DE3734537A1 - Filterbrunnen - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Filterbrunnen,
bestehend aus wenigstens einem Hauptbohrloch, das eine Ver
rohrung mit einer Filterrohrstrecke aufweist, und aus dem
Hauptbohrloch zugeordneten Nebenbohrlöchern, die zumindest
im Bereich der wasserführenden Schicht mit Filterkies ge
füllt sind.
Bei Filterbrunnen dieser Art (DE-PS 23 59 231) werden
parallel zu einem eine Filterrohrstrecke aufweisenden Haupt
bohrloch Nebenbohrlöcher gesetzt, die mit Filterkies gefüllt
werden und den Fassungsraum des Brunnens bestimmen. Durch
die Anzahl und die Anordnung der Nebenbohrlöcher in bezug
auf die Grundwasserströmung kann somit der Filterbrunnen an
die jeweiligen Verhältnisse angepaßt werden. Die Filterkies
füllung der einzelnen sich überschneidenden Nebenbohrlöcher
bildet dabei ein zusammenhängendes, den Fassungsraum des
Brunnens ausfüllendes Filterbett, durch das das Grundwasser
zur Filterrohrstrecke der Verrohrung des Hauptbohrloches ge
langt, um über eine Pumpenanlage aus dem Hauptbohrloch ge
fördert zu werden. Nachteilig bei diesen bekannten Filter
brunnen ist, daß sich innerhalb des Filterbettes die Wasser
durchlässigkeit entweder durch eine Verlagerung des Filter
kieses oder ein Einschwemmen beispielsweise von Sand ver
ändern kann, was sich auf die Ergiebigkeit des Brunnens aus
wirkt. Da außerdem die Filterkiesfüllung der Nebenbohrlöcher
der Ausbildung einer größeren Wasserdurchlässigkeit des
Filterbettes in einer bevorzugten Richtung entgegensteht,
bleiben die Anpassungsmöglichkeiten an gegebene Grundwasser
verhältnisse beschränkt.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese
Mängel zu vermeiden und einen Filterbrunnen der eingangs ge
schilderten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß
innerhalb des Filterkiesbettes eine bevorzugte Wegigkeit für
das aus der weiterführenden Schicht in den Fassungsraum des
Brunnens gelangende Grundwasser auch über längere Betriebs
zeiten gewährleistet und damit eine hohe Ergiebigkeit des
Brunnens sichergestellt werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß
in der Filterkiesfüllung wenigstens eines Nebenbohrloches
zumindest ein Filterkörper mit einer gegenüber der Filter
kiesfüllung größeren Wasserdurchlässigkeit vorgesehen ist.
Durch den Einbau eines solchen Filterkörpers in die
Filterkiesfüllung eines Nebenbohrloches wird innerhalb der
Filterkiesfüllung dieses Nebenbohrloches aufgrund der höheren
Wasserdurchlässigkeit des Filterkörpers eine bevorzugte
Strömungsrichtung für das erfaßte Grundwasser erreicht, die
von der geometrischen Form des Filterkörpers und dessen
räumlicher Lage innerhalb des Nebenbohrloches abhängt. Damit
können in einfacher Weise die jeweiligen Strömungsverhält
nisse im Bereich des Fassungsraumes des Brunnens vorteil
haft berücksichtigt werden. Da außerdem die Filterkörper
ihre Form und ihren Aufbau unabhängig von Veränderungen
innerhalb der Filterkiesfüllung beibehalten, kann mit einer
gegebenen Wasserdurchlässigkeit in einer bevorzugten Rich
tung auch über längere Betriebszeiten gerechnet werden.
Weisen mehrere Nebenbohrlöcher, vorzugsweise alle
Bohrlöcher, solche Filterkörper auf, so kann innerhalb des
Fassungsraumes des Brunnens mit einfachen Mitteln eine ge
wünschte Wegigkeit von den Nebenbohrlöchern zum Hauptbohr
loch hin verwirklicht werden. Zu diesem Zweck brauchen die
Filterkörper in den einzelnen Nebenbohrlöchern lediglich
entlang des vorherbestimmbaren Strömungsweges niedergebracht
zu werden.
