WO2007033704A1 - Rohrbrunnen mit vorrichtung zum austauschen des filterbetts - Google Patents

Rohrbrunnen mit vorrichtung zum austauschen des filterbetts Download PDF

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WO2007033704A1
WO2007033704A1 PCT/EP2006/001096 EP2006001096W WO2007033704A1 WO 2007033704 A1 WO2007033704 A1 WO 2007033704A1 EP 2006001096 W EP2006001096 W EP 2006001096W WO 2007033704 A1 WO2007033704 A1 WO 2007033704A1
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filter
line
borehole
guide line
filter unit
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PCT/EP2006/001096
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English (en)
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Inventor
Gerhard Grotendorst
Original Assignee
Edi Exploration Drilling International Gmbh
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B3/00—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water
    • E03B3/06—Methods or installations for obtaining or collecting drinking water or tap water from underground
    • E03B3/08—Obtaining and confining water by means of wells
    • E03B3/12—Obtaining and confining water by means of wells by means of vertical pipe wells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use

Definitions

  • the invention relates in each case to a tube well according to the common preamble of claims 1, 8 and 11.
  • Pipe wells for groundwater extraction from at least one aquifer running in a soil formation are known from the prior art.
  • the known tube wells have a well casing with a plurality of tube elements, wherein a filter unit is provided at the lower end of the wells.
  • the well casing is first introduced into the well along with the filter unit, thereby lowering the filter unit downhole to the depth of the aquifer.
  • a filter gravel charge is introduced into the borehole, so that a filter bed of the filter gravel charge forms in the area of the borehole bottom between the filter unit and the borehole wall.
  • the annulus above the filter bed is filled with clay-bearing, swellable material to stabilize the well casing and to fill the annulus between the well casing and the wellbore.
  • the filter bed and filter elements of the filter unit are used to remove groundwater from the aquifer, whereby the groundwater in the well casing is pumped to above ground level.
  • the object of the present invention is to provide a tube well which, over a long period of time and at low cost, permits the withdrawal of groundwater from an aquifer which runs in a soil formation.
  • the above object is achieved in a tube well with the features of claim 1.
  • the invention is based on the basic idea to allow an expansion of the filter bed from the well without removing the well casing.
  • the invention makes it possible for the first time to expand spent filter material after the corresponding service life of the tube well via the guide line or to demand it from above and replace it with unused filter material.
  • This is particularly advantageous if the annular space has been decayed with a sealing medium which hardens after filling and durably seals the aquifer from above water-conducting layers.
  • the shaft formed by filling the annulus between the well casing and the borehole wall with the sealing medium remains even after the removal of the filter material.
  • the tube well according to the invention can be operated much longer by exchanging the filter material and optionally cleaning the filter unit by mechanical cleaning devices with a high delivery rate than is possible with the known tube wells.
  • the pipe well according to the invention is not rehabilitated compared to the wells normally used according to DIN standard, but is maintained at intervals.
  • the maintenance intervals depend on the chemical composition of the aquifer, which results in the production rate of the well, the pore volume of the filter bed with a certain permeability coefficient and the upcoming geology as well as the water resource and production rate.
  • the maintenance intervals are dependent on the setting in the fountain steady state of the water level.
  • the guide line can be provided to introduce the filter material into the annular space between the filter unit and the borehole wall before the (first) pumping of groundwater and thus to install or apply the filter bed, the filter material being introduced as a suspension.
  • the amount of the supplied filter material is preferably such that the filter bed after entering the filter material over a height of 3 m to 5 m above the top of the highest filter element also extends upward toward the top edge of the terrain.
  • the flushing medium used to discharge the filter material may be compressed air.
  • water it is also possible to use water as flushing medium, with which the filter material is discharged from the borehole through the guide line upwards.
  • the filter material can be entrained by flushing medium ascending in the interior of the guide line and / or by flushing medium rising from the outside of the guide line in the filter bed and entering the interior of the guide line via the line opening.
  • the filter bed is also loosened by the flushing medium, which facilitates the degradation of the filter bed.
  • the guide line may have a plurality of distributed over the lateral surface of the guide lineönsöffhungen.
  • at least one end conduit opening may be provided.
  • the diameter of the guide line depends on the diameter of the drill hole and the diameter of the well casing or the diameter of the filter unit. The larger the annular space between the well casing or the filter unit and the borehole wall, the larger the diameter of the guide line can be.
  • the guide line can be perforated to length of the filter unit in different sizes.
