DE4429136A1 - Multi-Level-Packer-System (MLPS) zur Gewinnung von Grundwasserproben, sowie physikalischen, chemischen und geophysikalischen Meßwerten aus genau definierten Tiefen - Google Patents
Multi-Level-Packer-System (MLPS) zur Gewinnung von Grundwasserproben, sowie physikalischen, chemischen und geophysikalischen Meßwerten aus genau definierten TiefenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Multi-Level-Packer-System (MLPS),
mit welchem aus genau definierten Tiefen Grundwasserproben,
sowie physikalische, chemische und geophysikalische Meßwerte
gewonnen werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Probenahme-
und Meßsystem zu schaffen, welches über einen beliebig lan
gen Zeitraum zum einen räumlich und zeitlich repräsentative
Grundwasserproben und Meßwerte liefert und zum anderen
gleichzeitig den störenden Einfluß des Bohrlochs auf die
Grundwasserhydraulik weitestgehend unterbindet.
Es ist bekannt, daß jedes Bohrloch die naturliche Grundwas
serströmung in dessen unmittelbaren Umgebung verändert.
Bereits geringe hydraulische Gradienten erzeugen Vertikal
strömungen im Bohrloch und eine repräsentative Probenahme
ist nach dem Stand der Technik nur mit einem erheblichen
technischen und finanziellen Aufwand, d. h. mit Mehrfachpac
kerkonstruktionen oder Mehrfachbohrungen bzw. Mehrfachrohren
in größeren Bohrungen, möglich. Eine unzureichende Probenah
me jedoch gerade an kontaminierten Standorten birgt die
Gefahr der Fehleinschätzung der räumlichen und zeitlichen
Verteilung der Kontaminanten im Untergrund in sich. Außerdem
kann eine Verschleppung von Kontaminationsfahnen über das
Bohrloch in noch nicht kontaminierte Bereiche erfolgen.
Das erfindungsgemäße System (MLPS - im folgenden nur noch
System oder MLPS genannt) unterbindet durch vollständiges
oder teilweises Ausfüllen des Bohrlochinnenraumes durch
Anpressen des Packerschlauches oder der druckdicht verbunde
nen Packerschlauchmodule mittels Innendruck die Wasserzirku
lation und gestattet gleichzeitig, sowohl eine Grundwasser
probenahme als auch eine Meßwertaufnahme von physikalischen,
chemischen und geophysikalischen Meßwerten. Das System ist
für den stationären Gebrauch ausgelegt und kann somit über
einen beliebig langen Zeitraum Grundwasserproben und Meßwer
te liefern, was gerade bei Sanierungsstandorten und/oder
Standorten mit wechselnden Schadstofffrachten zu wichtigen
wirtschaftlichen und wissenschaftlichen Schlußfolgerungen
führen kann.
Selbst kleine Fördervolumen über Einlauföffnungen, welche
sich direkt oder in unmittelbarer Nähe der Bohrlochwand
befinden, gewährleisten, daß die gewonnenen Grundwasserpro
ben möglichst unverfälscht, tiefenspezifisch dem Aquifer
entnommen werden. Da die Grundwasserproben jedoch bei Ent
nahme, Förderung und Aufbewahrung Veränderungen unterworfen
werden, kann eine direkte Messung von physikalischen und
chemischen Parametern, wie z. B. Druck, Temperatur, elektri
sche Leitfähigkeit, Redoxpotential und pH-Wert, tiefen- und
zeitgleich zur Grundwasserprobenahme wichtig sein. Die Mes
sung dieser Parameter erfolgt über Sensoren, die sich auf
der Packeraußenseite befinden.
Das System gestattet aber auch eine geophysikalische Meß
wertaufnahme über Sensoren bzw. Meßwertaufnehmer, welche
sich z. B. bei seismischen und akustischen Messungen auch auf
der Packerinnenseite, sonst nur auf der Packeraußenseite
bzw. mit der Außenseite des Packers über eine Öffnung ver
bunden, befinden können.
Ein Vorteil des Systems ist, daß es, der Aufgabe entspre
chend, sowohl als reines Grundwasserprobenahmesystem, als
reines Meßsystem, kombiniert mit beidem oder als reines
Bohrlochabdichtungssystem eingesetzt werden kann.
