DE4326361C1 - Method and device for determining the permeability of soil formations, especially for base sealing of landfills and/or for covering landfills - Google Patents
Method and device for determining the permeability of soil formations, especially for base sealing of landfills and/or for covering landfillsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Durchlässigkeit von Bodenformationen, insbesondere von Deponiebasisabdichtungen und/oder von Deponieabdeckungen.The invention relates to a method for determining the permeability of soil formations, in particular of landfill base seals and / or landfill covers.
Als Bodenformation ist eine im wesentlichen homogene Bodenschicht oder ein Verbund aus mehreren, übereinander angeordneten, unteschiedlichen Bodenschichten bezeichnet. Dabei besteht zumindest eine Bodenschicht aus einem Abdichtungsboden. Die Durchlässigkeit einer Bodenformation ist durch den Durchlässigkeitsbeiwert charakterisierbar. Der Durchlässigkeitsbeiwert ist definierbar als die Filtergeschwindigkeit dividiert durch das hydraulische Gefälle. Die Filtergeschwindigkeit ist der Volumenstrom dividiert durch die senkrecht zur Fließrichtung durchflossene Fläche. Das hydraulische Gefälle ergibt sich durch Division des hydraulischen Höhenunterschiedes durch die durchströmte Länge. Aus dem gesagten ergibt sich für den Durchlässigkeitsbeiwert die Dimension m/s. Es sind auch Durchlässigkeitsbeiwerte für Stoffströme, beispielsweise in Mol/s oder kg/s, anstelle von Volumenströmen definierbar. Dann haben die Durchlässigkeitsbeiwerte die Dimension Mol/(s×m²) bzw. kg/(s×m²). Während Durchlässigkeitsbeiwerte, welche auf der Basis eines Volumenstromes definiert sind, besonders geeignet sind, um die Wasser-Durchlässigkeit von Bodenformationen zu charakterisieren, eignen sich Durchlässigkeitsbeiwerte, welche auf der Basis eines Stoffstromes definiert sind, für die Charakterisierung des Durchlässigkeitsverhaltens von Bodenformationen gegenüber beispielsweise im Wasser enthaltenen Schadstoffen. Aufgrund von Ab- bzw. Adsorptionsvorgängen und Desorptionsvorgängen ist nämlich eine Bodenformation gegenüber Schadstoffen oft weniger durchlässig als gegenüber Wasser. Ein Vergleich ist möglich, wenn der Volumenstrom des Wassers in den korrespondierenden Stoffstrom des Wassers umgerechnet und eingesetzt wird. Deponiebasisabdichtungen sind Bodenformationen mit geringen Durchlässigkeitsbeiwerten, die in der Regel künstlich hergestellt werden und meist von wannenförmigen Aufbau sind. Hierauf werden die zu deponierenden Güter aufgeschüttelt, wobei die in den Gütern enthaltenen Schadstoffe die Deponiebasisabdichtung praktisch nicht durchdringen können. Ist die Deponie vollständig aufgefüllt, so kann sie mit einer Deponieabdeckung versehen werden, die ebenfalls geringe Durchlässigkeitsbeiwerte aufweist. Im Ergebnis sind die deponierten Güter praktisch dicht eingeschlossen und können keine Umweltbelastung verursachen. Die Erfindung ist auch bei Deponiezwischenabdichtungen anwendbar.As a ground formation is an im essentially homogeneous soil layer or a composite of several different superimposed, different soil layers called. At least one floor layer consists of a sealing floor. The permeability of a soil formation is due to the Permeability coefficient can be characterized. The permeability coefficient is definable as the filter speed divided by the hydraulic Gradient. The filter speed is the volume flow divided by the area flowed through perpendicular to the flow direction. The hydraulic Slope is obtained by dividing the hydraulic height difference through the flowed length. From what has been said results for the Permeability coefficient the dimension m / s. They are also permeability factors for material flows, for example in mol / s or kg / s, definable instead of volume flows. Then have the permeability coefficients the dimension mol / (s × m²) or kg / (s × m²). While Permeability coefficients, which are based on a volume flow are particularly suitable for permeability to water of soil formations are suitable Permeability coefficients, which are defined on the basis of a material flow are used to characterize the permeability behavior of Soil formations compared to, for example, contained in water Pollutants. Due to absorption and adsorption processes and Desorption processes are opposed to a soil formation Pollutants are often less permeable than to water. A comparison is possible if the volume flow of the water in the corresponding water flow and is used. Landfill base seals are soil formations with low permeability coefficients, which are usually manufactured artificially and are mostly of tub-shaped construction. On this the goods to be deposited are shaken, the ones in the goods contain pollutants practically not the landfill base seal can penetrate. If the landfill is completely filled, it can be provided with a landfill cover, which is also low Has permeability coefficients. As a result, those are deposited Goods are enclosed practically tightly and cannot cause any environmental pollution cause. The invention is also applicable to intermediate landfill seals applicable.
Aus DE 88 16 208 U1 ist ein Verfahren zur Bestimmung der Durchlässigkeit von Bodenformationen bekannt, wobei aus der zu untersuchenden Bodenformation eine Bodenprobe ausgehoben oder ausgebohrt wird und wobei diese Bodenprobe in einem Labor Durchströmungsexperimenten unterworfen wird. Hierzu wird im Labor aus der Bodenprobe zunächst ein Bodenprobenkörper mit definierter Höhe und definiertem Querschnitt geformt. Dieser Bodenprobenkörper wird dann ummantelt und gegenüber der Ummantelung abgedichtet. Der ummantelte Bodenprobenkörper wird schließlich in einer Meßapparatur, beispielsweise einer Triaxialzelle, dem eigentlichen Durchströmungsexperiment mit zuvor entlüftetem Wasser unterworfen, wobei im wesentlichen die Filtergeschwindigkeit (bzw. Volumenstromdichte) bei einem hydraulischen Gefälle gemessen wird, welches dem hydraulischen Gefälle in der Bodenformation angenähert ist. Diese Durchströmungsexperimente im Labor sind im einzelnen beispielsweise in der DIN 18.130, Teil 1, November 1989, beschrieben.DE 88 16 208 U1 describes a method for determining the permeability known from soil formations, being from the soil formation to be examined a soil sample is dug or drilled and where this soil sample is subjected to flow experiments in a laboratory becomes. To do this, the soil sample is first used in the laboratory Soil specimens with a defined height and cross-section shaped. This soil specimen is then encased and opposite the casing sealed. The encased soil specimen is finally in a measuring apparatus, for example a triaxial cell, the actual flow experiment with previously deaerated water subject, the filter speed (or Volume flow density) is measured on a hydraulic gradient, which approximates the hydraulic gradient in the ground formation is. These flow-through experiments in the laboratory are, for example, in detail in DIN 18.130, Part 1, November 1989.
