DE2631581A1 - Verfahren zur abstellung des sandeinzuges aus dem absenkungsbereich des bohrbrunnens - Google Patents

Verfahren zur abstellung des sandeinzuges aus dem absenkungsbereich des bohrbrunnens

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DE2631581A1
DE2631581A1 DE19762631581 DE2631581A DE2631581A1 DE 2631581 A1 DE2631581 A1 DE 2631581A1 DE 19762631581 DE19762631581 DE 19762631581 DE 2631581 A DE2631581 A DE 2631581A DE 2631581 A1 DE2631581 A1 DE 2631581A1
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Leonhard Fink
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E03WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03BINSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/06Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from underground
    • E03B3/08Obtaining and confining water by means of wells
    • E03B3/15Keeping wells in good condition, e.g. by cleaning, repairing, regenerating; Maintaining or enlarging the capacity of wells or water-bearing layers

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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

  • Verfahren zur Abstellung des Sandeinzuges
  • aus dem Aflsenkungsbereich des Bohrbrunnens.
  • Der isohrrunnen, soweit dieser zum Zwecke der Wassergewinnung aus der Erde vorbestimmt ist, wie z.B. zur Bewässerung von grossen anbauflächen landwirtschaftlicher Art und dies vorwiegend in üDerseeischen Ländern, oder zur Wasserversorgung von Gemeinden und Industrie, unterliegt Betriebsbestimmungen, von denen seine Wirtschaftlichkeit Desonders dann abhängig ist, wenn dieser Brunnen eine anhaltende Sandführung des Wassers zeigt bohrbrunnen für landwirtschaftliche Flächenbewässerungen mus sen vorwiegend mehrere Monate hintereinander in Betrieb gehalten werden. Die Sandführung dieser Brunnen kann gemäss der Patentanmeldung in den verschiedensten Ländern der Erde durch eine Steuerung des Saugstromes ( P 24 01 327.225 vom 25.9.75 ) behoben werden. Dies ist dadurch möglich, weil die Förderpumpen in diesen Brunnen, meist mit stationären Dieselmotoren angetriebene vom Anfang bis zur Erreichung des Beharrungszustan des sehr langsam angefahren werden. Die Absenkung des Wasserspiegels bei geringer Anfangsleistung der Pumpe vom ruhenden Wasserspiegel ab bis zur Erreichung des Beharrungezustandes und somit vorgesehener Gesamtleistung der Pumpe vollzieht sich sehr langsam, wobei das aus den wasserftilirenden Sanden in den brunnen einziehende Wasser mit geringer Pliessgeschwindigkeit kaum noch eine Schleppkraft hat, welche den Feinsand mit dem in das Brunneninnere einziehende Wasser bringt.
  • Im Entnahmebereich wird die Wassereinzugsgeschwindigkeit mtttels der Steuerung bestimmt und diese ist entsprechend der Fördermenge der Pumpe, aber auch der Körnung der wasserftifirenden Sande angepasst. Ist bei einem Bohrbrunnen mit eingebauter Förderpumpe nach langsamer Anlaufzeit die Grenze erreicht, bei welcher die Förderleistung der Pumpe und die maximale Absenkung konstant bleibt, wird dieser Brunnen selbst bei monatelanger Betriebszeit nur noch sandfreies Wasser liefern.
  • bei Brunnen mit periodischen Schaltungen der Pumpe konnte bisher nicht für eine sandfreie Wasserförderung garantiert werden, selbst wenn dieser Brunnen mit einer genau berechneten Steuerung versehen wurde. Der Sandeinzug in diese Brunnen erfolgt aus dem Absenkungsbereich, wenn das Wasser selbst nach dem Einbau einer Steuerung immer noch sandfährend bleibt.
  • Diese Steuerung erfasst nur den Tiefenbereich der wasserführenden Schichten in der Länge der Steuerung. Der kbsenkungsbereich wird von dieser nicht erfasst.
  • Zur Abstellung des Sandeinzuges aus dem Absenkungsbereich sind physikalische, wie auch geologische Grundsätze zu berücksichtigen, welche sich teils durch die Arbeitsweise der Pumpe, teils aber auch durch die kapillare Beschaffenheit des Wasserleiters im Absenkungsbereich ergeben.