  • the size of the perforation depends on the diameter and length of distance according to the task of the tube well, especially after the borehole diameter, the width of the annulus, the Wellausbaurent, the geology, the pore volume of the filter material, the groundwater supply, the length of the filter unit and the chemical composition the groundwater resource.
  • a suitable material for the guide line is selected.
  • the guide allows a largely complete discharge of the filter material through the pipe openings after days. In this case, it is basically the case that filter material contained in the interior of the guide line is entrained by the flushing medium ascending in the interior of the guide line and is discharged in the direction of the upper edge of the terrain.
  • the outlet opening of the flushing device can preferably be provided in the region of an end-side conduit opening of the guide conduit, wherein, preferably, the outlet opening can be aligned in the direction of the borehole bottom.
  • the flushing medium thus exits downwards, which leads to a loosening of the arranged below the guide line filter bed.
  • the flushing medium is then deflected and can flow in part inside the guide line in the direction of the top edge of terrain and / or outside the guide line through the filter bed up, the flushing medium on the shell-side pipe openings of the guide line from the outside into the Leadership management on and over the leadership flows towards the top of the terrain.
  • the filter material of the filter bed is discharged from the wellbore and the filter bed is preferably completely removed.
  • the outlet opening can be arranged in the interior of the guide line or outside the guide line in the region of the line openings, preferably below a line opening, in order to facilitate the inflow of the flushing medium into the guide line and the entrainment of filter material.
  • the purge line can also have a plurality of outlet openings.
  • the flushing line can be installed or used as needed in the guide line.
  • at least one further guide line can be provided for introducing sealing medium or flushing liquid into the borehole in the region of the filter unit, wherein, more preferably, the further guide line has no flushing line.
  • the further guide line thus serves only to bring in the removal of the filter material stabilizing rinse in the wellbore in the filter unit.
  • the stabilizing rinse serves to stabilize the borehole wall in the region of the filter unit, so that the further guide duct can preferably be arranged in the vicinity of the borehole wall.
  • the further guide line can be arranged for introducing filter material into the annular space also between the filter unit and the borehole wall in the adjacent region of the filter unit.
  • the further guide line can also be provided as a pressure compensation element when pumping filter material over the guide line provided for removing the filter bed.
  • new filter material can be introduced by two each having a purge line having guide lines during installation of the filter bed, wherein at least two further guide lines are provided as pressure equalization elements.
  • the guide line, and preferably the purge line may extend substantially to the bottom hole to allow a substantially complete discharge of the filter material, even in the area of the bottom hole.
  • a conduit section of the guide conduit having the conduit openings may extend at least over the length of the filter element, preferably over the length the filter unit, extend.
  • the line section is preferably arranged parallel to the filter element or to the filter unit. Further preferably, the conduit section comprising the conduit openings can extend beyond the height of the filter unit upwards in the direction of the surface of the bottom formation over a certain length. It is preferably provided that after installation of the filter bed of the Kirsöffhungen having line section is substantially completely embedded in the filter bed. The height of the required filter bed and thus the length of the pipe sections having line sections is ultimately determined by the conditions of the soil formation in the region of the aquifer, via which a groundwater extraction should take place.
  • the filter unit is detachably connected to one of the bottom hole facing end pipe element of the Wellverrohrung and that, preferably, the filter unit is inserted or removable through the Wellverrohrung from above in the end pipe element. By removing the filter bed, the filter unit can be exposed.
  • the filter unit is used according to the invention from above into an end-side tube element of the Wellverrohrung and can be pulled out for replacement or cleaning of the tubular element, without it being necessary to expand the well casing from the well.
  • the guide line may be directly or indirectly connected to the Wellverrohrang.
  • the guide line is preferably not connected to allow the removal of the filter unit in a simple manner.
  • At least one injection line is provided here for the installation or introduction of a sealing medium in the annular gap above the filter bed, being restored by the introduction of the sealing medium in the annular gap of the original state of the soil formation.
  • the by the Drilling interrupted sealing layers between the water horizons are returned to the original state of the soil formation by the sealing medium.
  • the water horizons are thus separated again. This prevents potentially contaminated or salty water from higher aquifers from flowing down the annulus and contaminating the aquifer.
  • an injection line for the sealing medium is provided, which can extend in the borehole substantially from the surface of the soil formation into the depth of the filter bed, wherein the lower end of the injection line does not extend into the filter bed. It can preferably be provided that the lower end of the injection line from the upper edge of a filter bed installed in the wellbore approximately 1 m to 5 m, preferably about 2 m, is spaced.
