DE102004041334B3 - Bore-related isobaric extraction device for groundwater samples has specimen transport device for isobaric accommodation of the specimen with a rigid housing containing a flexible bag - Google Patents

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Abstract

The device has a measurement point (2) with a level tube, a filter tube and an annular chamber carrying a ground water flow and a sample extraction station (6). The station and chamber only extend over the height of the groundwater channel top line (1). It has a specimen transport device (12) for isobaric accommodation of the specimen with a rigid housing containing a flexible bag.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur verfälschungsfreien teufenbezogenen isobaren Entnahme von Grundwasserproben.The The invention relates to a device for tamper-free pest-related isobaric extraction of groundwater samples.

Um Informationen über Qualitätsparameter von Grundwässern zu erhalten, werden Grundwasserleiter systematisch und regelmäßig beprobt.Around information about Quality parameters of groundwaters aquifers are systematically and regularly sampled.

Mit Vorrichtungen und Verfahren gemäß dem Oberbegriff der Erfindung wird die Überwachung der Grundwasserbeschaffenheit in Grundwasserleitern vorgenommen.With Devices and methods according to the preamble The invention is the monitoring the groundwater quality in aquifers.

Im Stand der Technik sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren zur Probenentnahme aus Grundwasserleitern bekannt. Ein Problem besteht dabei darin, dass die zu beprobenden Grundwasserleiterbereiche durch die Verfahren und Vorrichtungen zur Beprobung verfälscht werden können.in the State of the art are various devices and methods known for sampling from aquifers. There is a problem in that the aquifers to be sampled by the Methods and devices for sampling can be falsified.

Ein rezentes, jedoch weit verbreitetes Verfahren zur Verringerung dieses Problems besteht darin, dass die Messstelle eine bestimmte Zeit vor der Probenentnahme abgepumpt wird, um eine Verfälschung der Beschaffenheit der Wasserprobe durch Standwasser aus dem Pegelrohr und dem verfilterten Messstellenbereich sowie von Wasser aus dem durch das Bohren veränderten Untergrundbereich zu reduzieren. Mit dieser Methode wird die Gefahr der Beprobung eines beschaffenheitsveränderten Grundwassers aus dem Grundwasserleiter jedoch nicht ausreichend gemindert.One recent, but widespread, method of reducing this Problem is that the measuring point a certain time is pumped before sampling to a falsification the nature of the water sample by stand water from the wellhead and the filtered measuring point area as well as water from the through changed the drilling Reduce background area. With this method becomes the danger the sampling of a groundwater of altered constitution from the However, aquifers are not adequately reduced.

Verbesserte Verfahren aus dem Stand der Technik werden mit temporären Packern durchgeführt. Diese Verfahren ermöglichen zwar die teufenbezogene Wasserprobenentnahme, d. h. die Wasserprobe wird aus dem abgeschirmten Teufenintervall der Messstelle entnommen und mittels Pumpen und Schläuchen nach über Tage befördert, eine Umläufigkeit der Packer kann aber nicht verhindert werden.improved Prior art methods are used with temporary packers carried out. These procedures allow Although the sampling-related water sampling, d. H. the water sample is taken from the shielded Teufenintervall the measuring point and by means of pumps and hoses after over Transported days, a roundness but the packer can not be prevented.

Im Unterschied zu den genannten Verfahren werden Sampelports- und Shuttlesysteme eingesetzt, um Proben aus dem Grundwasserleiter mittels geeigneter Vorrichtung nach über Tage zu bringen. Es wurden dazu stationäre Probenentnahmeports für die Probenentnahme des Grundwassers und ein Probenshuttle oder eine Druckleitung zur Beförderung der Probe eingesetzt. Nachteil dieser Systeme ist es, dass die Ports vor der Probenentnahme nicht oder nur unzureichend abgepumpt werden können und deshalb die Probe aus dem mehr oder minder gestörten Kontrollbereich der Messstelle gezogen wird. Zu dieser Kategorie ist im Stand der Technik beispielsweise die DE 699 07 932 T2 zu nennen. Es wird eine In-situ-Sonde zur Untersuchung einer Probe Bohrloch und der Anschluss für ein Verrohrungsventil dafür beschrieben. Dabei wird eine unterirdische In-situ-Probenanalysevorrichtung zur Verwendung in einem Bohrlochüberwachungssystem auf mehreren Ebenen offenbart, welche ein rohrförmiges Gehäuse umfasst, das koaxial in einem Bohrloch ausgerichtet ist. Das rohrförmige Gehäuse weist dabei eine erste Öffnung auf, um ein Fluid aus der unterirdischen äußeren Umgebung aufzunehmen. Weiterhin ist eine In-situ-Probenanalysesonde vorgesehen, von welcher die Probe aufgenommen werden kann und welche die Probe entweder an einen Fluidanalysator zum Analysieren des Fluides aus der unterirdischen äußeren Umgebung unter Tage umfasst oder welche die Probe nach über Tage bringt. Es ist weiterhin eine zweite Öffnung vorgesehen, um das Fluid in die unterirdische Umgebung freizusetzen und das zur In-Situ-Analyse und zur nachfolgenden Freisetzung – zumindest eines Teils des Fluids – durch die zweite Öffnung das Fluid zirkulieren kann. Damit kann die Probe entweder im Bereich des Grundwasserleiters analysiert oder nach über Tage gebracht werden.In contrast to the mentioned methods, sampling and shuttle systems are used to bring samples from the aquifer to surface using a suitable device. Stationary sampling ports for groundwater sampling and a sample shuttle or pressure line were used to transport the sample. The disadvantage of these systems is that the ports can not be pumped out before sampling or only insufficiently and therefore the sample is drawn from the more or less disturbed control area of the measuring point. To this category is in the state of the art, for example, the DE 699 07 932 To call T2. An in-situ probe will be described to examine a sample well and the connection for a casing valve therefor. Here, an underground in situ sample analysis apparatus for use in a multi-level well monitoring system is disclosed that includes a tubular housing coaxially aligned in a wellbore. The tubular housing in this case has a first opening to receive a fluid from the underground outer environment. Also provided is an in situ sample analysis probe from which the sample can be collected and which either includes the sample to a fluid analyzer for analyzing the fluid from the subterranean subterranean environment or which transports the sample to surface. There is further provided a second port for releasing the fluid into the subterranean environment and for circulating the fluid through the second port for in situ analysis and subsequent release of at least a portion of the fluid. This allows the sample to be either analyzed in the aquifer region or brought to surface.