  • Beim Einschalten der Förderpumpe fällt zunächst die sich im Inneren des Brunnens befindliche Wassersäule vom ruhenden Wasserspiegel sehr schnell ab, während gleichzeitig ausserhalb des Brunnens unmittelbar um die Brunnenfilter herum das Wasser dem Brunnenzuu viel langsamer in Bewegung gerät. Die Sandvorlagerung um die Kies- oder Sandschüttung, welche die Brunnenfilter umgibt, wird mit zunehmender Schleppkraft des Wassers beweglich und kann durch die Kies- oder Sandschüttung, aber auch durch die Filterschlitze hindurch in zunehmender Menge von oben in das Brunneninnere gelangen.
  • Ausserhalb der Kies- oder Sandschüttung vollzieht sich die Absenkung des Wasserspiegels wesentlich langsamer, als im Brunneninneren und es entsteht dadurch eine beachtliche Sickerstrecke. In der Vollziehung der Absenkung nimmt diese ausserhalb des Brunnens an Reichweite zu und die Absenkungskurve wird zunehmend flacher. Der Sandgehalt im Wasser nimmt mengenmässig langsam ab, aber durch die turbulente Wasserbewegung, die ausserhalb des Brunnens eine Bildung einer filternden Vorschicht vor der Kies- oddr Sandschüttung nicht zulässt, kann auch die Sandfuhrung des Wassers aus diesen Bereich nicht gänzlich unterbunden werden.
  • Ob beim Ausbau des Brunnens die Körnung der Schüttung zu gross gewählt wurde, oder ob man den oberen Wasserleiter besser mit Vollrohren auszubauen unterliess, kann nachträglich kaum mehr festgestellt werden. Viele Fehler unterlaufen schon bei der Entnahme der Bohrproben während der Bohrarbeiten, wie bekannt.
  • Der Charakteristik der Pumpe entsprechend muss die beim Anlauf der Pumpe im Brunnen stehende Wassersäule, wie bisher, ungehindert nach unten abfallen können, denn dadurch wird der Wassereinzug aus den tieferen Bereichen des Brunnens möglich. Die Pumpe wird anfangs von der abfallenden Wassermenge im Inneren des Brunnens die Wasserförderung aufnehmen und durch das so entstehende Fehlen des Gegendruckes kann das Wasser aus den anderen Bereichen in den Brunnen einziehen. Dieser gleitende Übergang vom Anfang der Absenkung zur Aufnahme des Wassers von der Pumpe aus den weiteren Wassereinzugsbereichen in den Brunnen kann keine Änderung erfahren. Es kann also nur der Wassereinzug im Absenkungsbereich derart abgefangen werden, dass dadurch diese Absenkung allein der kapillaren Leistung des Wasserleiters im Absenkungsbereich entspricht. Die Wasserbewegung in diesem Bereich muss unter d e r Grenze gehalten werden, bei der sich die Schleppkraft des Wassers sandbewegend gestaltet.
  • Die Trennung zwiaahan dem .~assereinsug aus dem bsenkurigSbe reich mit der Wirkung zur Behebung der Schleppkraft des Wassers einerseits und dem Abfall der Wassersäule im Inneren des Brunnens beim Anlauf der Pumpe anderseits ist durch den Einbau eines Einsatzrohres, gemäss der Erfindung, gegeben.
  • Dieses Einsatzrohr aus PVC- oder anderem, geeigneten Material muss bei unterwasserpumpen im Brunnen, deren Förderleitungen fast durchwegs mit Flanschenverbindungen ausgerüstet sind* im Innendurchmesser derart bemessen sein, dass die im Brunnen anstehende Niassersäule vom ruhenden Fasserspiegel ab sich beim Einschalten der Pumpe ungehindert absenken kann. Bei Viellenpumpen, deren Steigleitungen nur Muffenverbindungen aufweisen, ist das wesentlich einfacher.
  • Durch dieses Verfahren, gemäss der Erfindung, wird Förderpumpe und Brunnen zu einer harmonischen Arbeitseinheit, welche schon durch die Anwendung einer Saugstromsteuerung einen Teilfortschritt auf diesem Gebiete erfuhr.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung in ihrer Anwendung und T~irkung im Vergleich zum bisherigen Stand der Technik, vtie folgt, erläutert: Fig. 1 der Zeichnung zeigt einen dohrbrunnen, ausgebaut mit Filtern 1 und Vollrohre 2, mit eingebauter Förderpumpe 3 und diese in Verbindung mit einer Steuerung 4, gemäss der bereits bekannten Patentanmeldung.
  • Die Linie A zeigt den ruhenden N4viasserspiegel, Linie B die max.