  • the injection line is preferably installed together with the well casing and the filter unit in the borehole.
  • the sealing medium is introduced by pressure injection by means of the injection line and rises from bottom to top in the annulus of the wellbore, starting in the area above the actual filter section.
  • the sealing medium may be a suspension of natural products suitable for use in well construction work. This also includes the safety of the suspension in connection with drinking water production.
  • the individual components are mixed in a certain ratio until a specific density or flowability and a predetermined specific weight have been reached.
  • This suspension is injected under injection pressure into the annulus of the well above the filter bed and penetrates into pores, cracks and cavities of the soil formation as it rises in the borehole. After setting or curing of the suspension, the suspension is available as a permanently elastic, plastic and solid mass, which all access above the filter bed water pipes or water horizons access to the aquifer, to be funded from the water blocks.
  • the suspension interlocks with the soil formation after hardening and at the same time stabilizes the well casing.
  • the original state of the soil formation is restored geologically and hydrologically.
  • the injection line in the annulus remains as a dead line.
  • the injection line can also be removed again after the injection of sealing medium into the annulus. Through the injection line, it is possible in a simple manner and with little effort to fill the annulus with the sealing medium from bottom to top.
  • a well chamber having a drilling fitting or the like is always arranged underground. If there is a flood, contaminated water can penetrate into the well chamber and get through well ventilation valves and cable lines in the well and finally in the area of the water extraction section or the aquifer. Here it can come to a contamination of the groundwater. In order to enable a resumption of groundwater extraction through the wells, it is necessary to pump out the contaminated liquid layers or to rinse out the borehole. In part, the use of the well is no longer possible.
  • the invention is further based on the object of providing a pipe well which, over a long period of time and at low cost, enables the extraction of groundwater from a groundwater aquifer running in a soil formation.
  • the pipe well according to the invention is thus protected against any form of flood, which may be the result of, for example, a flood or an earthquake. It is understood that the upward extension takes place depending on the risk situation or region to be estimated.
  • the upper edge is preferably above 4 m above sea level, in particular between 5 m and 6 m above sea level, while in less endangered areas a projection above 1 m above sea level is sufficient.
  • the well casing is at least between 1 m to 3 m, preferably more than 3 m, upwards, ie. extended beyond the ground.
  • the penetration of contaminated high water into the borehole or into the water-bearing layer can be prevented even at high above-ground water level.
  • a well protection pipe may be provided which may be at least partially, preferably to a depth of about 10 m, integrated into the soil formation or anchored in the ground.
  • the tube well has a guide line for a filter material and a flushing line for a flushing medium and / or an injection line for a sealing medium for filling the annular space, in each case preferably of the previously described type, then the above-mentioned lines can extend beyond the upper edge of the borehole, at least be extended to the upper edge of the well.
  • fittings or the like Which can also be arranged in the region of the upper edge of the Wellverrohrung and thus overground.
  • the annular space between the upwardly extended casing section of the well casing and the outer well casing can at least partially be filled with a sealing medium, preferably of the type described above.
  • the annulus is filled starting from the bottom hole to the top of the well casing in a backfilling process.
  • the annulus can also be filled from overground.
  • another material can be provided for sealing and stabilizing the well casing in the above-ground part of the annulus.
  • a dike or truncated casing can be provided for the casing, which is arranged outside the borehole. absclinitt be provided. This development of the Ummantehmg contributes to a high stability.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of an inventive
  • Fig. 2 is a partial cross-sectional view of the tube well according to the invention in the bottom hole of a borehole and
  • Fig. 3 is a schematic representation of the operation of the measures provided for in the tube well invention leadership and flushing lines.
  • the well 1 shows a tube well 1 designed to convey groundwater from at least one aquifer 3 extending in a soil formation 2.
  • the well 1 has a well casing 4 built into a borehole of the soil formation 2 with a plurality of pipe elements not shown in detail.
  • a filter unit 5 is provided which has a filter element 6.
  • the filter element 6 is embedded in a filter bed 9 made of a filter material installed in the region of the bottom hole 7 in the annular space between the filter unit 5 and the borehole wall 8.
  • the tube well 1 in the present case has two guide lines 10, which are arranged opposite one another in the borehole. It is understood that a larger or a smaller number of guide lines can also be provided without further ado. In addition, two further guide lines, not shown, are provided which are arranged offset to the guide lines 10 in the borehole and provided for introducing a stabilizing solution for stabilizing the borehole wall in the region of the filter unit 5. Again, it is understood that a larger or smaller number of other guide lines can be readily provided.
