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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Horizontalfilterbrunnen.
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Allgemein
dienen Horizontalfilterbrunnen dazu, Wasser aus geringmächtigen
Aquiferen bereitzustellen. Kürzlich wurde dazu das sogenannte
"Hori-Well-Verfahren" beschrieben, dem gemäß,
ausgehend von einem Vertikalschacht, gesteuerte Horizontalbohrungen
im Vollschnitt-Vortriebsverfahren in der grundwasserführenden
Schicht durchgeführt werden (Studie der Fa. Bertram Brunnenbau,
September 2006), wobei das Bohrgut zerkleinert und mit einem hydraulischen System
abgefördert wird. Die zwischenzeitliche Stabilisierung
der Bohrungen erfolgt mit 2 m langen Schutzrohren des Durchmessers
520 mm.
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Dieses
Verfahren ist sehr aufwändig und kostenintensiv und wird
daher als nachteilig empfunden.
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Ein
anderes bekanntes Verfahren ist aus der Offenlegungsschrift
DE 195 16 438 A1 bekannt.
Bei diesem Verfahren werden Filterrohre einzeln nacheinander in
eine Filterkies-Schicht gedrückt und jeweils in das Vorgängerrohr
gesteckt.
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Dieses
Verfahren ist hinsichtlich der erreichbaren Filterstranglänge
und Ergiebigkeit des Brunnens sehr begrenzt, wenn man nicht eine
größere Zahl von Vertikalschächten anlegt,
was aber die Kosten des Brunnens erhöht.
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen ergiebigeren und effizienter
herstellbaren Horizontalfilterbrunnen bereitzustellen.
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Zur
Lösung der Aufgabe schlägt die Erfindung vor,
benachbart zu einem vertikalen Pumpschacht wenigstens einen allgemein
prismatischen oder quaderförmigen Filterkörper
anzuordnen, dessen Stirnseite dem vertikalen Schacht zugewandt ist oder
an ihn grenzt, wobei in dem Filterkörper ein Strang aus
miteinander verbundenen Filterrohren angeordnet ist. Die Filterrohre
können zugfest und/oder formschlüssig und/oder
kraftschlüssig miteinander verbunden, vorzugsweise miteinander
verflanscht sein, und können aus Wickeldraht- oder Schlitzbrücken-Filterrohren
bestehen oder solche umfassen. Auch Langloch-Schlitzrohre können
eingesetzt werden. Der eine bzw. die mehreren Filterkörper
sind durch mit Filterkies befüllte Bodenbohrungen bereitgestellt,
und weisen jeweils eine Länge, Breite und Höhe
auf. Die vertikalen, insbesondere die dem Pumpschacht abgewandten
"Quader"- bzw. "Prismen"kanten können abgerundet sein;
die vertikalen Seitenflächen des bzw. der Filterkörper
sind im allgemeinen nicht völlig eben, sondern je nach
dem Verhältnis des Abstands der einzelnen Bodenbohrungen voneinander
zu ihrem Radius mehr oder weniger gewellt. Eine Stirnfläche
jedes "Quaders" bzw. "Prismas" (begrenzt durch Quer- und Vertikal"kanten")
ist dem Pumpschacht zugewandt oder grenzt an ihn.
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Dabei
kann das Einbringen der Schutzrohre in den Filterkies je nach den
Bedingungen wie z. B. dem verwendeten Filterkies und der Horizontaldistanz
unter Spülbohren oder ohne Spülfluid erfolgt sein.
In beiden Fällen kann dem Schutzrohrstrang eine z. B. konische
Spitze zur Verdrängung des Filterkieses vorgesetzt sein.
Trotz des im Vergleich mit dem herkömmlichen Hori-Well-Verfahren
geringeren Aufwands sind damit überraschend große
Distanzen bewältigbar.
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Bei
nicht zu geringmächtigen Aquiferen ist es vorteilhaft,
mehrere horizontale Filterrohrstränge in unterschiedlichen
Tiefen anzuordnen, um das Grundwasseraufkommen möglichst
effizient zu nutzen.