Die zweckmäßigen Ausgestaltungsmöglichkeiten des erfindungs
gemäßen Systems sind Gegenstand der Unteransprüche und wer
den nachfolgend in schematischer Weise an Hand von Zeichnun
gen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Bohrloch und ein
durchgehend aufgebautes erfindungsgemäßes System im einge
bauten Zustand;
Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch ein Bohrloch und ein modu
lar aufgebautes erfindungsgemäßes System im eingebauten
Zustand;
Fig. 3 eine Teilansicht der Fig. 1 mit Ausführungsbeispiel zur
Kabel- und Schlauchführung an der Außenseite des Packer
schlauches;
Fig. 4 einen Vertikalschnitt gemäß Fig. 1 ohne Probenahme- und
Meßtechnik mit Ausführungsbeispiel für das Befüllen und
Entleeren des Systems;
Fig. 5 eine Teilansicht der Fig. 4 mit schematischer Darstel
lung der Befüll- und Entleertechnik;
Fig. 6 den Vertikalschnitt eines Ausführungsbeispiels zum
Befüllen des Systems mit einer kombinierten Befüll- und
Entleerpumpe;
Fig. 7 das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 zum Entleeren des
Systems.
In Fig. 1 ist ein Bohrloch (12) im Vertikalschnitt darge
stellt, in welches ein durchgehend aufgebautes MLPS einge
baut ist. Es ist egal, ob es sich um unverrohrte oder ver
rohrte Bohrlöcher handelt. Das System kann, abhängig von der
Größe der Probenahme- (8) und Meßtechnik (7), für alle Bohr
löcher 2′′ konzipiert werden.
Nach dem Einbau des Systems wird im Systeminnern gegenüber
dem Grundwasserleiter ein erhöhter Druck erzeugt, um das
Wasser aus dem Bohrloch (12) zu verdrängen. Deshalb wird das
Gesamtsystem am unteren Ende mit einem Abschlußelement (2)
druckdicht verschlossen. Nun wird das System mit Preßluft,
Wasser oder einem anderen Fluid solange gefüllt, bis der
Packerschlauch an der Bohrlochwand (5) anliegt und somit das
Bohrloch (12) vollständig ausgefüllt ist.
In den Fig. 1 und 2 ist die Ansicht des eingebauten Systems
mit Wasserfüllung dargestellt. Bei Bohrlöchern mit vernach
lässigbarem hydraulischen Gradienten genügt je nach Art des
verwendeten Packerschlauchmaterials ein Wasserüberstau (3)
von 0,5-3,0 m gegenüber dem Grundwasserspiegel (4). Bei
größeren hydraulischen Gradienten muß ein entsprechend höhe
rer Packerinnendruck erzeugt werden. Wird das System mit
Wasser, einer anderen Flüssigkeit oder einem Gel gefüllt,
kann das Deckelelement (17) am oberen Ende des Packers offen
sein. Nutzt man Preßluft oder ein anderes Gas, so muß eine
druckdichte Ausführung gewählt werden.
Wichtig bei der modularen Ausführung (Fig. 2) ist, daß die
Modulverbindungsstücken (10) so konstruiert sind, daß im
Systeminnern kein Druckverlust auftreten kann. Da Verbin
dungselemente i.a. immer Schwachpunkte in druckdichten Sy
stemen darstellen, ist generell dem durchgehend aufgebauten
Packersystem (Fig. 1) der Vorzug zu geben. Es gibt jedoch
Fälle, z. B. bei Bohrlöchern mit sich verengendem Durchmes
ser, wo modulare Packersysteme durchaus sinnvoll eingesetzt
werden können. In diesen Fällen werden zwei oder mehr Pac
kermodule (9) mit möglicherweise unterschiedlichen Packer
schlauchdurchmessern zu einem Gesamtsystem zusammengefügt.
Nutzt man Packerschläuche (1) aus elastischem Material, kann
der Schlauchdurchmesser kleiner als der Bohrlochdurchmesser
(11) sein. Durch den Packerinnendruck wird das Material
ausgedehnt und so an die Bohrlochwand (5) gepreßt. Versuche
mit Packerschläuchen aus unelastischem Material haben die
besten Ergebnisse gezeigt, als Schläuche gewählt wurden, die
einen um 10% größeren Durchmesser gegenüber dem Bohrloch
durchmesser (11) aufwiesen.