  • the flushing line 11 may be a compressed air line which is installed in the guide line 10.
  • the outlet opening 12 is arranged in the region of an end-side conduit opening 13 of the guide line 10, the outlet opening 12 being aligned in the direction of the bottom hole 7.
  • the guide line 10 further shell-sideönsöffhungen 14.
  • a large part of the compressed air 15 also flows outside on the guide line 10 and re-enters the guide line 10 via the jacket-side line openings 14.
  • parts of the filter material are also entrained and discharged together with the compressed air 15 via the guide line 10 from the borehole to above ground.
  • This is schematically illustrated by the arrows 16 in FIG. 2.
  • a stabilizing solution or a sealing suspension in the region of the filter unit 5 is introduced into the annular space between the filter unit 5 and the borehole wall 8 by the two other guide ducts which are not shown in FIG.
  • the two other guide lines are connected to a flushing pump.
  • the guide line 10 may have a diameter between 30 to 80 mm, preferably 50 mm.
  • the guide line 10 has a plurality of not shown in detail interconnected tubular elements, which may be perforated or slotted.
  • the purge line 11 running in the interior of the guide line 10 may have a diameter between 10 and 30 mm, preferably 20 mm.
  • the guide line 10 and the purge line 11 extend to the lower end 17 of the filter unit 5.
  • the two guide lines 10 are provided for installation of the filter bed 9, wherein filter material with a fluid, preferably with water, via the shell-side conduit openings 14 and the end-side conduit opening 13 in the annular space between the filter unit 5 and the borehole wall 8 is introduced.
  • the two additional guide lines serve as pressure equalization elements.
  • the height of the filter bed 9 substantially corresponds to the length of the line section of the guide line 10, which has the shell-side conduit openings 14.
  • the filter bed 9 is expanded to substantially the height of the lower end of an end-side tubular element 18 of the well casing 4.
  • the filter bed 9 may also extend further upward beyond the lower end of the tubular member 18 beyond a certain range.
  • the filter unit 5 After removal of the filter bed 9, the filter unit 5 is substantially exposed and can be removed from the pipe element 18 over the Brannenverroh- tion 4 from above and used after cleaning again from above into the tubular element 18 via the well casing 4.
  • the tubular element 18 has at the lower end an inside edge flange 19, which is provided as an abutment for a step 20 of the tubular filter unit 5. This is shown in FIG.
  • the filter unit 5 has at the upper end engagement sections 21 for a catching device, not shown, with which it is possible to extract the filter unit 5 from the well casing 4. hen and after cleaning again in the well casing 4 use. In principle, however, a cleaning of the filter unit 5 in the installed state is possible, in connection with the maintenance of the tube well 1, only the filter bed 9 is replaced.
  • an injection line 22 is provided, via which a sealing suspension 22a is injected from below starting upwards into the annular space and rising in the annular space.
  • the injection line 22 extends in the illustrated embodiment of the tube well 1 in the direction of the filter bed 9 and ends at a distance of about 2 m above the filter bed 9.
  • the injection pressure of the sealing suspension 22a depends on the upcoming drilling depth, the annulus diameter and the borehole built-in construction of wells or wells as well as the upcoming geology / hydrology of soil formation 2. In the soil formation 2, the sealing suspension 22a penetrates into the smallest pores, cracks, crevices and cavities.
  • a permanently elastic, plastic and solid mass is formed, which on the one hand meshes with the bottom formation 2 and on the other hand makes it impossible to exchange liquid between the aquifer 3 and water-conducting layers arranged above it.
  • the injection line 22 remains after filling the Rmgraums with the sealing suspension 22a as a dead line in the annulus.
  • the Bmnnenverrohrung 4 is extended beyond the upper edge of the borehole or the soil upwards.
  • Valves 23 are provided at the upper end of the pump riser line 17a.
  • a well protection tube 24 is provided, which surrounds the projecting from the bottom portion of the Wellverrohrung 4 and anchored in the soil formation 2.
  • To further protect the Wellrohroh- rang 4 of the above-ground annulus between well casing 4 and well protection pipe 24 is filled with the sealing suspension 22 a.
  • a ventilation duct 26 of the well casing 4 is likewise arranged within the well protection pipe 24 and extends beyond the upper end of the well protection pipe 24 also upwards.
  • the wellhead is additionally protected by a cover 28.