Eine besonders vorteilhafte Konstruktion ergibt sich
in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch, daß die Filter
körper hohl ausgebildet sind. Der Hohlraum der Filterkörper
erhöht deren Wasserdurchlässigkeit und bildet einen bevor
zugten Strömungsweg. Dies gilt insbesondere für rohrförmige
Filterkörper, die zu einem sich über die einzelnen Neben
bohrlöcher erstreckenden Strang zusammengesetzt werden
können. Rohrförmige Filterkörper haben außerdem den Vorteil
einer besonders einfachen Herstellung.
Sind die hohlen Filterkörper stirnseitig offen, so
muß verhindert werden, daß Filterkies in den Hohlraum ein
dringt und die Strömungsverhältnisse innerhalb des Filter
körpers beeinträchtigt. Zu diesem Zweck kann die offene
Stirnseite der hohlen Filterkörper durch ein Netz, Gitter
oder Sieb abgeschlossen werden.
Der Hohlraum der Filterkörper schafft aber auch zu
sätzlich die Möglichkeit, die Strömungsverhältnisse, die
Temperatur des einströmenden Grundwassers u. dgl. während
des Brunnenbetriebes festzustellen, wenn in den Hohlraum
wenigstens eines Filterkörpers ein aus dem jeweiligen Ne
benbohrloch geführtes Peilrohr mündet, durch das die Messun
gen durchgeführt werden können. Ein im Hohlraum eines Fil
terkörpers mündendes Peilrohr erlaubt aber auch eine nach
trägliche Entsandung des Brunnens, indem das Peilrohr an
eine Druckluftquelle angeschlossen wird, um mit Hilfe dieser
durch den Filterkörper gedrückten Druckluft nicht nur die
Filterkiesfüllung des Nebenbohrloches, sondern auch das um
gebende Gebirge zu entsanden. Die nach einer solchen Druck
luftbehandlung ausgeschwemmten Feinteile können dann dem
Brunnen über das Hauptbohrloch entnommen werden.
Im allgemeinen wird man mit Peilrohren für die Fil
terkörper der vom Hauptbohrloch entfernteren Nebenbohr
löcher das Auslangen finden, obwohl selbstverständlich auch
die an das Hauptbohrloch anschließenden Nebenbohrlöcher mit
solchen Peilrohren versehen werden können. Für die Beur
teilung eines Brunnens genügt es jedoch meist, die ungünsti
geren Verhältnisse in den äußeren Randbereichen des Fassungs
raumes zu kennen.
Bestehen die Filterkörper aus Metall oder Kunststoff,
so ergeben sich hinsichtlich der Festigkeit und bezüglich
des Peilrohranschlusses keine Schwierigkeiten. Werden die
Filterkörper jedoch beispielsweise aus gebundenem Quarzkies
mit einer entsprechend groben Körnung gefertigt, so
empfiehlt es sich, eine vorzugsweise gelochte oder
geschlitzte Armierung vorzusehen, die dann einen Schrauban
schluß für ein Peilrohr tragen kann. Die mit einem Peil
rohr zu verbindenen Filterkörper können mit dem Peilrohr in
das jeweilige Nebenbohrloch niedergebracht werden, nachdem
das Nebenbohrloch bis zur gewünschten Höhenlage des Filter
körpers verkiest wurde. Nach dem Einbringen des Filterkör
pers kann dann das Nebenbohrloch mit dem restlichen Filter
kies gefüllt werden.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand bei
spielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Filterbrunnen in einem
schematischen Vertikalschnitt, die
Fig. 2 bis 4 einen vereinfachten Horizontalschnitt durch
einen solchen Filterbrunnen mit einer unterschied
lichen Anordnung der Nebenbohrlöcher im Bereich der
Filterkörper,
Fig. 5 einen achsnormalen Schnitt eines rohrförmigen Filter
körpers in einem größeren Maßstab,
Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung einer Kon
struktionsvariante eines Filterkörpers,
Fig. 7 einen Filterkörper mit einem stirnseitigen Peilrohr
anschluß in einem Axialschnitt und
Fig. 8 eine Draufsicht auf den stirnseitigen Peilrohran
schluß des Filterkörpers nach Fig. 7.
Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, besteht der
dargestellte Filterbrunnen aus einem Hauptbohrloch 1 zur
Wasserentnahme mit einer Verrohrung 2, die in üblicher Weise
ein Sumpfrohr 3, eine Filterrohrstrecke 4 und ein Aufsatz
rohr 5 enthält. An dieses Hauptbohrloch 1 schließen sich
quer zur Hauptströmungsrichtung des Grundwassers beidseits
Nebenbohrlöcher 6 an, die nach einem Abteufen im Bereich
jener grundwasserführenden Schicht 7, die eine vorteilhafte
Wasserdurchlässigkeit und einen günstigen Kornaufbau auf
weist, mit Filterkörpern 8 ausgebaut werden. Diese Filter
körper 8 sind in eine Filterkiesfüllung 9 eingebettet und
besitzen eine erheblich größere Wasserdurchlässigkeit als
die Filterkiesfüllung 9. Durch die Filterkörper 8 wird daher
ein bevorzugter Strömungsweg zum Hauptbohrloch 1 für das aus
der weiterführenden Schicht 7 in das Filterkiesbett eindrin
gende Wasser gebildet, so daß die für die Ergiebigkeit des
Filterbrunnens jeweils günstigsten Bedingungen geschaffen
werden können.
Wie den Fig. 2 bis 4 entnommen werden kann, können
die einzelnen Nebenbohrlöcher 6 gegenüber dem Hauptbohrloch
1 bzw. bezüglich des jeweiligen Grundwasserstromes unter
schiedlich angeordnet werden. Um mit einer möglichst gerin
gen Anzahl von Nebenbohrlöchern 6 einen möglichst großen
Fassungsraum für den Brunnen sicherstellen zu können, über
schneiden sich allerdings die Nebenbohrlöcher 6 nicht. Durch
eine Entsandung der wasserführenden Schicht 7 im unmittel
baren Umgebungsbereich der Bohrlöcher 1 und 6 kann nämlich
dieser Bereich des gewachsenen Bodens in den Fassungsraum 10
des Brunnens mit einbezogen werden, wie dies in den Fig. 2
bis 4 strichpunktiert angedeutet ist. Diese Entsandung wird
vorteilhaft beim Abteufen jedes Bohrloches durch Schlitze
der Bohrrohre hindurch oder durch gesonderte Entsandungsrohre
nach dem Ziehen der Bohrrohre durchgeführt.
Um mit einfachen Mitteln eine bevorzugte Wegigkeit
für das unterirdische Wasser im Bereich des Fassungsraumes
10 zu erreichen, werden die Filterkörper 8 hohl ausgebildet
und bestehen vorzugsweise aus Rohrstücken, wie dies näher in
den Fig. 5 bis 8 dargestellt ist. Werden diese rohrförmigen
Filterkörper 8 liegend in die Nebenbohrlöcher 6 eingebracht,
so ergibt sich durch die aneinanderschließenden Filterkörper
8 im wesentlichen ein sich quer zu den Nebenbohrlöchern 6
erstreckender Rohrstrang, der zur Filterrohrstrecke 4 des
Hauptbohrloches 1 führt. Diese Anordnung der Filterkörper 8
ist jedoch keineswegs zwingend. Je nach den gegebenen Ver
hältnissen können die Filterkörper 8 auch in einer anderen
räumlichen Lage in die Nebenbohrlöcher 6 eingebracht werden,
wobei sich eine Lage mit vertikaler Rohrachse für bestimmte
Fälle besonders anbietet.
Der Hohlraum 11 der Filterkörper 8 stellt nicht nur
einen bevorzugten Strömungsweg für das in den Fassungsraum
10 des Brunnens eindringende Wasser sicher, sondern bietet
auch die Möglichkeit, Bohrlochmessungen bei laufendem
Brunnenbetrieb durchführen zu können. Zu diesem Zweck werden
die hohlen Filterkörper 8 vorzugsweise der vom Hauptbohr
loch 1 entfernteren Nebenbohrlöcher 6 an aus diesen Neben
bohrlöchern 6 herausgeführten Peilrohren 12 angeschlossen,
die im Hohlraum 11 der Filterkörper 8 münden. Über diese
Peilrohre können somit beispielsweise die Einströmgeschwin
digkeit oder die Grundwassertemperatur gemessen werden. Es
sind aber auch fernsehtechnische Untersuchungen möglich,
wodurch erstmalig der Grad einer allfälligen Versandung des
Brunnens schon vor dem eigentlichen Filterbereich erfaßt
werden kann.
