DE2318102C3 - Brunnen zum Umschichten von Grundwasser aus einem Grundwasserhorizont in einen durch eine undurchlässige Sperrschicht davon getrennten zweiten Grundwasserhorizont - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Brunnen zum Umschichten von Grundwasser aus einem Grundwasserhorizont in einen durch eine undurchlässige Sperrschicht davon getrennten zweiten Grundwasserhorizont mit gegen die Sperrschicht abgedichtetem Brunnenrohr, das durch eine Innendichtung im Bereich der Sperrschicht in ein Absenkteil und ein Infiltrationsteil unterteilt ist und mit einer Einrichtung versehen ist, die die Zuführung des in das Absenkteil zufließenden Grundwassers in das Infiltrationsteil ermöglicht.

Es sind Brunnenkonstruktionen und Betriebsweisen bekannt, die entweder als Wassergewinnungsanlagen zur Grundwasserförderung oder als Grundwasserabsenkungsanlagen dienen, 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.

Insbesondere bei Grundwasserabsenkungsanlagen wird der örtliche Grundwasserhaushalt durch die abgepumpten Wassermengen und durch den abgesenkten Wasserspiegel beeinflußt Es ist bekannt, daß 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

ίο 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

is 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.

Es ist bereits ein Brunnen für die Entnahme von Grundwasser bei durch eine undurchlässige Sperrschicht getrenntem oberem Grundwasserhorizont und unterem Grundwasserhorizont mit gegen die Sperrschicht abgedichtetem Brunnenrohr und darin angeordneter Förderpumpe bekannt. Die Förderpumpe ist an ein mittels Innendichtung gegen das Brunnenrohr abgedichtetes Pumpentragrohr angeschlossen, wobei das Pumpentragrohr jedoch nicht lediglich Tragfunktion, sondern darüber hinaus die Funktion eines Entnahmerohres erfüllt. Das Brunnenrohr ist in zwei Teile unterteilt, wäh;end die Förderpumpe bei Absenkung des Wasserspiegels entweder aus dem oberen Grundwasserhorizont oder aus nachfolgenden unteren Grundwasserhorizonten Grundwasser fördert, und zwar eben durch tlas Pumpentragrohr. Es handelt sich bei dieser bekannten Konstruktion in Strenge um einen Saugbrunnen für Grundwasserabsenkungen, wobei zwecks gesonderter Entwässerung einzelner durch undurchlässige Lagen voneinander getrennter wasserführender Bodenschichten in dem Brunnenrohr außer einer unterhalb des Pumpentragrohres angeordneten beweglichen Verschlußscheibe ein ähnlicher Verschluß auch oberhalb der Wasserentnahmestelle angeordnet sein kann, durch den das Pumpentragrohr hindurchführt. — Hier findet also keine Unterteilung des Brunnenrohres in einen -nerseits Absenkteil und einen andererseits Infiltrationsteil im Bereich der Sperrschicht statt. Hinzu kommt, daß die Förderpumpe bei Absenkung des Wasserspiegels stets nur aus den einzelnen Grundwasserhorizonten nach oben und damit abfördert. Insoweit findet eine Umschichtung des Grundwassers nicht statt, erfolgt also keine Transfusion des Grundwassers aus dem betreffenden Grundwasserhorizont in einen darüber oder darunter liegenden Horizont. Im Ergebnis bleibt der Grundwasserhaushalt nicht erhalten (DE-PS 4 61 685).
Ferner kennt man ein Verfahren zur Erhöhung des Grundwasserstandes im Erdbereich, wobei den grundwasserführenden Schichten Wasser durch Brunnen unmittelbar zugeführt wird. Dabei sind mehrere Brunnen in einem vorgegebenen Abstand um eine Baustelle mit Grundwasserabsenkung herum angeordnet, wobei das Wasser dem unter einer Baugrube mit Grundwasserabsenkung liegenden Erdreich zugeführt wird. Dadurch soll verhindert werden, daß sich die für die Baugrube unerläßliche Giundwasserabsenkung über