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Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Rohrbrunnen (1) ausgebildet zur Förderung von Grundwasser, mit einer in ein Bohrloch einer Bodenformation (2) eingebauten Brunnenverrohrung (4) und mit einer am unteren Ende der Brunnenverrohrung (4) vorgesehenen Filtereinheit (5), wobei die Filtereinheit (5) wenigstens ein Filterelement (6) aufweist und wobei in einem Förderzustand zumindest das Filterelement (6) in ein im Bereich der Bohrlochsohle (7) in den Ringraum zwischen der Filtereinheit (5) und der Bohrlochwand (8) eingebautes Filterbett (9) aus einem Filtermaterial eingebettet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß zum Ausbau des Filterbettes (9) wenigstens eine Führungsleitung (10) und wenigstens eine Spülleitung (11) vorgesehen sind, daß sich die Führungsleitung (10) und die Spülleitung (11) im Bohrloch von der Oberfläche der Bodenformation (2) zumindest bis in die Tiefe des Filterelementes (6) erstrecken und die Führungsleitung (10) wenigstens eine Leitungsöffnung (13, 14) und die Spülleitung (11) wenigstens eine Austrittsöffnung (12) im Bereich des Filterbettes (9) aufweisen, wobei die Austrittsöffnung (12) derart relativ zu der Leitungsöffnung (13, 14) angeordnet ist, daß das Filtermaterial von aus der Spülleitung (11) austretendem Spülmedium (15) zumindest teilweise mitgerissen wird, über die Leitungsöffnung (13, 14) in die Führungsleitung (10) eintritt und mit dem Spülmedium (15) durch die Führungsleitung (10) aus dem Bohrloch ausgetragen wird.

Description

ROHRBRUNNEN MIT VORRICHTUNG ZUM AUSTAUSCHEN DES FILTERBETTS
Die Erfindung betrifft jeweils einen Rohrbrunnen nach dem gemeinsamen Oberbegriff der Ansprüche 1, 8 und 11.
Aus dem Stand der Technik sind Rohrbrunnen zur Grundwasserentnahme aus wenigstens einem in einer Bodenformation verlaufenden Grundwasserleiter bekannt. Die bekannten Rohrbrunnen weisen eine Brunnenverrohrung mit einer Mehrzahl von Rohrelementen auf, wobei am unteren Ende der Brunnenverroh- rung eine Filtereinheit vorgesehen ist. Nach dem Bohren des Bohrloches und dem Ausbau der Bohrgarnitur wird zunächst die Brunnenverrohrung zusammen mit der Filtereinheit in das Bohrloch eingebracht, wobei die Filtereinheit in dem Bohrloch bis in die Tiefe des Grundwasserleiters abgesenkt wird. Anschließend wird eine Filterkies-Schüttung in das Bohrloch eingebracht, so daß sich im Be- reich der Bohrlochsohle zwischen der Filtereinheit und der Bohrlochwand ein Filterbett aus der Filterkies-Schüttung bildet. Der Ringraum oberhalb des Filterbettes wird mit tonhaltigem, quellfähigem Material aufgefüllt, um die Brunnenverrohrung zu stabilisieren und den Ringraum zwischen der Brunnenverrohrung und dem Bohrloch zu verfüllen. Über das Filterbett und Filterelemente der FiI- tereinheit erfolgt die Entnahme von Grundwasser aus dem Grundwasserleiter, wobei das in der Brunnenverrohrung anstehende Grundwasser nach Übertage gefördert wird.
Eisen-, Mangan-, Kalkablagerungen und dgl. führen zu einem langsamen Zu- wachsen des Filterbettes und der Filtereinheit. Dadurch nimmt die Förderleistung des Rohrbrunnens mit der Zeit ab. Um die Förderleistung wieder zu erhöhen, ist es notwendig, das Filterbett und die Filterelemente zu regenerieren, wobei zum Teil chemische Regenerationsmittel, wie beispielsweise Chlorbleichlauge oder Lösungsmittel eingesetzt werden. Nachteilig ist hierbei, daß die Regenerations- mittel zu einer Kontaminierung des Grundwassers führen können. Darüber hinaus ist eine mechanische Reinigung der Filterelemente möglich. Von Nachteil ist, daß die Regeneration nur zu einer teilweisen Reinigung des Filterbettes und der Filterelemente führt. Darüber hinaus müssen die eingesetzten Regenerationsmittel vor der Wiederaufnahme der Förderung von Grundwasser aus dem FiI- terbett ausgespült werden, was aufwendig ist und zu zusätzlichen Kosten führt. Da die Regeneration nicht vollständig erfolgt, nimmt darüber hinaus mit wach- sender Betriebsdauer der bekannten Rohrbrunnen die Förderleistung stetig ab, was dazu führen kann, daß nach wenigen Jahren der Brunnen erneuert werden muß. Dazu ist es notwendig, die Brunnenverrohrung und die Filtereinheit aus dem Bohrloch vollständig auszubauen und nach einer Reinigung oder einem Austausch der Filtereinheit erneut in das Bohrloch einzubauen. Dies ist ebenfalls aufwendig und mit hohen Kosten verbunden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Rohrbrunnen zur Verfügung zu stellen, der über einen langen Zeitraum und bei geringen Kosten die Grundwas- serentnahme aus einem in einer Bodenformation verlaufenden Grundwasserleiter ermöglicht.