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Ferner
ist es vorteilhaft, die Länge, Breite und Höhe
des Filterkörpers hinreichend groß dimensioniert
vorzusehen, um eine große Wasserfassung zu erreichen. Hierzu
können periphere Bodenbohrungen in Mitten-Abständen
vorgenommen worden sein, die geringer sind als die Summe der Radien
dieser Bodenbohrungen, insbesondere kleiner als 90% dieser Summe,
so dass sich die Bohrungen in einem gewissen Bereich überschneiden.
Ein gesondertes Entsanden des Umgebungsbereichs der Filterrohre wird
damit unnötig. Ferner ist es vorteilhaft, die größte
Höhe des Filterkörpers mehr als anderthalb mal
so groß oder sogar mehr als dreimal so groß zu
wählen wie seine größte Breite. Damit
wird eine große Mantelfläche (laterale Umfangsfläche)
des Brunnens erreicht und somit eine große Ergiebigkeit.
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Einer
der Vorteile des hier vorgeschlagenen Brunnens liegt darin, dass
es mit vergleichsweise geringem Aufwand möglich ist, den
zu nutzenden Aquifer auch dann bis zu seiner unteren Grenze auszuschöpfen,
wenn – wie meistens – diese untere Grenze nicht
eben ist, sondern Welligkeiten aufweist, indem solche etwaigen Lageunregelmäßigkeiten
im Zuge des Abteufens der Bodenbohrungen auf einfache Weise beseitigt
werden. Das herkömmliche Hori-Well-Verfahren erzwingt demgegenüber
kompliziertere Maßnahmen, um lateral durch nicht-wasserführende
und eventuell feinkörnige, tonige oder gar felsige Schichten
zu bohren.
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Ein
weiterer Vorteil des hier vorgeschlagenen Brunnens ist, dass er
vergleichsweise wenig aufwändig hergestellte Filterrohrstränge
in verschiedenen Tiefen aufweisen kann, wohingegen gemäß dem herkömmlichen
Hori-Well-Verfahren dazu jeweils eine eigene Horizontalbohrung im
Vollschnitt-Vortriebsverfahren erforderlich wäre.
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Noch
ein Vorteil des hier vorgeschlagenen Brunnens liegt darin begründet,
dass keine besonderen Vorkehrungen getroffen zu werden brauchen, nach
Abschluss der Filterrohreinbringung einen kostspieligen Bohrkopf
wie den in dem herkömmlichen Verfahren verwendeten zu bergen,
da die bei den zur Herstellung des hier vorgeschlagenen Brunnens zweckmäßig
einzusetzenden Verfahren eventuell verwendeten Spülbohrköpfe
weniger Wert besitzen und daher ohne Weiteres im Boden verbleiben
können.
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Schließlich
ist ein Vorteil des hier vorgeschlagenen Brunnens darin begründet,
dass als Filterrohre einerseits für sich genommen relativ
fragile PVC-, Schlitzbrücken- oder Wickeldrahtfilterrohre
eingesetzt werden können, die aber andererseits relativ stabil,
insbesondere zugfest z. B. mit Flanschen untereinander verbunden
sein können. Herkömmlich verwendete steckverbundene
Rohre neigen nämlich zu einem Abweichen von der gewünschten
Vortriebsrichtung insbesondere nach oben, weil die Steckverbindung
der Zugbelastung auf der Krümmungsaußenseite nicht
standhält, wenn z. B. auf die Rohrtourspitze eine Querkraft
(z. B. nach oben) einwirkt. Daher bewirkt eine solche Querkraft
bei herkömmlicherweise verwendeten steckverbundenen Filterrohren ein
gewisses Auseinanderrutschen der Rohrstücke auf der Seite
der einwirkenden Kraft, und damit eine Krümmung der Rohrtour
zur gegenüberliegenden Seite. Eine zugfeste Verbindung
hat den Vorteil, dass es beim Vortrieb nicht zu wesentlichen Richtungsabweichungen
kommt. Allerdings können bei dem bekannten Verfahren nach
DE 195 16 438 A1 keine flanschverbundenen
Rohre eingesetzt werden, da diese nicht in den Filterkieskörper
eingedrückt werden könnten.
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Die
Erfindung wird nachfolgend durch Zeichnungen näher erläutert.