Das insofern bekannte Verfahren ist nicht nur sehr aufwendig und teuer, sondern kann auch aufgrund der mannigfaltigen an der Bodenprobe vorgenommenen Manipulationen zu verfälschten Durchlässigkeitsbeiwerten führen. Sollen an einer Bodenformation mehrere Messungen in zeitlichen Abständen durchgeführt werden, wie es beispielsweise für Deponiebasisabdichtungen wünschenswert wäre, um die dauernde Dichtheit der Deponie zu gewährleisten, so muß der oben beschriebene aufwendige Vorgang zudem jedesmal insgesamt wiederholt werden. Ferner muß dann auch nach bzw. bei jeder Probennahme die Bodenformation wieder gemäß den Anforderungen verfüllt und abgedichtet werden.The method known in this respect is not only very complex and expensive, but can also be done due to the varied on the soil sample Manipulation of adulterated permeability factors to lead. If several measurements are to be carried out in chronological order on a soil formation Intervals are carried out, such as for landfill base seals would be desirable to ensure the permanent tightness of the To ensure landfill, the complex described above must The process can also be repeated every time. Furthermore, must then the soil formation again after or with each sampling filled and sealed in accordance with the requirements.
Aus US 3407607 und DD 265966 A5 ist es bekannt, Lysimeter in wasserdurchlässigen Böden zu verteilen und mit den Lysimetern gesammeltes Wasser in Behältern aufzusammeln. Diese Behälter sind in einer zentralen Grube (US 3407607) oder in einem Kellerraum (DD 265966 A5) angeordnet. From US 3407607 and DD 265966 A5 it is known to use lysimeters in water-permeable Distribute soils and collect with the lysimeters Collect water in containers. These containers are in a central one Pit (US 3407607) or arranged in a basement (DD 265966 A5).
Dies ist nicht nur aufwendig sondern stört zudem die ursprünglichen Bodenverhältnisse in erheblichem Maße. Ferner ist beiden Dokumenten nicht zu entnehmen, wie zuverlässige Durchlässigkeitsbeiwerte für die Böden bestimmbar sind.This is not only complex but also disrupts the original one Soil conditions to a considerable extent. Furthermore, both documents not to be seen how reliable permeability coefficients for the soils are determinable.
Aus DE 35 05 687 C2 und DE 42 13 585 A1 sind Vorrichtungen bekannt, die Lecks in Abdichtungen detektieren. Gemäß DE 35 05 687 C2 ist eine Kontrollschicht zwischen zwei Abdichtungsschichten eingerichtet, wobei in der Kontrollschicht Sammelleitungen eingebracht sind. Sobald die obere Abdichtungsschicht undicht wird, gelangt Wasser durch die Sammelleitungen in einen Sammelschacht oder Tunnel, der regelmäßig auf anfallendes Wasser inspiziert wird. Gemäß DE 42 13 585 A1 sind beidseitig einer Abdichtung Sensorschläuche angeordnet, die bei einer Undichtigkeit Warnsignale hervorrufen. Beiden Vorrichtungen ist gemeinsam, daß lediglich bereits erfolgte Durchbrüche durch Abdichtungen feststellbar sind. Durchlässigkeitsbeiwerte sind nicht bestimmbar.Devices are known from DE 35 05 687 C2 and DE 42 13 585 A1 Detect leaks in seals. According to DE 35 05 687 C2 is one Control layer set up between two sealing layers, collecting lines being introduced into the control layer. As soon as the upper sealing layer leaks, water gets into it through the collecting lines into a collecting shaft or tunnel, the is regularly inspected for water. According to DE 42 13 585 A1 Sensor hoses are arranged on both sides of a seal cause warning signals of a leak. Both devices has in common that only breakthroughs through seals have already occurred are noticeable. Permeability coefficients are not determinable.
Aus DE 42 07 692 C1 ist es bekannt, durch Beaufschlagung eines Brunnens mit Vakuum die Durchlässigkeit von Grundwasser führenden Schichten zu bestimmen. Hierbei werden die ursprünglichen Bodenverhältnissen in erheblichem Maße gestört, da dieses Verfahren eine lokale Anhebung des Grundwasserspiegels bewirkt. Zudem sind Durchlässigkeitsbeiwerte nicht Grundwasser führender Schichten nicht bestimmbar.From DE 42 07 692 C1 it is known to act on a well with vacuum the permeability of layers carrying groundwater to determine. Here, the original soil conditions significantly disturbed because this procedure is a local raise of the water table. There are also permeability factors Layers not carrying groundwater cannot be determined.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung der Durchlässigkeit von Bodenformationen anzugeben, mit welchem zuverlässigere Durchlässigkeitsbeiwert-Bestimmungen bei geringerem Aufwand und geringeren Kosten, insbesondere wiederholte Bestimmungen der Durchlässigkeitsbeiwerte praktisch ohne zusätzlichen Aufwand durchführbar sind. The invention has for its object a method for determination to indicate the permeability of ground formations, with which more reliable Permeability coefficient determinations with less effort and lower costs, especially repeated provisions of the Permeability coefficients can be carried out practically without additional effort are.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen im Anspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 10 gelöst.The task is accomplished through a process with the Features in claim 1 and by a Device with the features in claim 10 solved.