  • Absenkung bei einer anzunehmenden Fördermenge der Pumpe 3, die sich innerhalb des Steuerzylinders 5 der Saugstromsteuerung 4 befindet. Die Massersäule im Inneren des Brunnens von A bis Ji ist während der Absenkung abgefallen und das Wasser aus dem Absenkungsoereich fällt mit steiler Kurve dem Brunnen zu ab.
  • Die Schleppkraft des Wassers bringt des Sand in das Brunneninnere und die Sandfuhrung des Wassers hält selbst nach Erreichung der max. Absenkung an. beim Abschalten der Pumpe steigt die abgefallene Wassersäule anfangs schnell an und verlangsamt dann zunehmend den Auftrieb, bis die Höhe des ruhenden ixasserspiegels erreicht ist. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder Schaltung der Pumpe.
  • Fig. 2 der Zeichnung zeigt einen Brunnen in gleicher Abmessung, wie Figo 1, jedoch ausgerüstet mit einem Einsatzrohr 6, gemäss der Anwendung der Erfindung.
  • Beispiel: Der Brunnen ist mit Vollrohre 2 von Brunnenoberkante 7 bis zum ruhenden Viasserspiegel A ausgebaut und nachfolgend diese Vollrohre mit Brunnenfiltern 1 bis zur Brunnensohle 8 verbunden. In diesen beiden Brunnen nach Fig. 1 und 2 ist jeweils eine Förderpumpe 3 eingebaut, welche mit einem Steuerzylinder 5, zugehörig zur Saugstromsteuerung 4, umgeben ist. Förderleistung der Pumpe ca. 40 l/s.
  • Das Einsatzrohr 6, am oberen und unteren Ende offen, steht mit dem oberen Ende 9 überhalb dem ruhenden Wasserspiegel und mit dem unteren Ende 10 unter der Marke der max. Absenkung. Dieses Einsatzrohr 6 kann entweder an der Steigleitung der Pumpe 11, oder am oberen Ende der Vollrohre 7 des Brunnens befestigt werden. Ist der Innendurchmesser der Brunnenfilter mit 300 mm bemessen, so erhält das Einsatzrohr 6 einen Aussendurchmesser von beispielsweise 280 mm. Dieses Einsatzrohr wird aussen mit Führungen 12 zur Sicherung eines gleichmässigen Abstandes zum Brunnenfilter 1 versehen. Dieser freie Raum 13 nimmt während der zu as s Vliasserspiegelabsenkung das Wasser aus dem Absenkungsbereich 15 auf, bildet aber infolge der Raumenge einen Teilwiderstand, der ein Schnellerwerden der Wasserbewegung vom Aussenrand der Kies- oder Sandschüttung 16 bis zur Wandung des Einsatzrohres nicht zulässt. Die Kurve der Absenkung wird dadurch flacher, die Wasserbewegung verlangsamt, sodass keine Schleppkraftbildung mehr aufkommen kann. Der Sandeinzug aus dem Absenkungsbereich wird damit behoben und auch das Zustandekommen einer Sickerstrecke ist dadurch weitgehendst ausgeschaltet. Wenn der Aussendurchmesser des Einsatzrohres infolge begrenzter Normen von Rohrgrössen kleiner genommen werden muss und dies auch der Flanschendurchmesser der Steigrohre der Pumpe noch zulässt, so kann am unteren Ende 9 des Einsatzrohres ein entsprechend starker Streifen mit abgerundeten Kanten angesetzt werden.
  • Zur sandfreien Wasserförderung aus den tieferen Bereichen des Brunnens ist an der Unterwasserpunpe eine Saugstromsteuerung 4 angeschlossen, deren Arbeitsweise und Wirkung bereits bekannt ist.
  • Fig. 3 der Zeichnung veranschaulicht ein Einsatzrohr 6, gemäss der Verfahrensanwendung für den Einbau in einen Bohrbrunnen, in welchem eine Unterwasserpumpe montiert ist.
  • Die einzelnen Baulängen dieser Rohre sind von der Ausfahrt~ höhe des Einbaugerätes abhängig. Die Wandstärke dieser Rohre müssen sich nach dem freien Raum 13 nach Fig. 2 richten, der zwischen den Flanschen 16 der Steigleitung der Pumpe und der Innenwandung der Brunnenfilter vorhanden ist.Bei Unterwasserpumpen im Brunnen sind Muffenverbindungen für diese Rohre ungeeignet. Der Zusammenbau dieser Rohre 18 und 19 kann bei Stahlrohre entweder durch Zusammenschweissen der Stösse erfolgen, oder, wenn der freie Raum es zulässt, mittels eines Innennippels 10, der mit einem Rohrende fest verbunden ist.
  • Die Aussenwandung dieses Einsatzrohres soll möglichst glatt sein, um keine Sandanhaftungen oder Versandungsbildungen entstehen können.
  • Bei Wellenpumpen im Brunnen, deren Steigleitungen keine Flanschen, sondern Muffenverbindungen haben, wird die Aussenwandung des Einsatzrohres glatt gehalten und eine Innenmuffe dient der Rohrverbindung.
  • Lee r;e i te