Die vorgenannte Aufgabe wird bei einem Rohrbrunnen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt der Grundgedanke zugrunde, einen Ausbau des Filterbettes aus dem Bohrloch ohne Ausbau der Brunnenverrohrung zu ermöglichen. Durch die Erfindung ist es erstmals möglich, verbrauchtes Filtermaterial nach entsprechender Betriebsdauer des Rohrbrunnens über die Führungsleitung auszubauen bzw. nach Übertage zu fordern und durch unverbrauchtes Filtermaterial zu ersetzen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Ringraum mit einem Abdichtungsmedium verfällt worden ist, das nach dem Ver- füllen aushärtet und den Grundwasserleiter von darüber verlaufenden wasserleitenden Schichten dauerhaft abdichtet. Der durch Verfüllen des Ringraums zwischen Brunnenverrohrung und Bohrlochwand mit dem Abdichtungsmedium gebildete Schacht bleibt auch nach dem Ausbau des Filtermaterials bestehen. Das Eindringen von kontaminiertem Wasser aus oberen Bodenschichten in den Grundwasserleiter ist daher beim Ausbau des Filtermaterials nicht möglich. Im Ergebnis kann der erfindungsgemäße Rohrbrunnen durch Austausch des Filtermaterials und gegebenenfalls Reinigung der Filtereinheit durch mechanische Reinigungseinrichtungen weitaus länger mit hoher Förderleistung betrieben wer- den, als dies bei den bekannten Rohrbrunnen möglich ist.
Der Einsatz chemischer Regenerationsmittel zur Entfernung von Ablagerungen, die sich auf dem Filtermaterial gebildet haben, ist erfindungsgemäß nicht notwendig. Statt dessen wird das Filtermaterial als solches bei geringem Aufwand und Kosten über die Führungsleitung ausgebaut. An die Stelle der beim Stand der Technik vorgesehenen aufwendigen Regeneration tritt bei der Erfindung der Ausbau bzw. die Förderung des Filtermaterials nach Übertage im Zusammenhang mit der Wartung des erfindungsgemäßen Rohrbrunnens.
Der erfindungsgemäße Rohrbrunnen wird gegenüber den üblicherweise einge- setzten Brunnen nach DIN-Standard nicht saniert, sondern in zeitlichen Abständen gewartet. Die Wartungsintervalle sind abhängig von der chemischen Zusammensetzung des Wasserleiters, woraus sich die Förderrate bei der Neuerstellung des Brunnens ergibt, durch das Porenvolumen des Filterbettes mit einem bestimmten Durchlässigkeitsbeiwert und der anstehenden Geologie sowie der Wasserressource und der Förderrate. Darüber hinaus sind die Wartungsintervalle abhängig von dem sich im Brunnen einstellenden Beharrungszustand des Wasserspiegels.
Die Führungsleitung kann darüber hinaus dafür vorgesehen sein, vor dem (erst- maligen) Fördern von Grundwasser das Filtermaterial in den Ringraum zwischen der Filtereinheit und der Bohrlochwand einzubringen und damit das Filterbett einzubauen bzw. anzulegen, wobei das Filtermaterial als Suspension eingebracht wird. Die Menge des zugeführten Filtermaterials ist vorzugsweise derart bemessen, daß sich das Filterbett nach Eingabe des Filtermaterials über eine Höhe von 3 m bis 5 m über die Oberkante des höchsten Filterelementes hinaus nach oben in Richtung Oberkante Gelände erstreckt. Beim Einbau des Filtermaterials werden die Führungsleitung und die Spülleitung in dem sich bildenden Filterbett eingebettet und sind zwischen der Filtereinheit und der Bohrlochwand des Bohrlochs angeordnet.