Die Nachteile auch dieses Systems bestehen in den sehr hohen Investitionskosten, den sehr hohen Wartungskosten und den relativ geringen Probenvolumina, die mittels dieses Systems gewonnen werden können. Auch sind derartige Systeme nicht ohne erheblichen Aufwand nachrüstbar und in vorhandene Messstellen integrierbar.The Disadvantages of this system are the very high investment costs, the very high maintenance costs and the relatively small sample volumes, which can be obtained by means of this system. Also, such systems can not be retrofitted without considerable effort and in existing measuring points integrated.

Eine weitere, im Stand der Technik bekannte Methode wird durch die Drucksondiertechnik realisiert. Die Entnahme geringer Probenvolumina wird damit möglich.A Another method known in the art is the pressure probing technique realized. The removal of small sample volumes is thus possible.

Nachteil dieses Verfahrens ist es, dass es zu erheblichen Schadstoffverschleppungen mit der vordringenden Sondenspitze kommen kann.disadvantage This procedure is that it leads to significant pollutant carry-over can come with the penetrating probe tip.

Nach der DE 44 29 136 C2 ist ein Multilevel-Packersystem zur Probenentnahme bekannt, welches insbesondere die Grundwasserprobenentnahme und Messwertaufnahme von physikalischen, chemischen und/oder geophysikalischen Parametern in unterschiedlichen Tiefen in einem Bohrloch gestattet. Dieses Packersystem ist insbesondere dazu geeignet, an verschiedenen Stellen in verschiedenen Teufen Proben aus einem Grundwasserleiter zu ziehen.After DE 44 29 136 C2 a multilevel packer system for sampling is known, which in particular allows the groundwater sampling and recording of physical, chemical and / or geophysical parameters at different depths in a wellbore. This packer system is particularly suitable for drawing samples from an aquifer at different points at different depths.

Ein Nachteil dieses Systems besteht darin, dass durch die geringen Entnahmemengen an Grundwasser wiederum Verfälschungen auftreten können.One Disadvantage of this system is that due to the small removal quantities groundwater in turn adulterants may occur.

Nach der DE 295 18 645 U1 ist eine Vorrichtung zur tiefenhorizontierten Grundwasserprobenentnahme bekannt, bei der in einem Pegelbrunnenrohr mehrere Entnahmehorizonte Entnahmevorrichtungen aufweisen. Das Brunnenrohr ist im Bereich der Entnahmehorizonte als Filterrohr ausgebildet und die Pumpen sind innerhalb des Filterrohres angeordnet. Der apparative Aufwand für Messungen dieser Art ist erheblich, da verschiedenste Vorkehrungen getroffen werden müssen, um vor Ort die entsprechenden Möglichkeiten für den Einsatz eines solchen Systems zu schaffen.After DE 295 18 645 U1 is a device for deep-level groundwater samples known, in which a plurality of extraction horizons have extraction devices in a level well pipe. The well pipe is formed in the region of Entnahmehorizonte as a filter tube and the pumps are arranged within the filter tube. The equipment required for measurements of this kind is considerable, since a variety of arrangements must be made in order to create the local opportunities for the use of such a system.

Nach der EP 0 753 648 A2 ist eine Messstelle und ein Rohrsystem bekannt, welche aus drei Bestandteilen zur Verbindung, zur Sammlung und zur Übergabe der Wasserprobe an die Analysetechnik besteht. Dieses System ist jedoch für einen Einsatz im Festgestein konzipiert und nicht auf einen Einsatz im Lockergestein übertragbar.After EP 0 753 648 A2 a measuring point and a pipe system is known, which consists of three components for the connection, collection and transfer of the water sample to the analysis technology. However, this system is designed for use in hard rock and not transferable to loose rock applications.

Nach der DE 39 04 173 A1 ist eine Anordnung zur Probenentnahme aus einem durch eine Förderleitung strömenden Produktmedium bekannt. Dabei werden eine Vielzahl von Einzelproben mittels einer Dosierpumpe gezogen. Die Probenentnahme erfolgt aus einer Produktleitung bzw. einer dafür vorgesehenen Bypassleitung.After DE 39 04 173 A1 For example, an arrangement for sampling from a product medium flowing through a delivery line is known. A large number of individual samples are drawn by means of a metering pump. The sampling takes place from a product line or a designated bypass line.