Gemäß der Erfindung wird zumindest eine, die Bodenformation zumindest teilweise durchspannende Sickerwassersammelvorrichtung, welche mit einem Zentralrohr, Sickerwassersammelblechen und diesen zugeordneten Sickerwasserprobenbehältern ausgestattet ist, in die Bodenformation eingebaut wobei mittels der Sickerwassersammelbleche Sickerwasser aus in verschiedenen Höhen angeordneten Entnahmebereichen der Bodenformation gesammelt wird, wobei das gesammelte Sickerwasser dem Zentralrohr zugeführt wird, wobei das Sickerwasser in den den Sickerwassersammelblechen zugeordneten Sickerwasserpobenbehältern als Sickerwasserpoben aufgefangen wird, und wobei die in den Sickerwasserprobenbehältern aufgefangenen Sickerwasserproben analysiert werden und die Analysenwerte miteinander korreliert werden unter Berücksichtigung der Höhen der Entnahmebereich sowie der Dauer der Probenahme. Als Sickerwasser wird Wasser bezeichnet, das unter Wirkung der Schwerkraft mit zumindest einer vertikalen Strömungskomponente durch die Bodenformation strömt. Ein Sickerwassersammelblech ist ein Blech oder eine Platte, beispielsweise aus Edelstahl oder Kunststoff, mit welchem in einer definierten, im wesentlichen horizontalen Querschnittsfläche der Bodenformation, dem Entnahmebereich, Sickerwasser sammelbar und abführbar ist. Das Sammeln des Sickerwassers erfolgt dabei kontinuierlich. Der Verfahrensschritt der Analyse erfolgt dagegen diskontinierlich in bestimmten Zeitabständen, welche mindestens die Dauer der Probenahme betragen, und kann neben der Bestimmung des Volumens der Sickerwasserproben auch die qualitative und quantitative chemische Analyse und/oder die physikalische Analyse umfassen. Beispiele hierfür sind Leitfähigkeitsmessungen, pH-Messungen und quantitative Bestimmung organischer Substanzen wie chlorierte Kohlenwasserstoffe oder Aromaten oder anorganischer Substanzen wie Schwermetalle. Jeder Sickerwasserprobe, und somit ihren Analysenwerten ist eine Höhe des Entnahmebereiches und eine Dauer der Probenahme zugeordnet. Mit diesen Größen lassen sich ohne weiteres beispielsweise die Durchlässigkeitsbeiwerte berechnen und somit die Durchlässigkeit der Bodenformation bestimmen. According to the invention at least one that spans the ground formation at least partially Seepage water collecting device, which with a central pipe, seepage water collecting plates and leachate sample containers assigned to them is built into the ground formation whereby seepage water from in Removal areas of the soil formation arranged at different heights is collected, the collected leachate to the Central pipe is supplied, the leachate in the leachate collecting plates assigned leachate water tanks as Leachate is collected, and being in the leachate sample containers collected leachate samples analyzed and the analysis values are correlated with each other under Taking into account the heights of the removal area and the duration of the Sampling. Leachate is water that acts gravity with at least one vertical flow component flows through the ground formation. A leachate collector is a sheet or plate, for example made of stainless steel or plastic, with which in a defined, essentially horizontal cross-sectional area of the soil formation, the extraction area, Leachate can be collected and discharged. Collecting the Leachate takes place continuously. The procedural step of Analysis, on the other hand, is carried out discontinuously at certain time intervals, which are at least the duration of the sampling, and can be the qualitative determination of the volume of the leachate samples and quantitative chemical analysis and / or physical Include analysis. Examples of this are conductivity measurements, pH measurements and quantitative determination of organic substances such as chlorinated hydrocarbons or aromatics or inorganic substances like heavy metals. Every leachate sample, and thus their analysis values is a height of the extraction area and assigned a duration of sampling. With these The permeability coefficients can easily be measured, for example calculate and thus the permeability of the soil formation determine.
Die Erfindung nutzt die Erkenntnis, daß in-situ-Messungen in der Regel zuverlässigere Werte ergeben als Laborexperimente. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt Messungen, ohne daß die Beschaffenheit der Bodenformation oberhalb der Entnahmebereiche verändert wird. Hierdurch geben die erhaltenen Werte die tatsächlichen Verhältnisse in der Bodenformation wesentlich besser wieder als Laborexperimente an der Bodenformation entnommenen und aufbereiteten Bodenproben. Auch ist es ohne weiteres möglich, wiederholt Messungen vorzunehmen und somit die Langzeitstabilität der Durchlässigkeit der Bodenformation zu beobachten. Für wiederholte Messungen ist es im wesentlichen lediglich erforderlich, Analysen der wiederholt aufgefangenen Sickerwasserproben vorzunehmen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere die Lagerzeitstabilität der Durchlässigkeit von Deponiebasisabdichtungen beobachtet und im Laufe der Zeit möglicherweise auftretende Undichtigkeiten frühzeitig erkannt und behoben werden, ohne daß es zu einer Beeinträchtigung der Umwelt durch aus der Deponie ausströmende Schadstoffe kommt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch vorteilhaft zur Bestimmung und Kontrolle der Durchlässigkeit von Bodenformationen genutzt werden, welche zur basisseitigen Abdichtung von Anpflanzungen, beispielsweise in Wüstengebieten, angebracht sind.The invention uses the knowledge that in-situ measurements are usually more reliable values result than laboratory experiments. The invention The method allows measurements without changing the nature of the Soil formation above the extraction areas is changed. Hereby give the values obtained the actual conditions in the Soil formation much better again than laboratory experiments on the Soil formation taken and prepared soil samples. Is too it is readily possible to take repeated measurements and thus the long-term stability of the permeability of the soil formation observe. For repeated measurements it is essentially only required analyzes of the repeatedly collected Leachate tests. With the invention Processes can in particular improve the storage stability of the permeability observed from landfill base seals and over time possible leaks are detected early and be remedied without harming the environment comes from pollutants escaping from the landfill. The However, the method according to the invention can also advantageously be used for determination and control the permeability of soil formations which are used for the basic sealing of plantings, for example in desert areas.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Sickerwassersammelvorrichtung im Zuge der Aufschüttung der Bodenformation in die Bodenformation eingebaut. Alternativ hierzu kann in eine bereits eingerichtete Bodenformation ein Loch eingebracht, die Sickerwassersammelvorrichtung in das Loch eingesetzt und verbleibende Hohlräume zwischen der Bodenformation und der Sickerwassersammelvorrichtung verfüllt und abgedichtet werden. Eine besonders zuverlässige Abdichtung ist beispielsweise mit Bentonit einrichtbar.In a preferred embodiment of the invention, the Leachate collecting device in the course of the filling up of the soil formation built into the ground formation. Alternatively, one can already established soil formation, a hole, the leachate collecting device inserted into the hole and remaining voids between the soil formation and the leachate collecting device be filled and sealed. A particularly reliable one Sealing can be set up with bentonite, for example.