Bei dem zum Austrag des Filtermaterials eingesetzten Spülmedium kann es sich der Einfachheit halber um Preßluft handeln. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, als Spülmedium Wasser einzusetzen, mit dem das Filtermaterial aus dem Bohrloch durch die Führungsleitung nach oben ausgetragen wird.
Das Filtermaterial kann von im Inneren der Führungsleitung aufsteigendem Spülmedium und/oder von außerhalb der Führungsleitung im Filterbett aufsteigendem und über die Leitungsöffnung in das Innere der Führungsleitung eintretendem Spülmedium mitgerissen werden. Dabei wird das Filterbett durch das Spülmedium auch aufgelockert, was den Abbau des Filterbettes erleichtert. Die Führungsleitung kann eine Mehrzahl von über die Mantelfläche der Führungsleitung verteilte Leitungsöffhungen aufweisen. Darüber hinaus kann vorzugsweise wenigstens eine stirnseitige Leitungsöffnung vorgesehen sein. Der Durchmesser der Führungsleitung richtet sich nach dem Durchmesser des Bohr- lochs und dem Durchmesser der Brunnenverrohrung bzw. dem Durchmesser der Filtereinheit. Je größer der Ringraum zwischen der Brunnenverrohrung bzw. der Filtereinheit und der Bohrlochwand ist, desto größer kann der Durchmesser der Führungsleitung sein. Die Führungsleitung kann auf Länge der Filtereinheit in unterschiedlicher Größe gelocht sein. Die Größe der Lochung richtet sich im Durchmesser und im Längenabstand nach der Aufgabenstellung des Rohrbrunnens, insbesondere auch nach dem Bohrlochdurchmesser, der Breite des Ringraums, der Brunnenausbaugröße, der Geologie, dem Porenvolumen des Filtermaterials, dem Grundwasserangebot, der Länge der Filtereinheit und der chemischen Zusammensetzung der Grundwasserressource. In Abhängigkeit von den vorgenannten Parametern wird ein geeignetes Material für die Führungsleitung ausgewählt. Die Führungsleitung ermöglicht einen weitgehend vollständigen Austrag des Filtermaterials über die Leitungsöffnungen nach Übertage. Dabei ist es grundsätzlich so, daß im Inneren der Führungsleitung enthaltenes Filtermaterial durch das im Inneren der Führungsleitung aufsteigende Spülmedium mitge- rissen und in Richtung Oberkante Gelände ausgetragen wird. Zudem wird über die Leitungsöffnungen weiteres Filtermaterial aus dem umgebenden Filterbett mitgerissen und über die Führungsleitung ausgetragen, was zu einem vorzugsweise vollständigen Ausbau des Filterbettes führt. Beim Aufsteigen des Spülmediums kann zudem ein Sog erzeugt werden, der zu einem weiteren Austrag des Filtermaterials beiträgt.
Die Austrittsöffnung der Spülleirung kann vorzugsweise im Bereich einer stirnseitigen Leitungsöffnung der Führungsleitung vorgesehen sein, wobei, vorzugsweise, die Austrittsöffnung in Richtung zur Bohrlochsohle ausgerichtet sein kann. Das Spülmedium tritt somit nach unten aus, was zu einer Auflockerung des unterhalb der Führungsleitung angeordneten Filterbettes führt. Nach dem Prinzip des kleinsten Widerstandes wird das Spülmedium dann umgelenkt und kann zum Teil im Inneren der Führungsleitung in Richtung nach Oberkante Gelände und/oder außerhalb der Führungsleitung durch das Filterbett nach oben strömen, wobei das Spülmedium über die mantelseitigen Leitungsöffnungen der Führungsleitung von außen in die Führungsleitung ein- und über die Führungsleitung in Richtung Oberkante Gelände abströmt. Dabei wird das Filtermaterial des Filterbettes aus dem Bohrloch ausgetragen und das Filterbett vorzugsweise vollständig ausgebaut. Grundsätzlich kann die Austrittsöffnung im Inneren der Führungsleitung oder außerhalb der Führungsleitung im Bereich der Leitungsöff- nungen angeordnet sein, vorzugsweise unterhalb einer Leitungsöffnung, um das Einströmen des Spülmediums in die Führungsleitung und das Mitreißen von Filtermaterial zu erleichtern. Die Spülleitung kann im übrigen auch eine Mehrzahl von Austrittsöffnungen aufweisen.