In der WO 94/10423 A1 ist ein modularer Multilevelgrundwassersammler offenbart, der eine Probenentnahme an verschiedenen Stellen ermöglicht. Dies erfolgt kontinuierlich und die Grundwasserprobe wird mittels einer Pumpe abgefördert. Es handelt sich insgesamt um ein sehr aufwändiges, fest installiertes System. Die Probenentnahme erfolgt jedoch nicht isobar. Besonders nachteilig ist, dass das offenbarte Vorrichtungskonzept nur sehr kostenintensiv realisierbar ist und dass das Gesamtsystem im Wesentlichen nur für eine Grundwassermessstelle nutzbar ist. Hinzu treten die kostspielige Wartung des Systems, welches mehrere Pumpen und damit bewegliche verschleißbare Teile aufweist.In WO 94/10423 A1 is a modular multilevel groundwater collector discloses that allows sampling at various locations. This is done continuously and the groundwater sample is using carried away a pump. It is a very complex, permanently installed System. However, the sampling is not isobaric. Especially It is disadvantageous that the disclosed device concept only very much is cost-intensive feasible and that the overall system substantially only for a groundwater measuring point is usable. Add to that the costly Maintenance of the system, which has several pumps and thus movable expendable Parts has.

Insgesamt haften den im Stand der Technik bekannten Verfahren diverse Nachteile an. Das Abpumpen der Messstelle vor der Probenentnahme kann nicht ausschließen, dass aus dem umgebenden Grundwasserleiter in Messstellennähe – bewirkt durch die Messstelle – beschaffenheitsverändertes Grundwasser angesaugt und beprobt wird. Messstellenbewirkte vertikale Strömungen werden bei den einfachen technischen Lösungen nach dem skizzierten Stand der Technik nicht verhindert und führen zu Beschaffenheitsveränderungen der entnommenen Grundwasserprobe bzw. zur Entnahme bereits beschaffenheitsveränderter Proben. Die dargestellten aufwändigen Entwicklungen andererseits stellen nur geringe Probenvolumina zur Verfügung und sind kostenintensiv. Der apparative Aufwand für diese Systeme ist hoch und eine kostengünstige Qualitätssicherung der Proben wird durch diese Methoden nicht erreicht.All in all Adhere to the methods known in the art, various disadvantages at. The pumping of the measuring point before sampling can not exclude, that from the surrounding aquifer near the measuring point - caused by the measuring point - texture-altered groundwater sucked and sampled. Measuring points are vertical flows with the simple technical solutions according to the outlined prior art does not prevent and lead to changes in texture the withdrawn groundwater sample or for removal already texture-changed Rehearse. The illustrated elaborate Developments on the other hand, only small sample volumes disposal and are expensive. The equipment required for this Systems is high and cost-effective quality assurance the samples are not reached by these methods.

Ein weiterer wesentlicher Aspekt für die Beurteilung der einzelnen Verfahren und Vorrichtungen besteht in der Frage, ob diese geeignet sind in vorhandene Messstellen nachrüstbar zu sein oder ob die Vorrichtungen speziell ausgebildete Messstellen erfordern. In den angeführten Anwendungsfällen nach dem Stand der Technik ist die Ertüchtigung vorhandener Messstellen kaum möglich.One another essential aspect for the assessment of the individual procedures and devices exists in the question of whether these are suitable for retrofitting in existing measuring points too or whether the devices specially trained measuring points require. In the cited applications According to the prior art, the upgrading of existing measuring points hardly possible.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die Gewinnung repräsentativer, unverfälschter teufenbezogener Grundwasserproben aus dem Untergrund über lange Zeiträume ermöglicht. Weiterhin soll die Vorrichtung technisch einfach ausgebildet sein und die Nachrüstung von Grundwassermessstellen mit einem verfilterten Abschnitt des Grundwasserbeobachtungsrohres kostengünstig ermöglichen, so dass zu beliebigen Zeitpunkten langzeitlich teufenbezogen unverfälschte Grundwasserproben entnommen werden können.The The object of the present invention is a device to disposal which is the extraction of representative, unadulterated peat-related groundwater samples from the subsurface for a long time periods allows. Furthermore, the device should be technically simple and the retrofit from groundwater measuring points with a filtered section of the Groundwater observation tube cost-effective, allowing to arbitrary Times long-term pest-related unadulterated groundwater samples taken can be.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst.The The object of the invention is achieved by a device according to claim 1 solved.