In einer vorteilhaften Ausführungsform wird das Sickerwasser über geneigte, mit Abdeckungen versehene, wannenförmige Sickerwasserprobenleitungen von den Sickerwassersammelblechen zum Zentralrohr geführt. Solchermaßen ausgebildete Sickerwasserprobenleitungen sind einerseits sehr flach und gewährleisten andererseits, daß kein störendes Sickerwasser aus anderen Bereichen als den Entnahmebereichen in die Sickerwasserproben gelangt. In an advantageous embodiment, the leachate is over inclined, covered, trough-shaped leachate sample lines from the leachate collecting plates to the central pipe guided. Leachate sample lines designed in this way are on the one hand very flat and on the other hand ensure that no annoying Leachate from areas other than the withdrawal areas in the Seepage water samples.
Bei einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform werden Sickerwassersammelbleche mit zumindest einer auf dem Sickerwassersammelblech aufliegenden oder von dem Sickerwassersammelblech beabstandeten Vliesschicht verwendet. Durch diese Maßnahme wird die Ableitung des mit den Sickerwassersammelblechen gesammelten Sickerwassers verbessert.In a further preferred embodiment Leachate collecting plates with at least one on the leachate collecting plate lying on or from the leachate collecting plate spaced nonwoven layer used. This measure will Derivation of the collected with the leachate collecting plates Leachate improved.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Sickerwasser durch die Wandung des Zentralrohres hindurchgeleitet und in innerhalb des Zentralrohres angeordneten Sickerwasserprobebehältern aufgefangen. Alternativ hierzu kann das Sickerwasser in außen an dem Zentralrohr angeordneten Sickerwasserprobenbehältern aufgefangen werden, wobei die Sickerwasserprobenbehälter mit dem Zenralrohr verbunden sind. Bei der letztgenannten Ausführungsform versteht sich, daß die Sickerwasserprobenbehälter bzw. die darin enthaltenen Sickerwasserproben von dem Inneren des Zentralrohres aus handhabbar sind.In a further embodiment of the invention Seepage water passed through the wall of the central pipe and in seepage water sample containers arranged within the central pipe caught. Alternatively, the leachate can be on the outside Central pipe arranged leachate sample containers collected the seepage water sample container with the central pipe are connected. In the latter embodiment, it goes without saying that that the leachate sample container or the contained therein Leachate samples can be handled from the inside of the central pipe are.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung werden die in den Sickerwasserprobenbehältern aufgefangenen Sickerwasserproben über das Zentralrohr der Sickerwassersammelvorrichtung entnommen und dann analysiert. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden jedoch die in den Sickerwasserprobenbehältern aufgefangenen Sickerwasserproben in der Sickerwassersammelvorrichtung automatisch analysiert, wobei die Analysenwerte über elektrische Leitungen oder mittels Funksignalen aus der Sickerwassersammelvorrichtung heraus zu einer Auswertevorrichtung übertragen werden. Die zuletzt genannte Ausführungsform erlaubt einen vollautomatischen Betrieb über einen längeren Zeitraum, ohne daß Eingriffe durch Bedienpersonen erforderlich sind. Es versteht sich dabei, daß die Sickerwasserprobenbehälter hierbei auch automatisch entleert werden.In a particularly simple embodiment of the invention the leachate samples collected in the leachate sample containers removed via the central pipe of the leachate collecting device and then analyzed. In a particularly advantageous embodiment of the invention, however, are those in the leachate sample containers collected seepage water samples in the Leachate collection device automatically analyzed, the analysis values via electrical cables or by means of radio signals from the Leachate collection device out to an evaluation device be transmitted. The last-mentioned embodiment allows one fully automatic operation over a longer period of time without any intervention are required by operators. It goes without saying that the seepage water sample container is also emptied automatically become.
Selbstverständlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, mehrere Sickerwassersammelvorrichtungen lateral in der Bodenformation zu verteilen. Neben einer verbesserten Kontrolle der Durchlässigkeit der Bodenformation ist es dann auch möglich, eventuelle laterale Sickerwasserströme zu erfassen und auszuwerten. Of course, it is also within the scope of the invention to have several Distribute seepage water collection devices laterally in the soil formation. In addition to an improved control of the permeability of the soil formation it is then also possible to prevent any lateral seepage water flows to record and evaluate.