Hierbei zeigen:
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1 einen
in einem herkömmlichen Verfahren zu verwendenden Bohrkopf;
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2 ein
Flussdiagramm eines zur Herstellung des erfindungsgemäßen
Brunnens anwendbares Verfahren;
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3 ein
beispielhaftes Anordnungsschema von Pumpschacht und peripheren Bodenbohrungen in
Seitenansicht;
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4 ein
beispielhaftes Anordnungsschema von Pumpschacht und peripheren Bodenbohrungen in
Aufsicht; und
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5 einen
Ausschnitt aus 4;
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6 eine
Aufsicht-Skizze einer erfindungsgemäßen Horizontalfilter-Brunnenanlage;
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7 eine
Detailansicht einer Filterrohrverbindung eines erfindungsgemäßen
Brunnens; und
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8 eine
Aufsicht-Skizze einer weiteren erfindungsgemäßen
Horizontalfilter-Brunnenanlage.
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In 1 ist
schematisch ein Bohrkopf dargestellt, der für ein herkömmliches
Vollschnitt-Vortriebsverfahren verwendet wird: Links ist ein Schneidrad
A zu erkennen, das mit einem Abbauwerkzeug B verbunden ist. Dahinter
folgt ein Brecherraum C mit Düsen E zur Zerkleinerung größerer
Brocken. Dieser Teil wird von einem Drehantrieb F angetrieben und durch
ein Hauptlager G gelagert. Der Buchstabe H bezeichnet eine Schildgelenkdichtung,
der Buchstabe I einen Steuerzylinder und der Buchstabe J eine ELS-Zieltafel.
Durch die Speiseleitung K wird Wasser zugeführt, und das
Bohrgut durch die Förderleitung L abgeführt.
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In 2 ist
ein Flussdiagramm dargestellt, welches den Ablauf eines zweckmäßigen
Herstellungsverfahrens schematisch erläutert, wobei die
Abfolge nicht aller einzelnen Schritte entsprechend dem Diagramm
festgelegt ist: Zunächst werden ein vertikaler Pumpschacht
und periphere Bodenbohrungen abgeteuft (S1, S2). Die Bodenbohrungen
werden dann mit Filterkies geeigneter Körnung befüllt
(S3); Schritt S3 erfolgt also nach Schritt S2. In die Filterkiesfüllungen
werden vom Pumpschacht aus Schutzrohre eingebracht (S4), nämlich
durch fluidloses Pressen mittels eines hydraulischen Pressjochs, oder
durch Spülbohren; Schritt S4 erfolgt also nach den Schritten
S1, S2 und S3. In die Schutzrohre werden Filterrohre eingebracht
(S5) und miteinander zugfest verbunden, und die Schutzrohre (ggf.
ohne Spitze) danach wieder entfernt (S6). Schließlich werden
die Filterrohre mit dem Pumpschacht verbunden, damit aus ihnen Wasser
gefördert werden kann.
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3 zeigt
in Seitenansicht und 4 in Aufsicht ein beispielhaftes
Anordnungsschema von Pumpschacht 1 und peripheren Bodenbohrungen 2 in
dem Aquifer 3: In der Seitenansicht nach 3 sind
die Filterkiesfüllungen 4 der peripheren Bodenbohrungen 2 sowie
die oben anschließenden Sand- und Erdfüllungen 6 angedeutet.
Zusätzlich oder alternativ können die Bodenbohrungen 2 durch
eine Tonlage gegen Verunreinigung von der Oberfläche her geschützt
werden. Die radialen Filterrohrstränge 5, 5', 5'' des
fertiggestellten Brunnens liegen hier zwischen der Obergrenze 3' und
der Untergrenze 3'' des ursprünglichen Aquifers.
Zumindest einige der Bodenbohrungen reichen aber bis unterhalb der
ursprünglichen Untergrenze 3'' des Aquifers, um
den Grundwasserstrom voll zu erfassen. Die beiden Filterrohrstränge 5' und 5'' auf
der linken Seite liegen direkt übereinander, so dass zwischen
ihnen Filterkies angeordnet ist. Mit dem Pumpschacht 1 sind
die Filterrohrstränge 5, 5', 5'' über
Anschlussstücke 7 verbunden. Während
der vertikale Schacht 1 nur allenfalls sehr geringfügig
von der Lotrechten abweichen sollte, ist es bei den hier als "horizontal"
bezeichneten Schutz- und Filterrohrsträngen 5, 5', 5'' besser, eine
geringe Neigung zur Waagerechten vorzusehen, damit das vom fertiggestellten
Brunnen gesammelte Wasser zum Pumpschacht hin abläuft.