In Fig. 1 ist weiterhin dargestellt, daß sich die Probenahme-
(8) und Meßtechnik (7) auf der Außen- und Innenseite des
Packerschlauches (1) befinden kann.
Befindet sich die Probenahmetechnik (8) im Packerinnern, muß
jede einzelne Pumpe bzw. jeder einzelne Grundwassersammler
über einen Schlauch (15) und eine Einlauföffnung (6) mit der
Packeraußenwand verbunden sein, so daß ein Wasserzutritt vom
Aquifer gewährleistet ist. Die Meßtechnik an der Packerin
nenseite anzubringen ist nur dann sinnvoll, wenn für die
Messung keine direkte Berührung zum zu messenden Medium
vorliegen muß (z. B. bei seismischen und akustischen Messun
gen). Ansonsten müssen die Sensoren (7) ebenfalls mit der
Packeraußenwand über eine Öffnung verbunden sein. Die örtli
che rage der Probenahme- und Meßpunkte wird demnach vor dem
Einbau des Systems in der Weise festgelegt, daß sich die
Punkte im eingebauten Zustand in der Tiefe befinden, in
welcher die Grundwasserprobe bzw. der Meßwert gewonnen wer
den soll. Befindet sich die Probenahme- (8) und/oder Meß
technik (7) auf der Packerschlauchaußenseite und ist nicht
mit dem Packerschlauch verbunden, so wird die Technik (7, 8)
vor dem Befüllen des Packers in die zu beprobende bzw. zu
messende Tiefe gebracht. Dabei ist es egal, ob erst der
Packerschlauch und dann die Technik (7, 8) oder umgekehrt im
Bohrloch (12) installiert wird.
Wird die Probenahme- (8) und/oder Meßtechnik (7) an der
Packeraußenseite befestigt, muß ebenfalls, wie bei der Tech
nik auf der Packerinnenseite, die örtliche Lage vor dem
Einbau so festgelegt werden, daß sich die Punkte im einge
bauten Zustand in der später zu testenden Tiefe befinden.
In der Regel wird die Probenahme- (8) und Meßtechnik (7) auf
der Packeraußenseite über Kabel (14) und Schläuche (15) mit
der Erdoberfläche (13) verbunden, welche ihrerseits hydrau
lische Fließwege für das Wasser im Bohrloch (12) erzeugen
können. Diese möglichen Fließwege müssen durch hydraulische
Sperren (16, Fig. 3), z. B. Kunststoffschwammringe um die
Kabel (14) und Schläuche (15) herum, unterbrochen werden. Je
nach Aufgabenstellung und hydraulischem Gradient im Bohrloch
(12) muß der Abstand zwischen den Sperren (16) festgelegt
werden.
Durch den Druck im Packerinnern werden die Einlauföffnungen
(6), sowie die andere Probenahme- (8) und Meßtechnik (7) an
die Bohrlochwand (5) gepreßt und gestatten somit eine exakt
tiefenorientierte Grundwasserprobenahme und Meßwertaufnahme.
Durch das enge Anliegen der Probenahmetechnik (8) an der
Bohrlochwand (5) erhält man in der Regel bereits mit einem
Probenahmevolumen von < 2 l eine repräsentative Grundwasser
probe.
Werden für die Grundwasserprobenahme Grundwassersammler
verwendet, welche keine Schlauchverbindung zur Erdoberfläche
(13) besitzen, können diese Grundwasserproben erst nach dem
Ausbau des Systems gewonnen und analysiert werden. Bei der
kabellosen Meßwertübertragung hingegen können die in der
Tiefe gewonnenen Meßwerte ständig oder in gewünschten Zeit
abständen an die Erdoberfläche (13) übermittelt werden.
Bei einem Grundwasserflurabstand (35) von praktisch kleiner
als 8 m ist es möglich, die Probenahmetechnik in der Weise
zu vereinfachen, daß sich im Bohrloch (13) nur noch Schläu
che (15) befinden. Die Schläuche enden entweder in der zu
beprobenden Tiefe auf der Außenseite des Systems oder sind
auf der Innenseite mit der entsprechenden Einlauföffnung (6)
verbunden. An der Erdoberfläche (13) wird jeweils das andere
Schlauchende z. B. mit einer Schlauch- oder Saugpumpen ver
bunden und die Schläuche können, auch gleichzeitig mittels
Mehrkanalpumpen, beliebig oft beprobt werden.