Gemäß der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestimmung der Durchlässigkeit von Bodenformationen, insbesondere von Deponiebasisabdichtungen und/oder von Deponieabdeckungen, mit zumindest einer in die Bodenformation eingebauten Sickerwassersammelvorrichtung, welche ein Zentralrohr, Sickerwassersammelbleche zum Sammeln von Sickerwasser und diesen zugeordneten Sickerwasserprobenbehältern zum Auffangen von Sickerwasserproben aufweist, und mit zumindest einer Analysenvorrichtung zur Analyse der aufgefangenen Sickerwasserproben, wobei die Sickerwassersammelbleche mit Abstand von dem Zentralrohr und in verschiedenen horizontalen Ebenen der Bodenformation angeordnet sind, wobei die Sickerwassersammelbleche mit den ihnen zugeordneten Sickerwasserprobenbehältern über Sickerwasserprobenleitungen verbunden sind, und wobei die Sickerwasserprobenbehälter bei der Wandung des Zentralrohres angeordnet sind, ausgestattet.According to the invention is a device for Determination of the permeability of soil formations, in particular of landfill base seals and / or landfill covers, with at least one leachate collecting device installed in the soil formation, which a central pipe, seepage water collecting plates for collecting leachate and assigned leachate sample containers for collecting seepage water samples, and with at least one analysis device for analyzing the collected Leachate samples, with the leachate collecting plates at a distance from the central tube and in different horizontal planes of the Soil formation are arranged, the leachate collecting plates with the seepage water sample containers assigned to them Leachate sample lines are connected, and being the Leachate water sample container arranged at the wall of the central pipe are equipped.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Patentansprüchen 11 bis 23 angegeben.Advantageous further developments of the device according to the invention are shown in claims 11 to 23 indicated.
Im folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand von lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnungen ausführlicher erläutert. Es zeigt in schematischer Darstellung:The process according to the invention and the Device according to the invention using only one embodiment illustrative drawings explained in more detail. It shows in schematic representation:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung der Durchlässigkeit einer Bodenformation, Fig. 1 is a side view of a device according to the invention for determining the permeability of a ground formation,
Fig. 2 eine Aufsicht des Gegenstandes der Fig. 1 und Fig. 2 is a plan view of the subject of Fig. 1 and
Fig. 3 eine Detailansicht des Gegenstandes der Fig. 1. Fig. 3 is a detail view of the object in FIG. 1.
In der Fig. 1 erkennt man eine Bodenformation 1, welche in mehreren Schichten aufgeschüttet wurde. Dabei bestehen die verschiedenen Schichten aus gleichartigen Böden mit derselben, innerhalb vorgegebener Grenzen liegenden bodenmechanischen Qualität. In die Bodenformation 1 eingebaut ist zumindest eine Sickerwassersammelvorrichtung 2 mit einem Zentralrohr 3, Sickerwassersammelblechen 4 zum Sammeln von Sickerwasser und diesen zugeordneten Sickerwasserprobenbehälter 5 zum Auffangen von Sickerwasserproben. Aus einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 1 und 2 erkennt man insbesondere im einzelnen eine vorteilhafte räumliche Anordnung der Sickerwassersammelbleche 4. Die Sickerwasserprobenbehälter 5 sind bei der Wandung 8 des Zentralrohres 3 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Analysenvorrichtung 6 zur Analyse der aufgefangenen Sickerwasserproben eingerichtet, welche aus einer an den Sickerwasserprobenbehältern 5 angebrachten Skala 6 besteht. Mit Hilfe der Skalen 6 lassen sich die Volumina der in einem bestimmten Zeitintervall gesammelten Sickerwasserproben bestimmen. Durch vergleichende Betrachtung der Fig. 1 und 2 erkennt man, daß die Sickerwasserprobenbleche 4 mit Abstand von dem Zentralrohr 3 und in verschiedenen horizontalen Ebenen der Bodenformation 1 angeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel ist jeder Schicht der Bodenformation 1 ein Sickerwassersammelblech 4 zugeordnet. Jedes Sickerwassersammelblech 4 ist mit dem ihm zugeordneten Sickerwasserprobenbehälter 5 über eine Sickerwasserprobenleitung 7 verbunden. Die Sickerwasserprobenbehälter 5 sind in dem Zentralrohr 3 angeordnet, wobei die Sickerwasserprobenleitungen 7 durch die Wandung 8 des Zentralrohres 3 hindurchgeführt sind, wobei die Sickerwasserprobenleitungen 7 an der Wandung 8 des Zentralrohres 3 beweglich gelagert sind und wobei die Sickerwasserprobenleitungen 7 mit der Zentralrohrwandung durch Dichtungen 9 dicht verbunden sind. Das Zentralrohr 3 besteht aus High Density Polyethylen (HDPE) und weist auf seiner Außenfläche eine in Richtung der Zentralrohrachse verlaufende Riffelstruktur 14 auf, welche aus Gründen der Übersichtlichkeit nur in Fig. 3 gezeichnet ist. Eine solche Riffelstruktur 14 gewährleistet eine besonders gute Einbindung und Abdichtung zwischen Zentralrohr 3 und Bodenformation 1, insbesondere in vertikaler Richtung. Alternativ zu der Riffelstruktur der Außenfläche können an der Außenfläche des Zentralrohres 3 umlaufende Rippen angeordnet sein, welche sich in horizontalen Ebenen erstrecken. In der Fig. 1 erkennt man ferner, daß das Zentralrohr 3 aus mehreren Formteilen 3a, 3b zusammengesetzt ist. Der Fig. 3 ist entnehmbar, daß die Sickerwassersammelbleche 4 zumindest einen hochstehenden Rand 10 aufweisen. Die Sickerwassersammelbleche 4 sind so geneigt, daß gesammeltes Sickerwasser auf den Sickerwassersammelblechen 4 zu den zugeordneten Sickerwasserprobenleitungen 7 hin abfließen kann. Hierfür sind Neigungen der Sickerwassersammelblechen 4 (gegenüber einer oder beiden horizontalen Raumrichtungen) von 1‰ bis 1%, vorzugsweise zwischen 3‰ und 8‰ ausreichend. Es versteht sich, daß die hochstehenden Ränder 10 der Sickerwassersammelbleche 4 so