Eine sinnvolle Neigung liegt hier zwischen 1° und 10° je nach
den Umständen, z. B. wenn bei Betrieb des Brunnens mit
Materialeintrag gerechnet werden muss und eine gewisse Spülwirkung
des geförderten Wassers ausgenutzt werden soll. Diese Neigung kann
entlang der Filterrohrstränge 5, 5', 5'' variieren und
zwischen diesen unterschiedlich sein, z. B. um Welligkeiten der
Aquifer-Untergrenze 3'' zu folgen. Im Übrigen
werden die oberen Filterrohre 5' in einem von der geplanten
Wasserentnahmerate und der erwarteten Wasserzustromrate abhängigen
Tiefen-Abstand von der Oberkante 3' des ursprünglichen
Aquifers 3 eingebracht, denn im Betrieb des Brunnens kommt
es zu einer deutlichen Absenkung des Grundwasserspiegels in der
Umgebung der Brunnenanlage.
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In
der Aufsicht gemäß 4 erkennt
man die überlappende Anordnung einander benachbarter Bodenbohrungen 2,
die durch gestrichelte Kreislinien angedeutet ist, sowie die radiale
Ausrichtung der Filterrohrstränge 5 in dem fertiggestellten
Brunnen nebst Anschlussstücken 7 zum Pumpschacht.
Ebenfalls zu erkennen ist die Filterkies-Umgebung 4 der Filterrohrstränge 5 nach
den Seiten, woraus eine verringerte Versandungsneigung resultiert.
Die Korngrößen-Untergrenze liegt über
der größten Schlitz- oder Lochweite der Filterrohre.
Während in dem Beispiel der 4 kein Überschneiden
des Pumpschachts 1 mit den angrenzenden Bodenbohrungen 2 vorgesehen
ist, wird in einer Variante zunächst wenigstens eine der
angrenzenden Bodenbohrungen 2 abgeteuft und mit Filterkies 4 gefüllt,
und erst dann der Pumpschacht 1 in Überschneidung
mit der wenigstens einen angrenzenden Bodenbohrung 2 abgeteuft.
Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auch aus der unmittelbaren
Umgebung des Pumpschachts 1 kein Sandeintrag in die Filterrohre 5 erfolgt.
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In 5 ist
gezeigt, dass der Mittenabstand D, gemessen als Abstand zwischen
den Bohrlochachsen M' und M'' benachbarter Bodenbohrungen 2,
geringer ist als die Summe der beiden Bohrlochradien R' und R''.
Während in dem Beispiel nach den 4 und 5 alle
Bohrlochradien R', R'' gleich groß sind, sind in einer
Variante nicht alle Bohrlochradien R', R'' gleich groß.
In dem Beispiel der 5 beträgt der Mittenabstand
D etwa 63% der Radiensumme; in anderen Beispielen kann er aber bis zu
90% betragen. Wegen des erhöhten Aufwands sind Abstände
unter 50% der Radiensumme ineffizient, Abstände zwischen
60% und 80% hingegen bevorzugt. Unter günstigen Bedingungen
des Aquifers 3 kann der Abstand D einzelner Bohrlochnachbarn auch
etwas (beispielsweise bis zu 10%, oder bis zu 1 m) größer
sein als die Radiensumme R' + R'', falls die dann zwischen den Bodenbohrungen 2 bestehen bleibende
Erdschicht leicht durchdrungen werden kann und im Brunnenbetrieb
kein erheblicher Materialeintrag in die Filterrohre 5 zu
befürchten ist.