Die Probenahme bzw. Meßwertaufnahme kann mit diesem System
sowohl zeitgleich als auch in beliebig anders festgelegten
Zeitabständen erfolgen. Bei Anschluß von Datenloggern bzw.
automatischen Probe- und/oder Meßwertaufnehmern im Bohrloch
(12) und/oder an der Erdoberfläche (13) ist ein teil- oder
vollautomatischer Betrieb des MLPS realisierbar.
Das System kann, wie bereits beschrieben, mit einem Fluid
gefüllt werden. Wenn Preßluft oder ein anderes Gas verwendet
wird, muß dieses über einen Kompressor oder einen anderen
Druckerzeuger bereitgestellt werden. Nutzt man Fremdwasser,
eine andere Flüssigkeit oder Gel für die Füllung des
Systems, muß dieses einerseits erst bereitgestellt werden
und zum anderen nach Abpumpen zur Erdoberfläche (13) gemäß
dem Wasserhaushaltsgesetz auch wieder entsorgt werden.
Es ist deshalb sinnvoll, für die Packerfüllung Wasser von
dem zu beprobenden Bohrloch (12) zu nutzen und vor dem Aus
bau wieder in dieses zurückzuleiten.
Mehrere Möglichkeiten der Nutzung des bohrlocheigenen Was
sers für die Packerfüllung sollen kurz erläutert werden.
Ist der Grundwasserflurabstand (35) praktisch kleiner als 8
m, so kann man gemäß Fig. 4 einen Schlauch (19) über z. B.
eine Öffnung (18) im Abschlußelement (2) des Packerschlau
ches (1) in der Weise installieren, daß dieser bis zur Erd
oberfläche (13) geführt wird und einen zweiten Schlauch
(23), so daß dieser von einigen cm über dem Abschlußelement
(2) ebenfalls bis zur Erdoberfläche (13) geführt wird. Soll
das MLPS befüllt werden, verbindet man den Schlauch 19 mit
z. B. einer Schlauch- oder Saugpumpe und leitet das geförder
te Wasser aus dem Bohrloch (12) sofort in das Packersystem
bis der gewünschte Wasserüberstau (3) erreicht ist. Soll das
System wieder entleert werden, wird der andere Schlauch (23)
mit der entsprechenden Pumpe verbunden und das geförderte
Wasser wird dann sofort zwischen Packerschlauchaußenseite
und Bohrlochwand (5) wieder in das Bohrloch (12) geleitet.
Ist der Grundwasserflurabstand (35) praktisch größer als 8
m, entfällt die oben beschriebene Technik und man hat die
Möglichkeit, die Schläuche 19 und 23 gemäß den Fig. 4 und 5
jeweils über ein Übergangsstück (21, 25) mit einem weiteren
Schlauch, dem Druckbefüllschlauch (20) für Schlauch 19 und
dem Druckentleerschlauch (24) für Schlauch 23, zu verbinden.
Dabei befindet sich das Übergangsstück (21, 25) zweckmäßiger
weise ca. 15-30 cm über dem unteren Ende des Befüll- bzw.
Entleerschlauches (19, 23).
Wenn das System befüllt werden soll, wird gemäß den Fig. 4
und 5 Preßluft von einem Kompressor (22) an der Erdoberflä
che (13) über den Druckbefüllschlauch (20) in den Befüll
schlauch (19) gepreßt. Nach diesem als Air-Lift-Pumping
bekannten Prinzip wird das Wasser gefördert und sofort in
das Packerinnere geleitet. Das System kann damit bis zum
gewünschten Wasserüberstau (3) gefüllt werden.
Bei der Entleerung des Systems wird nach dem gleichen Prin
zip verfahren. Hier wird die Preßluft über den Druckentleer
schlauch (24) in den Entleerschlauch (23) gepreßt. Das ge
förderte Wasser stammt in diesem Fall aus dem Innern des
Systems und wird gemäß Fig. 4 nach Förderung sofort zwischen
Bohrlochwand (5) und Packerschlauchaußenseite geleitet. Eine
Abwasserentsorgung entfällt auch in diesem Fall.
