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"Transfusionsbrunnen" Die Erfindung betrifft einen Transfusionsbrunnen
zum Umschichten von Grundwaser bei durch eine undurchlässige Sperrschicht getrenntem
oberen Grundwasserhorizont und unteren Grundwasserhorizont, mit gegen die Sperrschicht
mittels Außendichtung abgedichtetem Brunnenrohr und darin angeordneter Förderpumpe,
welche an ein mittels Innendichtung gegen das Brunnenrohr abgedichtetes Pumpentragrohr
angeschlossen ist.
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Die bekannten Brunnenkonstruktionen und Betriebsweisen dienen entweder
als Wassergewinnungsanlagen zur Grundwasserförderung oder als Grundwasserabsenkungsanlagen,
wo durch die Förderung von Grundwasser der natürliche Wasserspiegel abgesenkt wird,
oder als Infiltrationsbrunnen, bei dem der Untergrund als Vorfluter für abzuleitendes
Wasser benutzt wird.
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Insbesondere bei Grundwasserabsenkungsanlagen wird der örtliche Grundwasserhaushalt
durch die abgepumpten Wassermengen und durch den abgesenkten Wasserspiegel beeinflußt.
Es ist bekannt, da die Wassergewinnungsrechte benachbarter Brunnenbetreiber durch
den bei einer Grundwasserabsenkungsanlage zwangsläufig abgesenkten Wasserspiegel
gestört werden können. Bei Grundwasserabsenkungsanlagen, die innerhalb geschlossener
Ortschaften durchgeführt werden müssen, wird zudem das Kanalnetz und in den meisten
Fällen auch die Kläranlage erheblich durch das aus der Wasserhaltung geförderte
Wasser belastet.
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Durch den steigenden Wasserbedarf bei gleichzeitiger Zunahme des Verschmutzungsgrades
nach dem Gebrauch oder Verbrauch kommt dem Grundwasser immer größere Bedeutung zu.
Bei einer Grundwasserabsenkungsanlage wird, außer dem oben beschriebenen Eingriff
in den Wasserhaushalt, zusätzlich das Grundwasser durch die Einleitung und Mischung
mit den Oberflächen- und Abwässern als wichtiges Lebensmittel unbrauchbar bzw. müssen
für die Wiederaufbereitung in den Kläranlagen Kosten aufgewendet werden, die ein
Mehrfaches der Kosten für die Grundwasserabsenkungsanlage ausmachen können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transfusionsbrunnen
zu schaffen, bei welchem der Wasserhaushalt infolge
Grundwasserabsenkung
bzw. Grundwasserentspannung so wenig wie möglich gestört und Grundwasserentzug (als
Teil des Trinkwasserreservoirs) auf ein Mindestmaß beschränkt wird.
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Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem Transfusionsbrunnen der
eingangs beschriebenen Art dadurch, daß das Brunnenrohr durch die Außen- und Innendichtung
im Bereich der Sperrschicht in ein Absenkteil und ein Infiltrationsteil unterteilt
ist und die Förderpumpe bei Absenkung des Wasserspiegels des oberen Grundwasserhorizontes
daraus Grundwasser in den unteren Grundwasserhorizont fördert und bei Absenkung
des Wasserspiegels des unteren Grundwasserhorizontes daraus Grundwasser in den oberen
Grundwasserhorizont fördert. - Nach Lehre der Erfindung erfolgt also die Grundwasserabsenkung
oder -entspannung bei natürlichen - oder auch künstlich geschaffenen - Grundwasserhorizonten
durch Transfusion des Grundwassers aus dem betreffenden Grundwasserhorizont in einen
darüber oder darunter liegenden Horizont, d.h. das Grundwasser wird praktisch nicht
zu Tage gefördert, sondern lediglich umgeschichtet, so daß der Grundwasserhaushalt
erhalten bleibt. Dabei kann das Absenkteil, welches im Grundwasserhorizont der gewünschten
Absenkungs-bzw. Entspannungszone liegt, sowohl im Gravitationsverfahren als auch
nach dem Vakuumverfahren betrieben werden. Das Infiltrationsteil arbeitet mittels
Uberdruckinfiltration. Grundzusätzlich kann das Infiltrationsteil je nach Lage der
Grundwasserhorizonte bzw. deren Wasserspiegel auch über Aufstau nach Gravitationsbedingungen
arbeiten.