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Die
Bohrlochradien R', R'' betragen beispielsweise 400 mm bis 800 mm,
vorzugsweise 440 mm bis 750 mm, weiter bevorzugt 500 mm bis 650 mm
und insbesondere etwa 600 mm. Die Zahl dieser Bohrlöcher
hintereinander pro Filterstrang beträgt beispielsweise
15 bis zu (und sogar über) 100; bevorzugt sind Lochzahlen
von zwischen 40 und 80. Dabei werden Filterstranglängen
von beispielsweise 20 m bis 100 m, vorzugsweise 40 m bis 70 mm erreicht. Der
Durchmesser des zentralen Schachts liegt beispielsweise zwischen
2,8 m und 3,5 m, vorzugsweise zwischen 3 m und 3,2 m; die Tiefe
der Bodenbohrungen beträgt beispielsweise 7 m bis 20 m,
vorzugsweise 10 m bis 15 m, insbesondere bis zu etwa 12 m. Aus den äußeren
Abmessungen der Brunnenanlage ergibt sich eine Mantelfläche
U von U = (2·Länge + Breite)·Höhe
jedes Filterkörpers. Für einen beispielhaften
Brunnen beträgt U mehr als 40 m2,
vorzugsweise mehr als 240 m2.
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Die
Filterrohre haben Durchmesser von beispielsweise 200 mm bis 350
mm, und Wandstärken von beispielsweise 2 mm bis 10 mm.
Insbesondere können bei dem erfindungsgemäßen
Brunnen auch Schlitzbrücken- oder Wickeldrahtfilter eingesetzt werden,
da deren Empfindlichkeit wegen des Einbringens der Filterrohre in
Schutzrohre hier eine untergeordnete Rolle spielt. Auch Kunststoffrohre
oder Rohre mit Kunststoffendstücken sind einsetzbar. Der Schutzrohr(außen)durchmesser
beträgt beispielsweise 250 mm bis zu 400 mm, insbesondere
etwa 50 mm bis 100 mm mehr als der Filterrohr(außen)durchmesser.
Die Rohrstücklängen liegen beispielsweise zwischen
1,5 m und 2,5 m. Die einzelnen Rohrstücke sind miteinander
zugfest, z. B. über verschraubte Flansche oder Endstücke
kraftschlüssig verbunden. Die Rohrstücke können
auch, insbesondere wenn es sich um Kunststoffrohre oder Rohre mit
Kunststoffendstücken (z. B. aus PVC) handelt, selbst miteinander
verschraubt sein, wenn sie Trapez- oder Rohrgewinde (je nach Durchmesser)
aufweisen. Es ist zweckmäßig, zwischen die zu
verflanschenden Rohrstücke Dichtringe (z. B. der Härte
40°–50° Shore) einzulegen. Ferner ist
es zweckmäßig, an der Spitze der Filterrohrtour
eine ein- oder mehrlippige Dichtung um das vorderste Filterrohr-Teilstück
herum anzuordnen, welche den Ringraum zwischen Filterrohr und Bohrrohr
(Schutzrohr) abdichtet. Eine bevorzugte Härte dafür
ist 50°–60° Shore. Im Übrigen
kann das Ende der Filterrohrtour mit einer aufgeschraubten Kappe verschlossen
werden. Die Kappe kann je nach Anforderungen Durchführungen
oder eine z. B. zentrale Gewindemuffe kleineren Durchmessers aufweisen.
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Die
Bohrungen werden zweckmäßig im Trockenbohrverfahren,
beispielsweise mittels Greifer oder im Schneckenbohrverfahren abgeteuft.
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Der
eingefüllte Filterkies weist zweckmäßigerweise
Korngrößen und -verteilungen entsprechend den
Gegebenheiten des Aquifers auf, also beispielsweise eine Verteilung
mit jeweils weniger als 10%, vorzugsweise weniger als 3%, weiter
bevorzugt weniger als 1% nach Gewicht Unterkorn bzw. Überkorn;
wobei die nominelle Korngrößen-Obergrenze jeweils
höchstens das Doppelte, vorzugsweise 9/7 bis 16/9 der nominellen
Korngrößen-Untergrenze beträgt, beispielsweise
eine Obergrenze von 5,6 mm bei einer Untergrenze von 3,15 mm, eine
Obergrenze von 8 mm bei einer Untergrenze von 5,6 mm, oder eine
Obergrenze von 31,5 mm bei einer Untergrenze von 16 mm. Die Schlitzweite
der Schlitzbrückenfilter ist an die nominellen Korngrößen-Untergrenze
angepasst, so dass die kleinsten Körner gerade eben nicht in
wesentlichem Umfang in die Filterrohre eindringen können.