Danach ist die Vorrichtung zur langzeitlich verfälschungsfreien teufenbezogenen Entnahme von Grundwasserproben aus einem Grundwasserleiter in einer Messstelle dadurch gekennzeichnet, dass die Messstelle im Bereich des zu beprobenden Grundwasserleiterhorizontes eine durchströmte und das Probenvolumen der Messstelle minimierende Probenentnahme-Station aufweist, wobei die Probenentnahme-Station in der Messstelle mittels Packer teufenbezogen dichtend fixiert ist und dass die Probenentnahme-Station einen Zugang, Kanäle für die Grundwasserprobe und ein Ventil aufweist und dass korrespondierend dazu eine Probentransporteinrichtung im Inneren der Messstelle führbar und mit einem Probenraum über ein Ventil an das Ventil und den Zugang Probenentnahme-Station andockbar und die Grundwasserprobe aufnehmbar ausgebildet ist.After that is the device for long-term tamper-free pest-related Extraction of groundwater samples from an aquifer in one Measuring point characterized in that the measuring point in the range of the aquifer horizon to be sampled through and the sample volume of the measuring point minimizing sampling station wherein the sampling station in the measuring point means Packer pest-related sealing is fixed and that the sampling station an access, channels for the groundwater sample and a valve and that corresponding to a sample transport device in Inside the measuring point feasible and with a rehearsal room over a valve can be docked to the valve and access sampling station and the groundwater sample is designed to be receivable.

Die Messstelle im Bereich des Grundwasserleitersweist eine das Innenvolumen der Messstelle minimierende zylindrische Ringkammer auf, wobei eine die Grundwasserprobe druckhaltend aufnehmendes Probentransporteinrichtung im Inneren der Messstelle führbar und mit einem Probenraum über ein Ventil an das Ventil der Probenentnahme-Station und den Zugang andockbar ist.The The measuring point in the area of the aquifer has the internal volume the measuring point minimizing cylindrical annular chamber, wherein a the groundwater sample pressure receiving receiving transport device can be guided inside the measuring point and with a rehearsal room over Valve can be docked to the valve of the sampling station and access is.

Die Konzeption der Erfindung besteht darin, dass zur ständigen Verfügbarkeit unverfälschten Grundwassers im Bereich des zu beprobenden Grundwasserleiterhorizontes in der Messstelle eine horizontal durchströmte Kammer, zum Beispiel durch ein stationäres Doppelpackersystem konfiguriert, angeordnet wird, welche so abgegrenzt wird, dass keine Vertikalströmung in Bezug auf den Grundwasserleiterhorizont und kein Luft-Wasser-Kontakt möglich sind. Die Wasserbeschaffenheit in der Ringkammer gleicht aufgrund der stetigen Horizontalströmung über den die Messstelle umgebenden Filter der des umgebenden Grundwasserleiters.The concept of the invention is that for the constant availability of unadulterated groundwater in the area of the aquifer horizon to be sampled in the measuring point horizontally flowed through chamber, for example, configured by a stationary double packer system, which is so delimited that no vertical flow with respect to the aquifer horizon and no air-water contact are possible. The water quality in the annular chamber is similar to that of the surrounding aquifer due to the continuous horizontal flow over the filter surrounding the measuring point.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Vorrichtung wird die isobare Entnahme einer unverfälschten Grundwasserprobe aus der durchströmten Ringkammer und dem umgebenden Grundwasserleiterbereich dadurch möglich, dass das ins Pegelrohr der Messstelle einzuführende und am Oberteil der Probenentnahme-Station andockende Probentransporteinrichtung (Shuttle) ein zustandserhaltendes Probengefäß, welches Druck beaufschlagbar ausgebildet ist, aufweist.To an advantageous embodiment of the device is the isobaric Removal of an unadulterated Groundwater sample from the flow-through annular chamber and the surrounding Aquifer range possible because that into the well of the Measuring point to be introduced and sample transport means docking at the top of the sampling station (Shuttle) a state-preserving sample vessel, which pressure can be applied is formed.

Als besonderer Vorteil der Erfindung ist herauszustellen, dass Proben verfälschende vertikale Konvektionen und Umströmungen in Bezug auf den beprobten Grundwasserleiter nicht stattfinden, so dass am Ort der Probenentnahme unverfälschtes Grundwasser ansteht, das an dieser Stelle von der das Pegelrohr schneidenden Strombahn gebildet wird.When particular advantage of the invention is to emphasize that samples falsifying vertical convection and flow around not take place in relation to the sampled aquifer, so that at the place of sampling undistorted groundwater is pending, that at this point of the power tube cutting the current path is formed.

Konzeptionsgemäß wird die durch eine Messstelle und den Probenentnahmevorgang verursachte Unstetigkeit der Probenparameter durch ein minimales Probenvolumen der Ringkammer in der Messstelle und nicht notwendiges Abpumpen der Messstelle minimiert. Unter dem minimalen Probenvolumen der Messstelle ist das kleine durchströmte Volumen der Messstelle zu verstehen. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann bei kleinem durchströmtem Volumen der Messstelle jedoch ein an der Größe der Probentransporteinrichtung orientiertes großes Probenvolumen gezogen werden, was einen Vorzug der Erfindung zum Stand der Technik darstellt.Conceptually, the caused by a measuring point and the sampling process Discontinuity of sample parameters due to a minimal sample volume the annular chamber in the measuring point and not necessary pumping Minimized the measuring point. Below the minimum sample volume of Measuring point is the small volume flowed through the measuring point to understand. With the arrangement according to the invention can in a small perfused Volume of the measuring point, however, on the size of the sample transport device oriented big Sample volume to be drawn, which is an advantage of the invention for State of the art represents.