angeordnet sind, daß gesammeltes Sickerwasser nicht von dem Sickerwassersammelblech 4 in die Bodenformation 1 abfließen kann. Man erkennt in der Fig. 3 weiterhin, daß die Sickerwasserprobenleitungen 7 so geneigt sind, daß das gesammelte Sickerwasser zu den Sickerwasserprobenbehälter 5 hin abfließen kann. Die Neigung des Sickerwasserprobenleitungen 7 kann zwischen 1‰ und 5%, vorzugsweise zwischen 1‰ und 1% liegen. Die Pfeile in der Fig. 3 deuten die Fließrichtung des gesammelten Sickerwasser an. Die Sickerwasserprobenleitungen 7 sind als wannenförmige Leitungsbleche mit Abdeckungen 11 ausgebildet. Auch Rohre sind bei geeigneter Ausführung zur Verwendung als Sickerwasserprobenleitungen 7 geeignet. Der Fig. 3 entnimmt man, daß die Sickerwassersammelbleche 4 mit einem Vlies 12 belegt sind. Durch das Vlies 12 sind Strömungskanäle mit geringen Strömungswiderständen im unmittelbaren Bereich nahe der Sickerwassersammelblechoberfläche gewährleistet, so daß das mit den Sickerwassersammelblechen 4 gesammelte Sickerwasser behinderungsfrei zu den Sickerwasserprobenleitungen 7 abfließen kann. Es versteht sich, daß das Vlies 12 nach Maßgabe der Struktur der Bodenformation 1 ausgewählt wird. Bei groben Böden kann anstelle eines Vlies 12 auch ein Netz geeigneter Maschenweite verwendet werden. Ebenso kann es zweckmäßig sein, das Vlies 12 oder Netz mit Abstand zu den Sickerwassersammelblechen 4 anzuordnen. Die Sickerwasserprobenbehälter 5 weisen ferner jeweils einen Ablaßhahn 13 zum Ablassen der Sickerwasserproben auf.In Fig. 1 can be seen a ground formation 1 which has been piled up in multiple layers. The various layers consist of the same type of soil with the same soil mechanical quality within the specified limits. At least one seepage water collecting device 2 with a central pipe 3 , seepage water collecting plates 4 for collecting seepage water and associated seepage water sample containers 5 for collecting seepage water samples is installed in the soil formation 1 . A comparative view of FIGS. 1 and 2 shows in particular an advantageous spatial arrangement of the leachate collecting plates 4 . The seepage water sample containers 5 are arranged in the wall 8 of the central pipe 3 . In the exemplary embodiment shown, an analysis device 6 is set up for analyzing the collected leachate water samples, which consists of a scale 6 attached to the leachate water sample containers 5 . With the help of the scales 6 , the volumes of the seepage water samples collected in a certain time interval can be determined. By comparing FIGS. 1 and 2, it can be seen that the leachate test sheets 4 are arranged at a distance from the central pipe 3 and in different horizontal planes of the soil formation 1 . In the exemplary embodiment, a seepage water collecting plate 4 is assigned to each layer of the soil formation 1 . Each leachate water collecting plate 4 is connected to the leachate water sample container 5 assigned to it via a leachate water sample line 7 . The leachate water sample containers 5 are arranged in the central tube 3 , the leachate water sample lines 7 being led through the wall 8 of the central tube 3 , the leachate water sample lines 7 being movably mounted on the wall 8 of the central tube 3 and the leachate water sample lines 7 being sealed to the central tube wall by seals 9 are connected. The central tube 3 consists of high density polyethylene (HDPE) and has on its outer surface a corrugated structure 14 running in the direction of the central tube axis, which is shown only in FIG. 3 for reasons of clarity. Such a corrugated structure 14 ensures particularly good integration and sealing between the central tube 3 and the bottom formation 1 , in particular in the vertical direction. As an alternative to the corrugated structure of the outer surface, circumferential ribs can be arranged on the outer surface of the central tube 3 and extend in horizontal planes. In Fig. 1 it can also be seen that the central tube 3 is composed of several molded parts 3 a, 3 b. Of FIG. 3 can be taken that the leachate collection plates 4 have at least one upstanding edge 10. The seepage water collecting plates 4 are inclined so that collected seepage water can flow off on the seepage water collecting plates 4 to the assigned seepage water sample lines 7 . For this, inclinations of the leachate collecting plates 4 (in relation to one or both horizontal spatial directions) of 1 ‰ to 1%, preferably between 3 ‰ and 8 ‰, are sufficient. It goes without saying that the upstanding edges 10 of the leachate water collecting plates 4 are arranged such that collected leachate water cannot flow off from the leachate water collecting plate 4 into the soil formation 1 . It can also be seen in FIG. 3 that the leachate sample lines 7 are inclined so that the collected leachate can flow off to the leachate sample container 5 . The inclination of the leachate sample line 7 can be between 1% and 5%, preferably between 1% and 1%. The arrows in FIG. 3 indicate the direction of flow of the collected leachate. The leachate sample lines 7 are designed as trough-shaped line sheets with covers 11 . With a suitable design, pipes are also suitable for use as leachate sample lines 7 . One takes the Fig. 3 that the leachate collection plates 4 are covered with a nonwoven fabric 12. The fleece 12 ensures flow channels with low flow resistances in the immediate area near the surface of the leachate collecting plate, so that the leachate collected with the leachate collecting plates 4 can flow freely to the leachate sample lines 7 . It is understood that the fleece 12 is selected in accordance with the structure of the soil formation 1 . In the case of coarse soils, a network of suitable mesh sizes can also be used instead of a fleece 12 . It may also be useful to arrange the fleece 12 or net at a distance from the leachate collecting plates 4 . The leachate water sample containers 5 also each have a drain tap 13 for letting off the leachate water samples.