Das MLPS kann jedoch auch mit einer speziellen Befüllpumpe
befüllt und mit einer speziellen Entleerpumpe wieder ent
leert werden. Die Befüllpumpe muß dabei saugseitig mit der
Packeraußenseite verbunden sein und das geförderte Wasser
über die Druckseite ins System leiten. Die Saugseite der
Entleerpumpe wäre dann auf der Packerinnenseite und die
Pumpe würde das Wasser über eine druckseitig angeschlossene
zweite Öffnung, die mit der Packeraußenseite verbunden ist,
zurück in das Bohrloch (12) drücken.
Nutzt man für das Befüllen und Entleeren des Systems eine
umpolbare, z. B. eine Schlauchpumpe, welche das zu fördernde
Wasser in zwei Richtungen pumpen kann, so kommt man mit
einer einzigen Befüll- und Entleerpumpe aus. Zum Befüllen
wird die Pumpe in der Weise betrieben, daß das Wasser vom
Bohrloch (12) ins System fließt und beim Entleeren in umge
kehrter Richtung. Pumpen dieser Art haben jedoch den Nach
teil, daß sie bei vergleichbarer Größe (sie müssen kleiner
als der Durchmesser des zu beprobenden Bohrloches (12) sein)
nur eine geringe Pumpleistung haben, was gerade bei langen
Bohrlöchern aufgrund des großen zu fördernden Volumens den
Einsatz dieser Pumpenart limitiert.
Aus diesem Grund wird in den Fig. 6 und 7 schematisch eine
Lösung gezeigt, bei welcher mit einer kombinierten Einweg-
Befüll- und Entleerpumpe (26) das System sowohl befüllt als
auch entleert werden kann. Dabei ist jeweils die Saug- (31)
und die Druckseite (32) der Pumpe über eine Öffnung (33, 34)
hydraulisch mit dem Bohrloch (12) verbunden. Soll das Bohr
lochwasser ins System gepumpt werden (Fig. 6), wird über ein
Ventil (27) der Weg von Öffnung 33 zur Pumpensaugseite ge
öffnet, das Wasser gefördert und über die Druckseite und ein
zweites geöffnetes Ventil (28) ins System gepumpt. Die Ven
tile 29 und 30 sind bei dem Befüllvorgang geschlossen.
Soll das System nach dem Einsatz wieder entleert werden,
werden die Ventile 29 und 30 geöffnet und die Ventile 27 und
28 bleiben geschlossen. Wird auf diese Weise die Pumpe (26)
betrieben, strömt das Wasser aus dem System über die Öffnung
34 zurück ins Bohrloch (12). Es wird solange gepumpt bis das
System vollständig entleert ist und wieder ausgebaut werden
kann.
Der Packerschlauch (1) für das MLPS kann sowohl aus vorge
fertigten Schläuchen bzw. Schlauchstücken als auch aus längs
verschweißbaren Folienbahnen hergestellt werden. Nutzt man
das System in hochkontaminierten Bereichen, so ist dem Ein
satz von inerten Folien, wie z. B. polyester- oder polyethy
lenbeschichteten Folien, gegenüber den elastischen Packer
schlauchmaterialien der Vorzug zu geben, weil elastische
Materialien sehr ungünstige Sorptionseigenschaften aufwei
sen.