Weiterhin wird eine in ihrer Beschaffenheit unvertälschte Grundwasserprobe unter Erhaltung wesentlicher Zustandsparameter gewonnen und nach über Tage transportierbar gemacht. Auch wird eine technisch einfache und durch wiederverwendbare Komponenten kostengünstige, vertälschungsfreie und teufenbezogene Grundwasserbeprobung ermöglicht. Als besonders vorteilhaft zu nennen ist, dass bereits bestehende Grundwassermessstellen durch die relativ einfache Herrichtungsmöglichkeit und den einfachen konstruktiven Aufbau der erfindungsgemäßen Probenentnahme-Station in bestehende Messstellen integriert werden können.Farther is submerged in a groundwater sample that is unadulterated in nature Conservation of essential condition parameters recovered and after days made transportable. Also, a technically simple and through reusable components cost-effective, distortion-free and pest-related groundwater sampling possible. As a particularly advantageous to call that already existing groundwater measuring points by the relatively easy way to prepare and the simple constructive design of the sampling station according to the invention can be integrated into existing measuring points.

Ein weiterer Vorteil besteht in der Langzeitstabilität des die Probenentnahme-Station fixierenden Doppelpackers durch den einfachen Bau und die einfache Handhabung. So ist die Probenentnahme-Station leicht ohne einen Umbau der Messstelle und mit geringem apparativem Aufwand, z. B. mittels eines Service-Shuttles, austauschbar. Gleichfalls von Vorteil ist, dass mit einer Probentransporteinrichtung mehrere verschiedene Messstellen bedienbar sind.One Another advantage is the long-term stability of the sampling station fixing Double packers by the simple construction and easy handling. So the sampling station is easy without a rebuilding of the measuring point and with little equipment effort, z. B. by means of a service shuttle, interchangeable. It is also advantageous that several with a sample transport device various measuring points are operable.

Weitere Einzelheiten der Vorrichtung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:Further Details of the device will become apparent from the following Description of an embodiment with reference to the associated Drawings. Show it:

1: Messstelle im Grundwasserleiter im Längsschnitt und 1 : Measuring point in the aquifer in longitudinal section and

2: Messstelle im Querschnitt. 2 : Measuring point in cross section.

In 1 ist eine Messstelle 2 zur Probenentnahme von Grundwasser aus einem Grundwasserleiterhorizont 1 dargestellt.In 1 is a measuring point 2 for sampling groundwater from an aquifer horizon 1 shown.

Die Messstelle 2 ist dabei im Wesentlichen aus einem Pegelrohr 20 und einem Filterrohr 5 zwischen Packern 3 aufgebaut. Der zu beprobende Grundwasserleiterhorizont 1 befindet sich in der idealisierten Darstellung zwischen den horizontal angeordneten Dichtungen 4. Das vom Bohrprozess unbeeinflusste gewachsene Gebirge 18 mit der sich anschließenden bohrprozessbedingten Auflockerungszone 16 und einer zu Filterzwecken eingebrachten Sand- oder Kiesschicht 17 werden gezeigt.The measuring point 2 is essentially a level tube 20 and a filter tube 5 between packers 3 built up. The aquifer horizon to be sampled 1 is located in the idealized representation between the horizontally arranged seals 4 , The unaffected by the drilling process grown mountains 18 with the subsequent drilling process-related loosening zone 16 and a sand or gravel layer introduced for filtering purposes 17 are shown.

Die Auflockerungszone 16 ist in 1 mit einer horizontalen Schraffur, die Sand- oder Kiesschicht 17 mit einer vertikalen Schraffur und die Dichtungen 4 mit einer schrägen Schraffur kenntlich gemacht.The loosening zone 16 is in 1 with a horizontal hatching, the sand or gravel layer 17 with a vertical hatching and the seals 4 marked with an oblique hatching.

Das Grundwasser des Grundwasserleiterabschnittes 1 strömt – durch Pfeilrichtungen angedeutet – in horizontaler Richtung zwischen den Dichtungen 4 durch die Messstelle 2 hindurch.The groundwater of the aquifer section 1 flows - indicated by arrow directions - in the horizontal direction between the seals 4 through the measuring point 2 therethrough.

Die Messstelle 2 ist dahingehend optimiert, dass das Grundwasser aufnehmende Innen-Volumen der Messstelle 2 minimiert wurde. Dies wird nach vorliegender vorteilhafter Ausgestaltungsform durch eine Ringkammer 7 erreicht, welche durch die konzentrisch im Filterrohr 5 angeordnete Probenentnahme-Station ausgebildet wird. Die Probenentnahme-Station erfüllt im Bereich des Filterrohrs 5 die Funktion eines Verdrängerelements oder einer Fehlpackung, um das durchströmte Probenvolumen in der Messstelle 2 zu minimieren. Dabei bildet sich innerhalb des Filterrohres 5 ein Ringspalt, in und durch welchen das Grundwasser strömt. Um einen vertikalen Austausch zu vermeiden, sind die Grundwasser führenden Bestandteile der Messstelle 2 zueinander abgedichtet.The measuring point 2 is optimized so that the groundwater receiving internal volume of the measuring point 2 was minimized. This is according to the present advantageous embodiment by an annular chamber 7 achieved by the concentric in the filter tube 5 arranged sampling station is formed. The sampling station meets in the area of the filter tube 5 the function of a displacer element or a mis-packing to the flowed through sample volume in the measuring point 2 to minimize. It forms inside the filter tube 5 an annular gap, in and through which the groundwater flows. In order to avoid a vertical exchange, the groundwater leading components of the measuring point are 2 to each other sealed.