Es versteht sich, daß die in dem Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung 2 zusätzlich mit Vorrichtungen zur chemischen und/oder physikalischen Analyse der aufgefangenen Sickerwasserproben eingerichtet werden kann. Dies ist aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Fig. 1 bis 3 nicht gezeichnet. Alternativ zu dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel können die Sickerwasserprobenbehälter 5 außen an dem Zentralrohr 3 angeordnet sein und eine von dem Inneren des Zentralrohres 3 betätigbare Vorrichtung zur Entnahme der aufgefangenen Sickerwasserproben aufweisen. Durch eine solche Maßnahme werden eventuelle Dichtungsprobleme zwischen dem Zentralrohr 3 und den Sickerwasserprobenleitungen 7 vermieden. Zur Entnahme der aufgefangenen Sickerwasserproben aus den Sickerwasserprobenbehälter 5 wären beispielsweise fest mit dem Zentralrohr 3 verbundene, flexible, an die Sickerwasserprobenbehälter 5 angeschlossene Schläuche geeignet, wobei die Ablaßhähne 13 zweckmäßigerweise im Inneren des Zentralrohres 3 anzuordnen wären.It goes without saying that the device 2 shown in the exemplary embodiment can additionally be equipped with devices for chemical and / or physical analysis of the collected seepage water samples. For reasons of clarity, this is not shown in FIGS. 1 to 3. As an alternative to the example shown in Figs. 1 to 3 embodiment, the leachate sample container 5 may be disposed outside of the central tube 3 and having an actuatable from the interior of the central tube 3 device for removing the collected seepage water samples. Such a measure avoids any sealing problems between the central pipe 3 and the leachate sample lines 7 . For the removal of the collected seepage water samples from the leachate sample container 5 example, would be integral with the central tube 3 connected, flexible, connected to the leachate sample container 5 tubes suitable, the drain valves would be 13 expediently be arranged in the interior of the central tube. 3
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Probennahme an einem bestimmten Zeitpunkt begonnen. Dies geschieht im einfachsten Fall dadurch, daß die Sickerwasserprobenbehälter 5 vollständig entleert werden. In der Folge wird Sickerwasser aus mehreren, in verschiedenen Höhen angeordneten Entnahmebereichen der Bodenformation 1 gesammelt. Das gesammelte Sickerwasser fließt auf den Sickerwassersammelblechen 4 zu den Sickerwasserprobenleitungen 7 hin ab und durch die Sickerwasserprobenleitung 7 zum Zentralrohr 3. Das an den den Sickerwassersammelblechen 4 entgegengesetzten Enden der Sickerwasserprobenbehälter 7 ankommende Sickerwasser wird in den den Sickerwassersammelblechen 4 zugeordneten Sickerwasserprobenbehältern 5 als Sickerwasserproben aufgefangen. Nach Ablauf der Dauer der Probenahme werden in dem Ausführungsbeispiel die Volumina der in den Sickerwasserprobenbehältern 5 aufgefangenen Sickerwasserproben analysiert. Aus einer Korrelation der in den verschiedenen Sickerwasserprobenbehältern 5 vorgefundenen Volumina wird unter Berücksichtigung der Höhen der Entnahmebereiche sowie der Dauer der Probennahme die Durchlässigkeit der Bodenformation 1 errechnet. Die Sickerwasserproben können nach Ablauf der Dauer der Probenahme auch den Sickerwasserprobenbehältern 5 entnommen werden und weiteren chemischen und/oder physikalischen Analysen unterworfen werden. Mit solchen weiteren Analysen läßt sich nicht nur die Durchlässigkeit der Bodenformation 1 für in dem Sickerwasser enthaltene Schadstoffe zusätzlich bestimmen, sondern es ist zudem möglich durch Vergleich mit den Durchlässigkeitsbeiwerten des Sickerwasser-Volumenstromes Rückschlüsse auf das Rückhaltevermögen der Bodenformation 1 gegenüber Schadstoffen zu schließen. Die Probenahme kann beliebig oft wiederholt werden, praktisch ohne zusätzlichen Aufwand. Es versteht sich dabei, daß dafür die Sickerwasserprobenbehälter 5 von zuvor gesammelten Sickerwasserproben entleert werden müssen.When carrying out the method according to the invention, the sampling is started at a specific point in time. In the simplest case, this is done by completely emptying the seepage water sample container 5 . Subsequently, leachate is collected from several removal areas of the soil formation 1 arranged at different heights. The collected leachate flows on the leachate collecting plates 4 to the leachate sample lines 7 and through the leachate sample line 7 to the central pipe 3 . The to the leachate collection plates 4 opposite ends of the leachate sample container 7 incoming leachate leachate is collected as samples in the leachate collection plates 4 associated leachate sample containers. 5 After the duration of the sampling has elapsed, the volumes of the leachate water samples collected in the leachate water sample containers 5 are analyzed in the exemplary embodiment. The permeability of the soil formation 1 is calculated from a correlation of the volumes found in the different leachate water sample containers 5 , taking into account the heights of the sampling areas and the duration of the sampling. After the duration of the sampling, the leachate water samples can also be taken from the leachate water sample containers 5 and subjected to further chemical and / or physical analyzes. With such further analyzes, not only can the permeability of the soil formation 1 for pollutants contained in the leachate be additionally determined, but it is also possible to draw conclusions about the retention capacity of the soil formation 1 against pollutants by comparison with the permeability factors of the leachate volume flow. Sampling can be repeated as often as required, practically without additional effort. It is understood that the leachate sample containers 5 must be emptied from previously collected leachate water samples.