Claims (5)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1.Verfahren zur Anwendung eines Einsatzrohres im Bohrbrunnen zur Abwendung der Sandführung des Wassers aus dem Absenkungsbereich im oberen Wasserleiter, dadurch gekennzeichnet, dass der begrenzte Raum zwischen dem Brunnenfilter und der Aussenwandung dieses Rohres die Wasserbewegung aus den wasserführenden Sanden ohne Veränderung der Fliessgeschwindigkeit bis in das Brunneninnere steuert.
  2. 2.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wassereinzug aus dem Absenkungsbereich durch das Einsatzrohr von der abfallenden Wassersäule im Brunneninneren beim Anfahren der Pumpe getrennt wird.
  3. 3.Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Einsatzrohr die sonst übliche Turbulenz des Wassers von der Aussenglenze der Schüttung ab bis in das Innere des Brunnens ausgeschaltet wird.
  4. 4.Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch den gesteuerten Wassereinzug aus dem obsenkungsbereich das in den Brunnen einziehende Wasser keine Schleppkraft mehr hat, welche bisher die Sandführung des Wassers aus diesem Wasserleiter bewirkte.
  5. 5.Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, und 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Einsatzrohr im Brunnen einerseits und durch den Einbau einer Saugstromsteuerung die Arbeitsweise der Pumpe anderseits, Pumpe und brunnen eine harmonische Arbeitseinheit bilden.
DE19762631581 1976-07-14 1976-07-14 Verfahren zur abstellung des sandeinzuges aus dem absenkungsbereich des bohrbrunnens Withdrawn DE2631581A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015000336A1 (de) * 2015-01-10 2016-07-14 Andrea Wils tiefsaugende Vakuumrohrpumpen System Werner Wils

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102015000336A1 (de) * 2015-01-10 2016-07-14 Andrea Wils tiefsaugende Vakuumrohrpumpen System Werner Wils

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