Die Brückenbreite ist demgegenüber größer, um
keine deutliche Erhöhung des Wassereintrittswiderstands
zu bewirken. Beispielsweise kann eine Schlitzbrückenöffnung
2–3 mm betragen, insbesondere etwa 2,5 mm. Wird ein schlitzgelochtes
Flachflanschrohr eingesetzt, so beträgt eine beispielhafte Lochweite
2,5–3,5 mm, vorzugsweise etwa 3 mm, ein Abstand der Lochreihen
voneinander 10 bis 30 mm, vorzugsweise etwa 15–20 mm (Mittenabstand),
ein Abstand der Löcher innerhalb der Reihen voneinander
etwa 30 bis 60 mm (Mittenabstand), und eine Lochlänge 20
bis 40 mm, vorzugsweise etwa 25 mm. Anders ausgedrückt,
beträgt der Ende-zu-Ende-Lochabstand in den Reihen 10 bis
30 mm, vorzugsweise etwa 15 mm. Es ist zweckmäßig,
flanschseitig jeweils 50 bis 150 mm, bevorzugt 70 bis 100 mm, insbesondere
etwa 80 mm ungelocht zu lassen.
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Der
erfindungsgemäße Horizontalfilterbrunnen ermöglicht,
insbesondere oberflächennahe geringmächtige wasserführende
Schichten in optimiertem Maß auszunutzen. Der Brunnen kann
mit geringem Aufwand und daher zügig und kostengünstig
errichtet werden. Die erreichbaren Abmessungen sind in 6 beispielhaft
skizziert. In diesem Beispiel gehen mehrere (acht) Filterrohrstränge 5 strahlenförmig vom
zentralen Schacht 1 aus. Für einen der Stränge ist
eine Gesamtlänge von über 30 m angegeben.
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Ein
zweckmäßiges Verfahren zur Herstellung des Horizontalfilterbrunnens
kann zusammengefasst wie folgt angegeben werden:
Es wird ein
im Wesentlichen vertikaler Schacht 1 abgeteuft; es werden
mehrere vertikale Bodenbohrungen 2 benachbart zu dem Schacht 1 abgeteuft;
die Bodenbohrungen 2 werden mit Filterkies 4 befüllt; vom
vertikalen Schacht 1 aus werden in den eingefüllten
Filterkies 4 Schutzrohre im Wesentlichen horizontal, insbesondere
unter einem Winkel von höchstens 10° zur Waagerechten
eingebracht und in die Schutzrohre dann Filterrohre 5, 5', 5'';
die Schutzrohre werden entfernt, und die Filterrohre 5, 5', 5'' werden
mit dem Schacht 1 verbunden. Die Schutzrohre können
durch Spülbohren oder durch Pressen ohne Spülfluid
eingebracht werden. Ein erster Teil der Filterrohre 5' kann
oberhalb eines zweiten Teils der Filterrohre 5'' eingebracht
werden. In diesem Fall kann zwischen dem ersten Teil der Filterrohre 5' und
dem zweiten Teil der Filterrohre 5'' Filterkies 4 angeordnet werden.
Die Bodenbohrungen können so angeordnet werden, dass wenigstens
zwei der Bodenbohrungen 2 einen seitlichen Mitten-Abstand
D voneinander haben, der kleiner ist als die Summe der Radien, R'
+ R'', der beiden Bodenbohrungen 2. In diesem Fall ist es
bevorzugt, wenn der seitliche Mitten-Abstand D weniger als 90%,
aber mehr als 50% der Summe der Radien, R' + R'', insbesondere 60%
bis 80% von R' + R'' beträgt.
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Bevorzugt
umfasst das Verfahren das Abteufen wenigstens einer der Bodenbohrungen 2 bis
unterhalb des ursprünglichen Aquifers 3 an dieser
Stelle. In diesem Fall kann wenigstens eines Teils der Filterrohre 5'' so
eingebracht werden, dass sie unterhalb des ursprünglichen
Aquifers 3 an dieser Stelle zu liegen kommen. Ferner umfasst
das Verfahren bevorzugt das Aufbringen einer Deckschicht 6 auf
den Filterkies 4. Zum Verbinden der Filterrohre 5, 5', 5'' mit
dem Schacht 1 können dichtende Anschlussstücke 7 verwendet
und die Anschlussstücke 7 mit einer Pumpe zum
Abpumpen des bereitgestellten Wassers verbunden werden.