Im Falle der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei Deponiebasisabdichtungen lassen sich weitere, wertvolle Informationen gewinnen. Es ist bekannt, daß Deponiesickerwasser, je nach Beschaffenheit, geeignet ist, Deponiebasisabdichtungen mit der Zeit an- oder aufzulösen. Bei regelmäßiger Kontrolle der Menge und der Beschaffenheit des auf der Deponiebasisabdichtung stehenden Deponie-Sickerwassers und regelmäßiger, wiederholter Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es in solchen Fällen möglich, Rückschlüsse auf die Langzeitstabilität der Deponiebasisabdichtung zu ziehen und insbesondere eine Vorhersage bezüglich der Lebensdauer der Deponiebasisabdichtung mit hoher Zuverlässigkeit anzugeben. Eine Bestimmung der Menge und Beschaffenheit des auf der Deponiebasisabdichtung stehenden Deponie-Sickerwassers kann auf übliche Weise durch Beprobung mittels Probenbrunnen und/oder Dränagesystemen mit anschließender mengenmäßiger und physikalisch/chemischer Analyse erfolgen. Es ist auch möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, daß zusätzlich zumindest ein angepaßtes Sickerwassersammelblech zum Sammeln von oberhalb der Deponiebasisabdichtung stehenden Deponie-Sickerwassers eingerichtet ist. Die erhaltenen Daten über das auf der Deponiebasisabdichtung stehenden Deponie-Sickerwassers ermöglichen dann mit den Daten über die Durchlässigkeit der Deponiebasisabdichtung die Lebensdauervorhersage für die Deponiebasisabdichtung.In the case of using the method according to the invention Landfill base seals can provide additional, valuable information win. It is known that landfill leachate, depending on the nature, is suitable to seal landfill base seals over time dissolve. With regular control of the quantity and quality of the landfill leachate standing on the landfill base seal and regular, repeated implementation of the invention In such cases, it is possible to draw conclusions to draw on the long-term stability of the landfill base seal and especially a prediction regarding the life of the landfill base seal to indicate with high reliability. A determination the amount and nature of that on the landfill base seal standing landfill leachate can in the usual way Sampling with sample wells and / or drainage systems with subsequent quantitative and physical / chemical analysis respectively. It is also possible to use the device according to the invention to further develop that in addition at least one adapted Leachate collecting plate for collecting from above the landfill base seal standing landfill leachate is set up. The received data about the seal on the landfill base Landfill leachate then allow with the data on the permeability of the Landfill base seal the life prediction for the landfill base seal.
Claims (23)
wobei zumindest eine, die Bodenformation (1) zumindest teilweise durchspannende Sickerwassersammelvorrichtung (2), welche mit einem Zentralrohr (3), Sickerwassersammelblechen (4) und diesen zugeordneten Sickerwasserprobenbehältern (5) ausgestattet ist, in die Bodenformation (1) eingebaut wird,
wobei mittels der Sickerwassersammelblechen 4 Sickerwasser aus in verschiedenen Höhen angeordneten Entnahmebereichen der Bodenformation (1) gesammelt wird,
wobei das gesammelte Sickerwasser dem Zentralrohr (3) zugeführt wird,
wobei das Sickerwasser in den, den Sickerwassersammelblechen (4) zugeordneten Sickerwasserprobenbehältern (5) als Sickerwasserproben aufgefangen wird, und
wobei die in den Sickerwasserprobenbehältern (5) aufgefangenen Sickerwasserproben analysiert und die Analysenwerte miteinander korreliert werden unter Berücksichtigung der Höhen der Entnahmebereiche sowie der Dauer der Probenahme.1. A method for determining the permeability of soil formations, in particular landfill base seals and / or landfill covers,
wherein at least one leachate collecting device ( 2 ) spanning the soil formation ( 1 ) at least partially, which is equipped with a central pipe ( 3 ), leachate collecting plates ( 4 ) and seepage water sample containers ( 5 ) assigned to them, is installed in the soil formation ( 1 ),
wherein 4 leachate is collected by means of the leachate collecting plates from removal areas of the soil formation ( 1 ) arranged at different heights,
the collected leachate is fed to the central pipe ( 3 ),
wherein the leachate is collected as leachate water samples in the leachate water sample containers ( 5 ) assigned to the leachate water collecting plates ( 4 ), and
wherein the leachate water samples collected in the leachate water sample containers ( 5 ) are analyzed and the analysis values are correlated with one another taking into account the heights of the sampling areas and the duration of the sampling.
mit zumindest einer in die Bodenformation (1) eingebauten Sickerwassersammelvorrichtung (2), welche ein Zentralrohr (3), Sickerwassersammelbleche (4) zum Sammeln von Sickerwasser und diesen zugeordneten Sickerwasserprobenbehältern (5) zum Auffangen von Sickerwasserproben aufweist, und
mit zumindest einer Analysenvorrichtung (6) zur Analyse der aufgefangenen Sickerwasserproben,
wobei die Sickerwassersammelbleche (4) mit Abstand von dem Zentralrohr (3) und in verschiedenen horizontalen Ebenen der Bodenformation (1) angeordnet sind,
wobei die Sickerwassersammelbleche (4) mit den ihnen zugeordneten Sickerwasserprobenbehältern (5) über Sickerwasserprobenleitungen (7) verbunden sind, und
wobei die Sickerwasserprobenbehälter (5) bei der Wandung (8) des Zentralrohres (3) angeordnet sind.10. Methods for determining the permeability of soil formations, in particular landfill base seals and / or landfill covers,
with at least one seepage water collecting device ( 2 ) built into the soil formation ( 1 ), which has a central tube ( 3 ), seepage water collecting plates ( 4 ) for collecting seepage water and seepage water sample containers ( 5 ) associated therewith for collecting seepage water samples, and
with at least one analysis device ( 6 ) for analyzing the collected seepage water samples,
the leachate collecting plates ( 4 ) being arranged at a distance from the central pipe ( 3 ) and in different horizontal planes of the soil formation ( 1 ),
wherein the seepage water collecting plates ( 4 ) are connected to the seepage water sample containers ( 5 ) assigned to them via seepage water sample lines ( 7 ), and
the seepage water sample containers ( 5 ) being arranged on the wall ( 8 ) of the central tube ( 3 ).
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