ground water)

natrliche Variationen (Flierichtung, Zeitreihen)

Pumpversuche

Grundwasserqualittsberwachung

Anforderungen an Grundwassermessstellen

Grundwasserstand (piezometers):

hydraulischer Kontakt (Filter, Filterkies)

Grundwassergteberwachung

hydraulischer Kontakt

inertes Material (Teflon, Edelstahl, PVC)

21

Pumpversuch

wichtigste Feldversuch der Hydrogeologie

Bestimmung der Durchlssigkeit und des Speicherkoeffizienten eines Aquifers

Embed Size (px)
Recommended