Die dargestellte Vorrichtung ermöglicht eine verfälschungsfreie Probenentnahme des horizontal strömenden Grundwassers. Das Probenvolumen an Grundwasser besteht aus frischem, permanent anströmendem Grundwasser; es ist kein Abpumpen der gesamten Messstelle 2 erforderlich, um eine unverfälschte Grundwasserprobe zu entnehmen.The illustrated device allows a tamper-free sampling of horizontally flowing groundwater. The sample volume of groundwater consists of fresh, permanently flowing groundwater; it is not pumping out the entire measuring point 2 required to collect an unadulterated groundwater sample.

Die Entnahme des Grundwassers aus dem Grundwasserleiterhorizont 1 erfolgt mit Hilfe einer Probentransporteinrichtung 12, auch Probentransportshuttle genannt. Die Probentransporteinrichtung 12 wird beispielsweise an einem Bohrlochmesskabel 21 von über Tage in das Pegelrohr 20 eingeführt. Die Probentransporteinrichtung 12 weist einen Druck haltenden Probenraum 13 auf, dessen Füllvolumen über das steuerbare Volumen eines flexiblen Beutels 14 gebildet wird. Am unteren Ende des Probentransportshuttles 12 ist vorzugsweise durch geometrische Führung ein Anschluss ausgebildet, welcher mit einem Zugang (Port) 11 der stationären Probenentnahme-Station 6 derart korrespondiert, dass die Probentransporteinrichtung 12 beim Herablassen am Zugang 11 der Probenentnahme-Station 6 andockt.The removal of groundwater from the aquifer horizon 1 takes place with the aid of a sample transport device 12 , also called sample transport shuttle. The sample transport device 12 for example, on a logging cable 21 from above into the gauge tube 20 introduced. The sample transport device 12 has a pressure-retaining sample space 13 on, its filling volume on the controllable volume of a flexible bag 14 is formed. At the bottom of the sample transport shuttle 12 is preferably formed by geometric guidance a port which with an access (port) 11 the stationary sampling station 6 such corresponds that the sample transport device 12 while lowering at the entrance 11 the sampling station 6 docks.

Das Andocken erfolgt derart abgedichtet, dass das Grundwasser aus dem Grundwasserleiterhorizont 1 über die Ringkammer 7 durch die Kanäle 8 strömt und aus Betriebssicherheitsgründen nach Passieren eines Filters 9 über das Ventil 10 des Zugangs der Probenentnahme-Station 6 und das Ventil 19 der Probentransporteinrichtung schließlich in den Probenraum 13 der Probentransporteinrichtung 12 gelangt.The docking is sealed so that the groundwater from the aquifer horizon 1 over the ring chamber 7 through the channels 8th flows and for operational safety reasons after passing through a filter 9 over the valve 10 access to the sampling station 6 and the valve 19 the sample transport device finally into the sample space 13 the sample transport device 12 arrives.

Ein den Druck haltendes Einbringen des Grundwassers in die Probentransporteinrichtung 12 wird dadurch ermöglicht, dass der flexible Beutel 14 über eine Druckleitung 15 mit einem Fluid beaufschlagt wird und zunächst den Probenraum vollständig ausfüllt.A pressure-retaining introduction of the groundwater in the sample transport device 12 This is made possible by the fact that the flexible bag 14 via a pressure line 15 is charged with a fluid and initially completely fills the sample space.

Als Fluide sind vorteilhaft Gase, wie Stickstoff oder Luft, einsetzbar. Wird anschließend der Druck im Inneren des flexiblen Beutels gesteuert reduziert, indem beispielsweise Stickstoff oder Luft aus dem gefüllten flexiblen Beutel 14 über die Druckleitung 15 langsam und kontrolliert abgelassen wird, so kann das einen leichten Überdruck aufbauende strömende Grundwasser aus dem Grundwasserleiterhorizont 1 über die Ringkammer 7 in den Kanal 8 und über den Filter 9 und die Ventile in den Probenraum 13 eindringen. Das Verfahren ermöglicht – sofern erforderlich – auch das Abpumpen von Wasser durch Wiederholung des Vorganges und zwischengeschalteter Abförderung des Wassers. Auf diese Art und Weise kann eine sehr große Probenmenge – unter Erhalt der Zustandseigenschaften des Grundwassers – gezogen werden. Die Probenmenge ist dabei lediglich von der Größe des Probenraumes 13 in der Probentransporteinrichtung 12 und den Pumpzyklen abhängig.As fluids advantageously gases, such as nitrogen or air can be used. Subsequently, the pressure inside the flexible bag is reduced under control by, for example, nitrogen or air from the filled flexible bag 14 via the pressure line 15 is drained slowly and controlled, so that can be a slightly over-pressure building flowing groundwater from the aquifer horizon 1 over the ring chamber 7 in the channel 8th and over the filter 9 and the valves in the sample room 13 penetration. If necessary, the process also makes it possible to pump out water by repeating the process and intervening in the discharge of the water. In this way, a very large amount of sample can be drawn while maintaining the state properties of the groundwater. The amount of sample is only of the size of the sample space 13 in the sample transport device 12 and the pump cycles dependent.