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Ein
vorderstes der Filterrohre 5, 5', 5'' wenigstens
eines Filterrohrstrangs kann 20 m weit oder mehr horizontal eingebracht
werden. Wenigstens zwei der Filterrohre 5a, 5b,
insbesondere mehr als zwei der Filterrohre können paarweise
zugfest, insbesondere kraftschlüssig oder/und formschlüssig miteinander
verbunden werden. Insbesondere können die Filterrohre 5a, 5b wie
in 7 dargestellt paarweise miteinander verflanscht
werden, wobei es bevorzugt ist, wenn zwischen die Flansche 15a, 15b der
Filterrohre 5a, 5b Zentrierringe 9 aus
einem vorzugsweise elastischen Material eingelegt werden. Die Zentrierringe 9 liegen
bis zum Ziehen der Schutzrohre 11 an diesen an und wirken
so als Abstandhalter. In den Zentrierringen 9 sind Durchführungen 13 für
die Flansch-Verschraubungen (selbst nicht dargestellt) gebildet.
Um das vorderste der Filterrohre 5, 5', 5'' wird
bevorzugt eine ein- oder mehrlippige Dichtung angeordnet, welche
den Ringraum zwischen Filter- und Schutzrohrtour 11 bis
zum Ziehen der Schutzrohre abdichtet.
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Bei
dem zweckmäßigen Verfahren ist eine zugfeste Verbindung
der Filterrohre untereinander nicht unter allen Umständen erforderlich;
allerdings wird dadurch ihre Zentrierung innerhalb der Schutzrohrtour
vereinfacht, indem z. B. zwischen den Flanschen Zentrierringe eingelegt
werden.
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Diese
Zentrierringe haben auch den Vorteil, dass sie bei der Herstellung
des erfindungsgemäßen Brunnens einen Kontakt der
rostfreien Edelstahl (z. B. V2A)-Filterrohre mit der Schutzrohrtour
aus weniger korrosionsfestem Stahl (z. B. der Sorte ST37) verhindern.
Solcher Kontakt könnte zur Bildung von Lokalelementen führen,
was die Korrosionsbeständigkeit der Filterrohrtour erheblich
beeinträchtigen würde.
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Der
Filterkörper des erfindungsgemäßen Horizontalfilterbrunnens
weist eine größte Höhe von wenigstens
1 m, vorzugsweise wenigstens 3 m auf, wobei die Höhe des
Filterkörpers zwischen der Deckschicht und der Tiefe der
Bodenbohrungen zu messen ist. Diese größte Höhe
des Filterkörpers kann mehr als das 1,5fache, insbesondere
mehr als das Dreifache einer größten Breite des
Filterkörpers betragen. Die Breite des Filterkörpers
entspricht, wie aus 5 zu erkennen, dem doppelten
Radius der Bodenbohrungen.
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Wie
auch in der 7 zu erkennen ist, können
wenigstens drei, vorzugsweise bis zu acht Filterrohrstränge
gleicher oder unterschiedlicher Länge sternförmig
angeordnet sein; z. B. ist wenigstens einer der Filterrohrstränge
länger als 30 m.
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Wenn
mehrere Filterrohrstränge (5', 5'') in verschiedenen
Tiefen angeordnet sind, können diese übereinander
angeordnet sein. In diesem Fall kann ein Teil des Filterkieses zwischen
den übereinanderliegenden Filterrohrsträngen angeordnet
sein.
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Insbesondere
zur Fassung von Uferfiltrat an Wasserläufen ist eine Ausführungsform
der folgenden, an Hand der 8 beschriebenen
Art vorteilhaft: Gemäß dieser Weiterbildung werden
zwei Pumpschächte 1a, 1b abgeteuft, und
zwischen diesen eine ihrem Abstand entsprechende Zahl von Bodenbohrungen 2a, 2b.