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Weitere erfindungswesentliche Merkmale sind im folgenden aufgeführt.
So empfiehlt die Erfindung nach bevorzugter AusfUhrungsform,
daß
bei Absenkung des Wasserspiegels des oberen Grundwasserhorizontes die Förderpumpe
im Bereich der Sperrschicht oberhalb der Innendichtung angeordnet und der Austrittsstutzen
der Förderpumpe von der Innendichtung umgeben ist, sowie in das-in diesem Fall -
unten liegende Infiltrationsteil mündet.
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Im Bereich der Sperrschicht wird also zwischen den beiden Grundwasserhorizonten
zur Erzielung der Absenkung eine Grundwassertransfusion in den unten liegenden Grundwasserhorizont
derart vorgenommen, daß über die Förderpumpe der Infiltrationsdruck zur Einleitung
des Grundwassers in den unten liegenden Grundwasserhorizont aufgebaut wird. Dabei
ist nach weiterer Lehre der Erfindung das Pumpentragrohr als Überlaufrohr mit ggf.
Überdruckventil ausgebildet und dazu an seinem unteren Ende ebenfalls von der Innendichtung
umgeben und mündet in den Infiltrationsteil. - Nach anderer Ausführungsform der
Erfindung der ebenfalls besondere Bedeutung zukommt, ist vorgesehen, daß bei Absenkung
des Wasserspiegels des unteren Grundwasserhorizontes die Förderpumpe im Bereich
des unteren Endes des Brunnenrohres angeordnet und das Pumpentragrohr als von der
Innendichtung umgebene Steigleitung mit in dem obenliegenden Infiltrationsteil vorgesehenem
Sieb- und/oder Filterabschnitt ausgebildet ist. In diesem Fall erfolgt also die
Infiltration in den höhergelegenen Grundwasserhorizont, und zwar ebenfalls mittels
Uberdruckinfiltration. Grundsätzlich kann aber auch hier die Infiltration in den
höhergelegenen Grundwasserhorizont durch Aufstau und Abfluß im Gravitationsverfahren
erfolgen, insbesondere dann, wenn der ungestörte Wasserspiegel in diesen Grundwasserhorizonten
niedriger als die Hohen der Grundwasserhorizonte bzw. der betreffenden Schichten
sind. Absenkung des Grundwassers oder Entspannung in tiefen Grundwasserhorizonten
ist
z.B . bei U-Bahn- und Abwasserkanalbauten erforderlich. Erfindungsgemäß ist die
Steigleitung im Bereich der Geländeoberkante als Überlaufleitung mit ggf. Überdruckventil
ausgebildet und das Brunnenrohr an seinem oberen Ende mit einem druckdichten Brunnenkopf
abgedichtet. Dadurch sind die Druckverhältnisse in den einzelnen Grundwasserhorizonten
des erfindungsgemäßen Transfusionsbrunnens genau kontrollierbar und meßbar. Grundsätzlich
kann auch bei Absenkung des Wasser spiegels in dem unten liegenden Horizont und
Transfusion in den höher gelegenen Horizont nach dem Gravitations- oder Vakuumverfahren
gearbeitet werden. Für das Vakuumverfahren sieht die Erfindung vor, daß zusätzlich
ein in den unten liegenden Absenkteil mündendes Be- und Entlüftungsrohr vorgesehen
und im Bereich der Sperrschicht von einer eigenen Innendichtung umgeben ist. Die
Innendichtungen sind als Dichtplatten, z.B.
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Stahlplatten mit Gummidichtungen für die Dichtzonen ausgeführt.