einen Kranz von Brunnen hinaus ungünstig bemerkbar macht. Auf diese Weise will man das Aufsteigen von Salzwasser verhindern. Das Problem der Umschichtung von Grundwasser aus verschiedenen Grundwasserhorizonten in höher oder darunter liegende Grundwasserhorizonte zur Aufrechterhaltung des Trinkwasserreservoirs ist in Strenge nicht angesprochen. Tatsächlich ist eine Brunnen- und Pumps'ation verwirklicht, die außerordentlich bauaufwendig ist und daher auf engem Raum praktisch nicht eingesetzt werden kann (DE-PS 3 79 492/

Die gleichen Nachteile weist ein anderer bekannter Brunnen auf, bei dem zwar eine Grundwasserumschichtung erfolgt, stets jedoch nur eine Umschichtung von einem oberen Grundwasserhorizont in einen unteren Grundwasserhorizont und nicht auch umgekehrt Bei der bekannten Ausführungsform wird mit von einem gleichsam Brunnenschacht ausgehenden horizontalen Sammel- und Verteilerrohren gearbeitet, welche sich in den verschiedenen Grundwasserhorizonten befinden. Ob die Grundwasserumschichtung tatsächlich gelingt, hängt bei dieser bekannten Brunnenkonstruktion im wesentlichen von den natürlichen Druckverhältnissen und dem bloßen Schwerkrafteinfluß ab. Tatsächlich findet eine Grundwasserumschichtung nur statt, wenn das Grundwasser eines oberen Grundwasserhorizonts in einen unteren Grundwasserhorizont abfließt. Die Umkehrung ist ausgeschlossen (FR-PS 7 79 7 78).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Brunnen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei welchem der Wasserhaushalt infolge Grundwasserabsenkung bzw. Grundwasserentspannung so wenig wie möglich gestört und Grundwasserentzug — als Teil des Trinkwasserreservoirs — auf eine Mindestmaß beschränkt wird.

Diese Aufgabe löst die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Brunnen dadurch, daß eine Förderpumpe im Absenkteil angeordnet ist und ihre Druckleitung durch die Innendichtung hindurchgeführt ist und in das Infiltrationsteil mündet. — Nach Lehre der Erfindung erfolgt Grundwasserabsenkung oder -entspannung bei natürlichen — oder auch bei 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 Absenkteii, welches im Grundwasserhorizont der gewünschten Absenkungs- bzw. Entspannungszone liegt, sowohl im Gravitationsverfahren als auch nach dem Vakuumverfahren betrieben werden. Das Infiltrationsteil arbeitet miuels Überdruckinfiltration. Grundsätzlich kann das Infiltrationsteil je nach Lage der Grundwasserhorizonte bzw. deren Wasserspiegel auch über Aufstau nach Gravitationsbedingungen arbeiten.

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 G rundwasserentspannung 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.

Weitere Ausgestaltungen des Brunnens gemäß der Erfindung sind in den nachgeordneten Ansprüchen enthalten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer zwei Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher e-läutert; es zeigt in schematischer Darstellung

F i g. 1 einen Brunnen gemäß der Erfindung für die Absenkung des Wasserspiegels eines oben liegenden Grundwasserhorizonts und Zuführung des entzogenen Grundwassers in den darunter liegenden Grundwasserhorizont und

Fig.2 einen entsprechenden Brunnen für die Umschichtung des Grundwassers in umgekehrter Richtung.