Anschließend wird die Probentransporteinrichtung 12 aus dem Pegel verbracht und das Grundwasser kann über Tage analysiert werden.Subsequently, the sample transport device 12 out of the level and the groundwater can be analyzed over days.

Besonders vorteilhaft ist, dass der zu beprobende Grundwasserleiterhorizont 1 beim Bau der Messstelle oder nachträglich durch Verpressen im Hangenden und Liegenden durch geeignete Dichtungen 4 hydraulisch so isoliert werden kann, dass Vertikalströmungen zwischen der Verrohrung und dem gewachsenen Gebirge 18 verhindert werden. Die genaue Teufenlage und eine ausreichende Qualität der Dichtungen 4 sind vor Einbau der Probenentnahme-Station 6 in die Messstelle 2 festzustellen. Gegebenenfalls ist mittels Spezialverfahren die als Ringraumdichtung ausgeführte Dichtung 4 bis in den Auflockerungsbereich 16 zu perfektionieren.It is particularly advantageous that the aquifer horizon to be sampled 1 during the construction of the measuring point or subsequently by pressing in the hanging and lying areas by means of suitable seals 4 hydraulically isolated so that vertical flows between the casing and the grown rock 18 be prevented. The exact Teufenlage and a sufficient quality of the seals 4 are before installation of the sampling station 6 into the measuring point 2 determine. Optionally, by means of a special process, the seal designed as an annular space seal 4 into the loosening area 16 to perfect.

In 2 ist die Messstelle 2 im Querschnitt dargestellt. In radialer Richtung sind die Probenentnahme-Station 6 mit den Kanälen 8 sowie die zwischen der Station 6 und dem Filterrohr 5 sich ausbildende Ringkammer 7 und die sich anschließende Filtersand- oder Kiesschicht 17 sowie die Auflockerungszone 16 und das gewachsene Gebirge 18 dargestellt.In 2 is the measuring point 2 shown in cross section. In the radial direction are the sampling station 6 with the channels 8th as well as between the station 6 and the filter tube 5 forming annular chamber 7 and the subsequent filter sand or gravel layer 17 as well as the loosening zone 16 and the grown mountains 18 shown.

Die Ausgestaltung der Probenentnahme-Station 6 ist Gegenstand weiterer vorteilhafter Anwendungen der Erfindung. Neben der Ausbildung der Probenentnahme-Station 6 als homogenem Körper ist diese alternativ im Wesentlichen aus einem Gehäuse und einem Kern ausgebildet, der Messdatenverarbeitungs-, Messdatenspeicher- und Messdatenübertragungs-Einheiten für im von unverfälschtem Grundwasser durchströmten Ringkammerbereich mittels Sensoren für physikalische, chemische oder biologische Wassereigenschaften gewonnene Messdaten aufnimmt und diese z. B. über Kabel oder Datentransportshuttles nach über Tage geleitet werden.The design of the sampling station 6 is the subject of further advantageous applications of the invention. In addition to the training of the sampling station 6 as a homogeneous body, this is alternatively formed essentially of a housing and a core, the Meßdatenverarbeitungs-, Messdatenspeicher- and Messdatenübertragungs units receives in the flowed through unadulterated groundwater annular chamber area by means of sensors for physical, chemical or biological water properties measured data and this z. B. over cable or Datenentransportshuttles be routed to the surface.

Nach einer Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Probenentnahme-Station 6 derart hohl ausgebildet, dass die Probentransporteinrichtung 12 von der Probenentnahme-Station 6 aufgenommen wird und das Andocken und die Art der Aufnahme der Grundwasserprobe alternativ konstruktiv ausgebildet ist.According to one embodiment of the device, the sampling station 6 formed so hollow that the sample transport device 12 from the sampling station 6 is added and the docking and the nature of the recording of the groundwater sample is designed alternatively constructive.

Die Probentransporteinrichtung 12 wird vorteilhaft ausgebildet, wenn diese als Service-Shuttle für Positionierung, Fixierung, Rückgewinnung und Wartung der Probenentnahme-Station 6 ausgeführt ist und wahlweise zusätzlich für den Datentransport von der Probenentnahme-Station 6 nach über Tage einsetzbar ausgebildet ist.The sample transport device 12 is advantageously designed, if this as a service shuttle for positioning, fixation, recovery and maintenance of the sampling station 6 is executed and optionally additionally for the data transport from the sampling station 6 is designed to be usable over days.

Gleichfalls vorteilhaft ist es, die Probentransporteinrichtung 12 mit Mitteln zum Ausfrieren der Grundwasserprobe zu versehen, um diese im gefrorenen Zustand nach über Tage zu bringen, was einem Druck haltenden Transport der Grundwasserprobe entspricht. Dazu sind beispielsweise an der Probentransporteinrichtung 12 Kälteelemente oder Mittel zur Kühlung mit flüssigem Stickstoff vorzusehen.Equally advantageous is the sample transport device 12 provided with means for freezing the groundwater sample to bring them in the frozen state to the surface, which corresponds to a pressure-retaining transport of the groundwater sample. These are, for example, on the sample transport device 12 Provide cooling elements or means for cooling with liquid nitrogen.