Die an Peilrohre 12 angeschlossenen, hohlen Filter
körper 8 lassen aber auch eine nachträgliche Entsandung zu,
wenn über die Peilrohre 12 Druckluft in die Filterkörper 8
gedrückt wird. Die dabei gelösten und mit dem Wasser in das
Hauptbohrloch 1 geschwemmten Feinteilchen können dann über
die Verrohrung 2 des Hauptbohrloches 1 dem Brunnen ent
nommen werden.
Um zu verhindern, daß Filterkies aus der Bohrloch
füllung 6 in den Hohlraum 11 der Filterkörper 8 eindringt,
können die offenen Stirnseiten der Filterkörper 8 ent
sprechend den Fig. 5 und 6 mit einem Netz, einem Gitter oder
einem Sieb 13 abgedeckt werden.
Bestehen die Filterkörper 8 beispielsweise aus ge
bundenem Quarzkies, so ist es vorteilhaft, diese Filter
körper zu armieren, wobei die Armierung 14 zur Erhöhung der
Wasserdurchlässigkeit des Filterkörpers geschlitzt oder ge
locht ausgebildet sein soll. Diese Armierung kann in Form
von Schlitzbrückenfiltersegmenten vorgenommen werden, wie
dies in Fig. 5 dargestellt ist. An Stelle dieser Schlitz
brückenfiltersegmente in Form einer Halbschale können auch
entsprechend den Fig. 6 bis 8 gelochte U-Profile eingesetzt
werden. Diese Armierungen 14 eignen sich vorteilhaft zur
Halterung eines Schraubanschlusses 15 für ein Peilrohr, weil
dieser aus einer Mutter od. dgl. bestehende Schraubanschluß
mit der Armierung einfach, z. B. durch eine Schweißung,
verbunden werden kann.
Bei einer vertikalen Anordnung der rohrartigen Fil
terkörper 8 bedarf es für den Peilrohranschluß eines die
offene Stirnseite des Filterkörpers 8 abschließenden Deckels
16, der zugleich den Hohlraum 11 vor dem Eindringen von
Filterkies bewahrt. Dieser Deckel 16 wird wiederum mit der
Armierung 14 verbunden, wie dies in den Fig. 7 und 8 ange
deutet ist.
Die Filterkiesfüllungen 9 der Nebenbohrlöcher 6
können wie die Filterkiesfüllung des Hauptbohrloches 1 mit
einem Sandpolster 17 abgedeckt werden, an den sich nach oben
eine Abdichtung 18, beispielsweise aus Beton, anschließt.
Der den Brunnenabschlußkopf 19 aufnehmende Brunnenvorschacht
20 stützt sich dabei auf dieser Abdichtung 18 ab.
Claims (9)
1. Filterbrunnen, bestehend aus wenigstens einem Haupt
bohrloch, das eine Verrohrung mit einer Filterrohrstrecke
aufweist, und aus dem Hauptbohrloch zugeordneten Nebenbohr
löchern, die zumindest im Bereich der wasserführenden
Schicht mit Filterkies gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Filterkiesfüllung (9) wenigstens eines Neben
bohrloches (6) zumindest ein Filterkörper (8) mit einer
gegenüber der Filterkiesfüllung (9) größeren Wasserdurch
lässigkeit vorgesehen ist.
2. Filterbrunnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Nebenbohrlöcher (6), vorzugsweise alle Neben
bohrlöcher (6), Filterkörper (8) aufweisen.
3. Filterbrunnen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Filterkörper (8) hohl ausgebildet
sind.
4. Filterbrunnen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß die Filterkörper (8) rohrförmig ausgebildet sind.
5. Filterbrunnen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die offenen Stirnseiten der rohrförmigen Filter
körper (8) durch ein Netz, Gitter oder Sieb (13) abge
schlossen sind.
6. Filterbrunnen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß in dem Hohlraum (11) wenigstens eines Filter
körpers (8) ein aus dem jeweiligen Nebenbohrloch (6) ge
führtes Peilrohr (12) mündet.
7. Filterbrunnen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Filterkörper (8) zumindest in den Nebenbohr
löchern (6) mit dem größten Abstand vom Hauptbohrloch (1) an
je ein Peilrohr (12) angeschlossen sind.
8. Filterbrunnen nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkörper (8) eine vor
zugsweise gelochte oder geschlitzte Armierung (14) auf
weisen.
9. Filterbrunnen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß die Armierung (14) der Filterkörper (8) einen
Schraubanschluß (13) für ein Peilrohr (12) trägt.
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