Bezugszeichenliste
1 Packerschlauch
2 Abschlußelement unten
3 Wasserüberstau
4 Grundwasserspiegel
5 Bohrlochwand
6 Einlauföffnung
7 Meßtechnik/Meßgerät
8 Probenahmetechnik/Pumpe
9 Packermodul
10 Modulverbindungsstück
11 Bohrlochdurchmesser
12 Bohrloch
13 Erdoberfläche
14 Kabel
15 Schlauch
16 Dichtelement/Kunststoffschwamm
17 Deckelelement oben
18 Öffnung Befüllen
19 Befüllschlauch
20 Druckbefüllschlauch
21 Übergangsstück Befüllen
22 Kompressor
23 Entleerschlauch
24 Druckentleerschlauch
25 Übergangsstück Entleeren
26 Befüll- und Entleerpumpe
27 Öffner-Schließer-Ventil
28 Öffner-Schließer-Ventil
29 Öffner-Schließer-Ventil
30 Öffner-Schließer-Ventil
31 Pumpensaugseite
32 Pumpendruckseite
33 Öffnung Befüllen
34 Öffnung Entleeren
35 Grundwasserflurabstand
2 Abschlußelement unten
3 Wasserüberstau
4 Grundwasserspiegel
5 Bohrlochwand
6 Einlauföffnung
7 Meßtechnik/Meßgerät
8 Probenahmetechnik/Pumpe
9 Packermodul
10 Modulverbindungsstück
11 Bohrlochdurchmesser
12 Bohrloch
13 Erdoberfläche
14 Kabel
15 Schlauch
16 Dichtelement/Kunststoffschwamm
17 Deckelelement oben
18 Öffnung Befüllen
19 Befüllschlauch
20 Druckbefüllschlauch
21 Übergangsstück Befüllen
22 Kompressor
23 Entleerschlauch
24 Druckentleerschlauch
25 Übergangsstück Entleeren
26 Befüll- und Entleerpumpe
27 Öffner-Schließer-Ventil
28 Öffner-Schließer-Ventil
29 Öffner-Schließer-Ventil
30 Öffner-Schließer-Ventil
31 Pumpensaugseite
32 Pumpendruckseite
33 Öffnung Befüllen
34 Öffnung Entleeren
35 Grundwasserflurabstand
Claims (17)
1. Multi-Level-Packer-System, dadurch gekennzeichnet, daß
mittels eines modular (Fig. 2) oder durchgehend (Fig. 1) auf
gebauten, elastischen oder unelastischen, an der Unterseite,
dem Abschlußelement (2), druckdicht verschlossenen Packer
schlauches (1) beliebiger Länge, welcher mittels Fluidüber
stau (3) gegenüber dem Grundwasserspiegel (4) oder einem
anderen unter erhöhtem Druck stehenden Gas innerhalb des
Packerschlauches (1) an die Bohrlochwand (5) gepreßt wird,
somit das Bohrloch (12) vollständig oder teilweise ausfüllt
und eine exakt tiefenorientierte Grundwasserprobenahme und
Meßwertaufnahme von physikalischen, chemischen und geophysi
kalischen Parametern erlaubt, wobei sich die Grundwasser
probenahme- (8) und Meßtechnik (7) innerhalb des Packer
schlauches (1), über Einlauföffnungen (6) bzw. Sensoren (7)
mit der Packerschlauchaußenwand verbunden, oder außerhalb
des Packers oder in Kombination von beiden befinden kann und
eine gleichzeitige oder nacheinander erfolgende Probenahme
und Meßwertaufnahme der einzelnen zu testenden Tiefen ge
stattet.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
System am oberen Ende des Packerschlauches (1) bei der Pac
kerinnendruckerzeugung mittels Flüssigkeitsüberstau (3) oder
einem Gel entweder ohne oder mit offenem Deckelelement (17)
und bei der Packerinnendruckerzeugung mittels Preßluft oder
einem anderen Gas durch ein druckdichtes Deckelelement (17)
abgeschlossen ist und sowohl als reines Probenahmesystem als
auch als reines Meßsystem betrieben werden kann.
3. System nach den Ansprüchen 1 und/oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß bei modularem Aufbau des Systems (Fig. 2), d. h.
mit mehreren aneinanderfügbaren Packerschlauchmodulen (9),
ein druckdichter Übergang zwischen den Modulverbindungs
stücken (10), in bezug auf die Packeraußenseite, gewährlei
stet ist und damit das System auch in Bohrlöchern mit wech
selndem Bohrlochdurchmesser (11) eingesetzt werden kann.
4. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Packerschlauch (1) z. B. aus
einem elastischen Gummi-, Liatex- oder anderem Elastomer
kunststoffschlauch mit gleichem oder geringerem Durchmesser
als der Bohrlochdurchmesser (11) oder aus einem unelasti
schen Kunststoff- oder Folienschlauch, speziell z. B. einem
Gewebefolienschlauch mit gleichem oder größerem Durchmesser
als der Bohrlochdurchmesser (11) bestehen kann, welcher
längs ins Bohrloch (12) eingebracht wird und mittels des
Abschlußelements (2) an der unteren Öffnung des Schlauches
(1) druckdicht verschlossen ist.
5. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4,
dadurch gekennzeichnet, daß wenn sich die Probenahme- (8)
bzw. Meßtechnik (7) ganz oder teilweise auf der Außenseite
des Packerschlauches (1), befestigt oder unbefestigt, befin
det, die Technik (7, 8) durch den Packerinnendruck an die
Bohrlochwand (5) gepreßt wird und damit eine tiefenorien
tierte Probe- bzw. Meßwertaufnahme gestattet.
6. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet, daß wenn sich die Probenahme- (8)
bzw. Meßtechnik (7) ganz oder teilweise auf der Außenseite
des Packerschlauches (1), befestigt oder unbefestigt, befin
det und die Technik (7, 8) auf der Außenseite mittels Kabel
(14) oder Schläuche (15) mit der Erdoberfläche (13) verbun
den ist, diese in der Aufgabenstellung entsprechend geeig
neten Abständen, mit z. B. Kunststoffschwammringen (16) be
stückt werden, damit die hydraulischen Fließwege zwischen
Bohrlochwand (5) und Packerschlauchaußenwand unterbrochen
werden.
7. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Probenahme- (8) bzw. Meß
technik (7), welche sich innerhalb des Packerschlauches (1)
befindet, so mit der Packerschlauchinnen- oder -außenwand
mittels Sensoren (7) oder Einlauföffnungen (6) verbunden
ist, daß dadurch eine exakt vorher bestimmbare Tiefe beprobt
bzw. gemessen werden kann und gewährleistet ist, daß durch
die Öffnungen (6) bzw. Durchbrüche für die Sensoren (7) in
der Packerschlauchwand im Packerinnern kein Druckverlust
auftreten kann.
8. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Probenahmetechnik (8),
z. B. Membran- oder Kolbenschwingpumpen oder Grundwassersamm
ler, für Bohrlöcher mit einem Grundwasserflurabstand (35)
von praktisch mehr als 8 m innerhalb des Bohrloches (12)
befinden und entweder die Probenahmeschläuche (15) markiert
mit der entsprechenden Entnahmetiefe an die Erdoberfläche
(13) geführt und somit beliebig oft bzw. kontinuierlich
Grundwasserproben entnommen oder die Grundwassersammler ohne
Schlauchverbindung zur Erdoberfläche (13) beprobt und nach
dem Ausbau des Systems untersucht werden können.
9. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet, daß sich für Bohrlöcher mit einem
Grundwasserflurabstand (35) von praktisch kleiner als 8 m
die Probenahmetechnik (8) soweit vereinfachen kann, daß sich
im Bohrloch (12) nur Schläuche (15) befinden, wobei jeder
Schlauch (15) entweder an der Außenseite des Packers in
einer definierten Tiefe oder auf der Innenseite, verbunden
mit der entsprechenden Einlauföffnung (6), endet und das
andere Ende bis zur Erdoberfläche (13) geführt ist und dort
z. B. mit einer Schlauch- oder Saugpumpe beliebig oft beprobt
werden kann.
10. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Befüllen des Systems mit
einem Fluid mittels Fluid- bzw. Fremdwasserzugabe von der
Erdoberfläche (13) aus oder direkt mit Wasser vom zu testen
den Bohrloch (12) erfolgen kann.
11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das
Befüllen des Systems mit Wasser vom zu testenden Bohrloch
(12) in der Weise erfolgt, daß sich in der Packerschlauch
wand oder einem Modulverbindungsstück (10) oder dem Ab
schlußelement (2) eine Öffnung zum Befüllen (18) befindet,
welche entweder mit einer Befüllpumpe, die ihrerseits das
Wasser in das System pumpt oder mit einem einfachen Befüll
schlauch (19) verbunden ist, der bis zur Erdoberfläche (13)
geführt wird und bei einem Grundwasserflurabstand (35) von
praktisch kleiner als 8 m das Wasser über eine Schlauch-
oder Saugpumpe fördert oder seinerseits mit einem dünneren
Druckbefüllschlauch (20) über ein Übergangsstück (21) am
unteren Ende verbunden ist, über welchen Druckluft von einem
Kompressor (22) von der Erdoberfläche (13) aus in den Be
füllschlauch (19) gepreßt wird und damit das Wasser in das
System pumpt.
12. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Fluid des Systems beim Ent
leeren entweder mittels Abpumpen über eine spezielle Ent
leerpumpe zur Erdoberfläche (13) geleitet wird oder nach
Füllung des Systems mit bohrlocheigenem Wasser, dieses di
rekt wieder zurück in das Bohrloch (12) geleitet wird.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Entleerung des bohrlocheigenen Wassers im System in der
Weise erfolgt, daß es entweder zur Erdoberfläche (13) ge
pumpt und entsorgt oder über eine Entleerpumpe, die mit
einer Öffnung in der Packerschlauchwand oder einem Modulver
bindungsstück (10) oder dem Abschlußelement (2) unten ver
bunden ist, auf die Systemaußenseite gedrückt oder über
einen einfachen Entleerschlauch (23), welcher zweckmäßiger
weise von einigen cm über dem Abschlußelement (2) unten im
System bis zur Erdoberfläche (13) und dann wieder zwischen
Systemaußenseite und Bohrlochwand (5) führt, gefördert wird,
wobei dieser Entleerschlauch (23) bei einem Grundwasserflur
abstand (35) von praktisch kleiner als 8 m das Wasser über
eine Schlauch- oder Saugpumpe fördern kann oder seinerseits
mit einem dünneren Druckentleerschlauch (24) über ein Über
gangsstück (25) am unteren Ende verbunden ist, über welchen
Druckluft von einem Kompressor (22) von der Erdoberfläche
(13) aus in den Entleerschlauch (23) gepreßt wird und damit
das Wasser fördert.
14. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 11-13,
dadurch gekennzeichnet, daß das Befüllen und Entleeren des
Systems mit bohrlocheigenem Wasser mit einer einzigen kom
binierten Befüll- und Entleerpumpe in der Weise erfolgen
kann, daß es sich entweder um eine umpolbare Pumpe, z. B. um
eine Schlauchpumpe handelt, welche in der Lage ist in beide
Richtungen zu fördern oder daß eine Einwegpumpe (26), z. B.
eine Membran- oder Kolbenschwingpumpe, verwendet wird, wobei
sowohl deren Saugseite (31) als auch deren Druckseite (32)
jeweils mit zwei mechanisch, pneumatisch, magnetisch oder
elektrisch betriebenen Öffner-Schließer-Ventilen
(27, 29, 28, 30) und dem Bohrloch (12) über eine Öffnung
(33, 34) so verbunden ist, daß beim Befüllvorgang (Fig. 6) die
beiden Ventile (27, 28) geöffnet sind, welche gewährleisten,
daß das gepumpte Wasser von der Systemaußenseite in das
System hineingepumpt wird und die anderen beiden Ventile
(29, 30) geschlossen sind und beim Entleervorgang (Fig. 7)
genau die anderen beiden Ventile (29, 30) geöffnet sind,
welche gewährleisten, daß das gepumpte Wasser vom System
innern in das Bohrloch (12) zurückgepumpt wird und die ande
ren beiden Ventile (27, 28) geschlossen sind.
15. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-14,
dadurch gekennzeichnet, daß beim stationären Einsatz des
Systems über einen beliebig langen Zeitraum von Hand oder
automatisch über eine Auswerteeinrichtung tiefenorientiert,
gleichzeitig oder nacheinander in den, der Aufgabenstellung
entsprechenden Zeitabständen oder kontinuierlich, die Auf
nahme physikalischer, chemischer und geophysikalischer Para
meter, wie Druck, Temperatur, elektrische Leitfähigkeit,
Redoxpotential, pH-Wert, scheinbarer spezifischer Wider
stand, elektrische und magnetische Komponenten, sowie seis
mische und akustische Größen, erfolgen kann.
16. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1, 3, 4
und 10-14, dadurch gekennzeichnet, daß das System auch
ohne Probenahme- (8) und Meßtechnik (7) nur für das rever
sible Verschließen von Bohrlöchern eingesetzt werden kann
und somit die Vermischung von Grundwasser aus verschiedenen
Tiefen oder Grundwasserstockwerken innerhalb des Bohrloches
(12) verhindert.
17. System nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-16,
dadurch gekennzeichnet, daß bei Nutzung einer Folie für den
Packerschlauch (1), dieser entweder aus einem beliebig lan
gen vorgefertigtem Schlauch oder aus einer verschweißbaren
Folienbahn hergestellt wird, welche man längs zu einem
Schlauch verschweißt.
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