Claims (7)

Vorrichtung zur langzeitlich verfälschungsfreien teufenbezogenen isobaren Entnahme von Grundwasserproben, umfassend eine Messstelle (2) aus Pegelrohr (20) und Filterrohr (5) und einer vom Grundwasser durchströmten Ringkammer (7), wobei die Ringkammer (7) horizontal durch Packer (3) und vertikal durch eine das Probenvolumen minimierende Probenentnahme-Station (6) in dem Filterrohr (5) begrenzt wird und sich die Probenentnahme-Station (6) und die Ringkammer (7) im Wesentlichen nur über die Höhe des zu beprobenden Grundwasserleiterhorizontes (1) erstrecken und eine die Grundwasserprobe aufnehmende Probentransporteinrichtung (12), wobei die Probentransporteinrichtung (12) zur isobaren Aufnahme der Grundwasserprobe aus einem starren Gehäuse und im Inneren einem flexiblen Beutel (14) ausgebildet ist sowie einen Druckanschluss für eine Druckleitung (15) aufweist, wobei der Probenraum (13) der Probentransporteinrichtung (12) durch die Differenz des Volumens des flexiblen Beutels (14) zum starren Gehäuse ausgebildet ist, wobei das Volumen des flexiblen Beutels (14) mittels eines Fluids über die Druckleitung (15) veränderbar ausgebildet ist, wobei die Probenentnahme-Station (6) im oberen Bereich einen Zugang (11), Kanäle (8) für die Grundwasserprobe und ein Ventil (10) aufweist und wobei korrespondierend dazu die Probentransporteinrichtung (12) über ein weiteres Ventil (19) an das Ventil (10) des Zugangs (11) der Probenentnahme-Station (6) andockbar ist.Device for the long-term non-adulteration, pest-related isobaric sampling of groundwater samples, comprising a measuring point ( 2 ) from gauge tube ( 20 ) and filter tube ( 5 ) and an annular chamber through which the groundwater flows ( 7 ), wherein the annular chamber ( 7 ) horizontally by packer ( 3 ) and vertically through a sampling station minimizing the sample volume ( 6 ) in the filter tube ( 5 ) and the sampling station ( 6 ) and the annular chamber ( 7 ) essentially only over the height of the aquifer horizon to be sampled ( 1 ) and a sample transport device receiving the groundwater sample ( 12 ), wherein the sample transport device ( 12 ) for the isobaric uptake of the groundwater sample from a rigid housing and inside a flexible bag ( 14 ) and a pressure connection for a pressure line ( 15 ), wherein the sample space ( 13 ) of the sample transport device ( 12 ) by the difference in the volume of the flexible bag ( 14 ) is formed to the rigid housing, wherein the volume of the flexible bag ( 14 ) by means of a fluid via the pressure line ( 15 ) is changeable, wherein the sampling station ( 6 ) in the upper area an access ( 11 ), Channels ( 8th ) for the groundwater sample and a valve ( 10 ) and wherein corresponding to the sample transport device ( 12 ) via another valve ( 19 ) to the valve ( 10 ) of access ( 11 ) of the sampling station ( 6 ) is dockable. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an oder in der Probenentnahme-Station (6) Sensoren zur Messung physikalischer, chemischer oder biologischer Wasserparameter angeordnet sind.Apparatus according to claim 1, characterized in that on or in the sampling station ( 6 ) Sensors for measuring physical, chemical or biological water parameters are arranged. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Probenentnahme-Station (6) Mittel für die Erfassung, Verarbeitung und Übermittlung von Messdaten der Sensoren vorgesehen sind.Apparatus according to claim 2, characterized in that in the sampling station ( 6 ) Means for the detection, processing and transmission of measurement data of the sensors are provided. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Probenraum (13) der Probentransporteinrichtung (12) einen Schlauchanschluss aufweist, über den die Probentransporteinrichtung (12) in angedockter Stellung an der Probenentnahme-Station (6) mit den Mitteln zur Veränderung des Volumens des Probenraumes (13) eine Grundwasserprobe zu Tage fördern kann.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sample space ( 13 ) of the sample transport device ( 12 ) has a hose connection, via which the sample transport device ( 12 ) in docked position at the sampling station ( 6 ) with the means for changing the volume of the sample space ( 13 ) can bring to light a groundwater sample. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Probentransporteinrichtung (12) an einem Bohrlochmesskabel (21) mit Signalübertragung in die Messstelle (2) ein- und ausführbar ist und die Signalübertragung zur Steuerung aller notwendigen Funktionen über eine oder mehrere Signalleitungen) im Kabel (21) erfolgt.Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sample transport device ( 12 ) on a borehole measuring cable ( 21 ) with signal transmission into the measuring point ( 2 ) and the signal transmission to control all necessary functions via one or more signal lines) in the cable ( 21 ) he follows. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Probentransporteinrichtung (12) als Service-Transporteinrichtung für Positionierung, Fixierung, Rückgewinnung und Wartung der Probenentnahme-Station (6) und/oder für den Datentransport von der Probenentnahme-Station (6) nach über Tage ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the sample transport device ( 12 ) as a service transport device for positioning, fixation, recovery and maintenance of the sampling station ( 6 ) and / or for the transport of data from the sampling station ( 6 ) is formed after days. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Probenentnahme-Station (6) die Probentransporteinrichtung (12) aufnehmend ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sampling station ( 6 ) the sample transport device ( 12 ) is formed receiving.
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