Diese Bodenbohrungen können in gerader Linie, also unter
einem gestreckten Winkel von 180°, oder wie dargestellt
unter einem stumpfen Winkel β insbesondere von < 175° angeordnet
sein. Ausgehend von dem jeweils benachbarten Vertikalschacht 1a, 1b werden
dann die Schutzrohrtouren und nachfolgend die Filterrohrstränge 5a, 5b wie
oben beschrieben in die Kiesschüttung der Bodenbohrungen 2a, 2b eingebracht,
wobei zwischen den beiden Strängen 5a, 5b ein
insbesondere horizontaler Abstand N verbleibt. Die beiden Stränge 5a, 5b können
in verschiedener Höhe verlaufen. Der so gebildete gemeinsame
Filterkörper 4 besteht aus zwei Teilen 4a, 4b,
die stirnseitig in gerader Linie ihrer Mittelvertikalebenen Va,
Vb oder unter einem stumpfen Winkel β, insbesondere unter
100°–175°, aneinander angrenzen. Jeder
Teil 4a, 4b für sich stellt ein Prisma
dar, weil einerseits seine (idealisierten) Querkanten parallel zwischen
gleichformatigen Seitenflächen verlaufen, und andererseits
optional auch die Vertikalkanten parallel zwischen gleichformatigen Ober-
und Unterflächen des Filterkörperteils verlaufen.
In letzterem Fall ist jedes Filterkörperteil 4a, 4b ein
Parallelepiped oder, wenn die Längskanten wie die Querkanten
waagerecht und damit im rechten Winkel zu den Vertikalkanten verlaufen,
ein Quader. Der gemeinsame Filterkörper 4 ist
dann prismatisch, wenn die Vertikalkanten zwischen gleichformatigen, einteiligen
Ober- und Unterflächen verlaufen, oder aber die Teile 4a, 4b geradlinig
aneinandergrenzen; ansonsten allgemein polyhedral mit zwei vertikalen Stirn-
und vier vertikalen Seitenflächen. Die Kanten des Filterkörpers
sind nur idealisiert als Linien anzusehen, ebenso wie seine Seiten
nur idealisiert als ebene Flächen anzusehen sind.
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Die
Zahl der Bodenbohrungen ist in der 8 stark
untertrieben dargestellt; tatsächlich beträgt
ihre Zahl pro Filterkörperteil typischerweise 40 bis 80.
In der 8 sind ferner periphere Bodenbohrungen 2c,
d dargestellt, deren (nicht dargestellte) Filterrohrstränge
von den beiden Pumpschächten 1a, 1b ausgehen
und sich wiederum unter einem gewissen Winkel α bzw. γ ihrer
Mittelebenen Vd, Vc zu den Mittelebenen Va bzw. Vb nach außen
erstrecken. Die Winkel α und γ liegen bevorzugt
im Bereich 120°–180° und sind im Allgemeinen
stumpfe Winkel. Allerdings müssen die Filterrohrstränge,
zwischen denen dieser gestreckte oder stumpfe Winkel besteht, nicht
zwingend direkt einander benachbart sein; vielmehr können
weitere Filterrohrstränge zwischen diesen angeordnet sein.
Im dargestellten Fall einer stumpfwinkligen Anordnung kann als Grenzfläche
der beiden Filterkörperteile 4a, 4b jeweils
jene Fläche angesehen werden, die die Schnittgerade der beiden
Mittelvertikalebenen enthält.
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Die
stumpfwinklige Anordnung des gemeinsamen Filterkörpers
ist z. B. vorteilhaft, wenn Uferfiltrat eines gewundenen Wasserlaufs
erfasst werden soll, da in diesem Fall ein günstiger Abstand
zwischen Filterkörper und Wasserlauf eingehalten werden
kann. Der Abstandsbereich zwischen den verschiedenen Filterrohrsträngen
ist Teil des gemeinsamen Filterkörpers und dient auch der
Wasserfassung, da er auf Grund seiner Kiesfüllung die Fließrichtung
des Wassers hin zu wenigstens einem der Filterrohrstränge
beeinflusst. Andere Anwendungsfälle könnten beispielsweise
der Erhalt von in der Sichtlinie zwischen den Pumpschächten
befindlicher schätzenswerter Vegetation oder Architektur
sein. Der Abstand N beträgt typischerweise über ½D,
bevorzugt 1·D–4·D zwischen einander nächsten
Teilen der Filterrohre.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19516438
A1 [0004, 0014]