In den Figuren ist ein Brunnen 1 zum Umschichten von Grundwasser bei durch eine undurchlässige Sperrschicht 2 getrenntem oberem Grundwasserhorizont 3 und unterem Grundwasserhorizont 4 dargestellt. Der Brunnen 1 weist ein gegen die Sperrschicht 2 mittels einer Außendichtung 5 abgedichtetes Brunnenrohr 6 und eine darin angeordnete Förderpumpe 7 auf, welche an ein mittels einer 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 H in dem unteren Grundwasserhorizont 4, Fig. 2 zeigt die Umkehrung. Entsprechung fördert die Förderpumpe 7 bei Absenkung des Wasserspiegels 12 des oberen Grundwasserhorizontes 3 daraus Grundwasser in den unteren Grundwasserhorizont 4 oder Absenkung des Wasserspiegels 13 des unteren Grundwasserhorizonts 4 daraus Grundwasser in den oberen Grundwasserhorizont 3, was durch Pfeile angedeutet worden ist. — Bei Absenkung des Wasserspiegels 12 des oberen Grundwasserhorizonts 3 (Fig. I) ist die Förderpumpe 7 im Bereich der Sperrschicht 2 oberhalb der Innendichtung 8 angeordnet, und ihre Druckleitung ist als Austrittsstutzen 14 von der Innendichtung 8 umgeben und mündet in das unten liegende Infiltrationsteil 11. Das Pumpentragrohr 9 ist in diesem Fall als Überlaufrohr, ggf. mit Überdruckventil 15, ausgebildet und dazu an seinem unteren Ende ebenfalls von der Innendichtung 8 umgeben und mündet in das Infiltrationsteil 11. — Bei Absenkung des Wasserspiegels 13 des unteren Grundwasserhorizonts 4 (Fig.2) ist die Förderpumpe 7 im Bereich des unteren Endes des Brunnenrohres 6 angeordnet, während das Pumpentragrohr 9 als von der Innendichtung 8 umgebene Druckleitung mit einem in dem oben liegenden Infiltrationsteil 11 vorgesehenen Sieb- und/oder Filterabschnitt 16 ausgebildet ist. In diesem Fall ist das Pumpentragrohr im Bereich der Geländeoberkante als Überlaufleitung, ggf. mit Überdruckventil 15, ausgebildet und das Brunnenrohr 6 an seinem oberen Ende mittels eines druckdichten Brunnenkopfes 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 Entlüftungsrohres 18 an eine Saugpumpe angeschlossen. Die Innendichtungen 8, 19 bestehend aus Dichtplatten, z. B. Stahlplatten mit Gummidichtungen für Druckzonen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Brunnen zum Umschichten von Grundwasser aus einem Grundwasserhorizont in einen durch eine undurchlässige Sperrschicht davon getrennten zweiten Grundwasserhorizont mit gegen die Sperrschicht abgedichtetem Brunnenrohr, das durch eine Innendichtung im Bereich der Sperrschicht in ein Absenkteil und ein Infilirationsteil unterteilt ist und mit einer Einrichtung versehen ist, die die Zuführung des in das Absenkteil zufließenden Grundwassers in das Infiltrationsteil ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Förderpumpe im Absenkteil (10) angeordnet ist und ihre Druckleitung durch die Innendichtung (8) hindurchgeführt ist und in das Infiltrationsteil (I I) mündet.

2. Brunnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pumpentragrohr (9) als Überlaufrohr, ggf. mit Überdruckventil (15), ausgebildet und an seinem unteren Ende ebenfalls von der Innendichtung (8) umgeben ist und in das Infiltrationsteil (11) mündet.

3. Brunnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Absenkung des Wasserspiegels (13) des unteren Grundwasserhorizontes (4) die Förderpumpe (7) im Bereich des unteren Endes des Brunnenrohres (6) angeordnet und das Pumpentragrohr (9) als von der Innendichtung (8) umgebene Druckleitung mit in dem oben liegenden Infiltrationsteil (11) vorgesehenem Sieb- und/oder Filterabschnitt (16) ausgebildet ist.

4. Brunnen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpentragrohr (9) im Bereich der Geländeoberkante als Überlaufleitung, ggf. mit Überdruckventil (15), ausgebildet und das Brunnenrohr (6) an seinem oberen" Ende mittels eines druckdichten Brunnenkopfs (17) abgedichtet ist.

5. Transfusionsbrunnen nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein in das unten liegende Absenkteil (10) mündendes Be- und Entlüftungsrohr (18) vorgesehen und im Bereich der Sperrschicht (2) von einer eigenen Innendichtung (19) umgeben ist.