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Die durch die Erfindung erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin
zu sehen, daß ein Transfusionsbrunnen verwirklicht wird, bei dessen Einsatz der
Wasserhaushalt durch Grundwasserabsenkung oder Grundwasserentspannung so wenig wie
möglich gestört und der sonst erforderliche Grundwasserentzug auf ein Mindestmaß
beschränkt wird, was insbesondere deshalb von Bedeutung ist, weil das Grundwasser
Teil des Trinkwasserreservoirs ist. Arbeitet man mit dem erfindungsgemäßen Transfusionsbrunnen,
so wird das Grundwasser praktisch nicht zu Tage gefördert, sondern es erfolgt lediglich
eine Umschichtung des Grundwassers welches dadurch dem Grundwasserhaushalt erhalten
bleibt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung näher erläutert;
es zeigen in schematischer
Darstellung: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Transfusionsbrunnen für die Absenkung
des Wasserspiegels eines oben liegenden Grundwasserhorizontes und Transfusion des
entzogenen Grundwassers in den unten liegenden Grundwasserhorizont, Fig. 2 den Gegenstand
nach Fig. 1 für umgekehrte Grundwasserumschichtung.
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In den Figuren ist ein Transfusionsbrunnen 1 zum Umschichten von Grundwasser
bei durch eine undurchlässige Sperrschicht 2 getrenntem oberen Grundwasserhorizont
3 und unteren Grundwasserhorizont 4 dargestellt. Dieser Transfusionsbrunnen 1 weist
ein gegen die Sperrschicht 2 mittels Außendichtung 5 abgedichtetes Brunnenrohr 6
und eine darin angeordnete Förderpumpe 7 auf, welche an ein mittels Innendichtung
8 gegen das Brunnenrohr 6 abgedichtetes Pumpentragrohr 9 angeschlossen ist. Das
Brunnenrohr 6 ist durch die Außen- und Innendichtung 5, 8 im Bereich der Sperrschicht
2 in ein Absenkteil 10 und ein Infiltrationsteil 11 unterteilt. Nach Fig. 1 liegt
das Absenkteil 10 in dem oberen Grundwasserhorizont 3 und das Infiltrationsteil
11 in dem unteren Grundwasserhorizont 4, Fig. 2 zeigt die Umkehrung. Entsprechend
fördert die Förderpumpe 7 bei Absenkung des Wasserspiegels 12 des oberen Grundwasserhorizontes
3 daraus Grundwasser in den unteren Grundwasserhorizont 4 oder bei Absenkung des
Wasserspiegels 13 des unteren Grundwasserhorizontes 4 daraus Grundwasser in den
oberen Grundwasserhorizont 3, was durch Pfeile angedeutet worden ist. - Bei Absenkung
des Wasserspiegels 12 des oberen Grundwasserhorizontes 3 ist die Förderpumpe 7 im
Bereich der Sperrschicht 2 oberhalb der Innendichtung
8 angeordnet
und der Austrittsstutzen 14 der Förderpumpe 7 von der Innendichtung 8 umgeben und
mündet in das unten liegende Infiltrationsteil 11. Das Pumpentragrohr 9 ist in diesem
Fall als Uberlaufrohr mit ggf. Überdruckventil 15 augebildet und dazu an seinem
unteren Ende ebenfalls von der Innendichtung 8 umgeben und mündet in den Infiltrationsteil
11. - Bei Absenkung des Wasserspiegels 13 des unterenGrundwasserhorizontes 4 ist
die Förderpumpe 7 im Bereich des unteren Endes des Brunnenrohres 6 angeordnet, während
das Pumpentragrohr 9 als von der Innendichtung 8 umgebene Steig leitung mit in dem
oben liegenden Infiltrationsteil 11 vorgesehenem Sieb- und/oder Filterabschnitt
16 ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Steigleitung im Bereich der Geländeoberkante
als Uberlaufleitung mit ggf. Überdruckventil 15 ausgebildet und das Brunnenrohr
6 an seinem oberen Ende mittels eines druckdichten Brunnenkopfs 17 abgedichtet.
Zusätzlich kann ein in das unten liegende Absenkteil 10 mündendes Be- und Entlüftungsrohr
18 vorgesehen sein, welches im Bereich der Sperrschicht 2 von einer eigenen Innendichtung
19 umgeben ist. Zur Durchführung des Vakuumverfahrens wird das obere Ende des Rohres
an eine Saugpumpe angeschlossen, so daß es die Funktion des Entlüftungsrohres erfüllt.
Die Innendichtungen 8, 19 bestehend aus Dichtplatten, z.B. Stahlplatten mit Gummidichtungen
für Druckzonen.