Zum Schutz der Spülleitung kann vorgesehen sein, daß diese zumindest bereichsweise im Inneren der Führungsleitung angeordnet und/oder mit der Führungsleitung verbunden ist. Die Spülleitung kann bedarfsweise in die Führungsleitung einbaubar bzw. einsetzbar sein. Darüber hinaus kann wenigstens eine weitere Führungsleitung zum Einbringen von Abdichtungsmedium bzw. von Spülungsflüssigkeit in das Bohrloch im Bereich der Filtereinheit vorgesehen sein, wobei, weiter vorzugsweise, die weitere Führungsleitung keine Spülleitung aufweist. Die weitere Führungsleitung dient somit lediglich dazu, beim Ausbau des Filtermaterials Stabilisierungsspülung in das Bohrloch im Bereich der Filtereinheit einzubringen. Die Stabilisierungsspülung dient zur Stabilisierung der Bohrlochwand im Bereich der Filtereinheit, so daß die weitere Führungsleitung vorzugsweise in Nähe der Bohrlochwand angeordnet werden kann. Die weitere Führungsleitung kann zum Einbringen von Filtermaterial in den Ringraum auch zwischen der Filtereinheit und der Bohrlochwand im benachbarten Bereich der Filtereinheit angeordnet sein. Grundsätzlich kann die weitere Führungsleitung auch als Druckausgleichselement beim Einpumpen von Filtermaterial über die zum Ausbau des Filterbettes vorgesehene Führungsleitung vorgesehen sein. Bei einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung kann beim Einbau des Filterbettes beispielsweise neues Filtermaterial durch zwei jeweils eine Spülleitung aufweisende Führungsleitungen eingebracht werden, wobei wenigstens zwei weitere Führungsleitungen als Druckausgleichselemente vorgesehen sind.
Die Führungsleitung und vorzugsweise die Spülleitung können sich im wesentlichen bis zur Bohrlochsohle erstrecken, um einen weitgehend vollständigen Austrag des Filtermaterials, auch im Bereich der Bohrlochsohle, zu ermöglichen. Ein die Leitungsöffnungen aufweisender Leitungsabschnitt der Führungsleitung kann sich zumindest über die Länge des Filterelementes, vorzugsweise über die Länge der Filtereinheit, erstrecken. Der Leitungsabschnitt ist dabei vorzugsweise parallel zum Filterelement bzw. zur Filtereinheit angeordnet. Weiter vorzugsweise kann sich der die Leitungsöffnungen aufweisende Leitungsabschnitt über die Höhe der Filtereinheit hinaus nach oben in Richtung zur Oberfläche der Boden- formation über eine bestimmte Länge erstrecken. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, daß nach dem Einbau des Filterbettes der die Leitungsöffhungen aufweisende Leitungsabschnitt im wesentlichen vollständig in das Filterbett eingebettet ist. Die Höhe des erforderlichen Filterbettes und damit die Länge des die Leitungsöffnungen aufweisenden Leitungsabschnitts wird letztlich durch die Verhältnisse der Bodenformation im Bereich des Grundwasserleiters, über den eine Grundwasserentnahme erfolgen soll, festgelegt.
Für einen Austausch der Filtereinheit kann vorgesehen sein, daß die Filtereinheit lösbar mit einem der Bohrlochsohle zugewandten endseitigen Rohrelement der Brunnenverrohrung verbunden ist und daß, vorzugsweise, die Filtereinheit durch die Brunnenverrohrung hindurch von Übertage aus in das endseitige Rohrelement einsetzbar bzw. herausnehmbar ist. Durch den Ausbau des Filterbettes kann die Filtereinheit freigelegt werden. Die Filtereinheit ist dabei erfindungsgemäß von oben her in ein endseitiges Rohrelement der Brunnenverrohrung eingesetzt und kann zum Austausch oder zur Reinigung aus dem Rohrelement herausgezogen werden, ohne daß es notwendig ist, die Brunnenverrohrung aus dem Bohrloch auszubauen. Dazu ist es notwendig, daß sich die Filtereinheit in der Brunnenverrohrung bewegen läßt, wobei ein Ein- und Ausbau mittels einer in der Brunnenverrohrung geführten Fangeinrichtung in einfacher Weise erfolgen kann.
Die Führungsleitung kann mittelbar oder unmittelbar fest mit der Brunnenverrohrang verbunden sein. Mit der Filtereinheit als solcher ist die Führungsleitung dagegen vorzugsweise nicht verbunden, um den Ausbau der Filtereinheit in einfacher Weise zu ermöglichen.
Die eingangs genannte Aufgabe ist bei einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohrbrunnens durch die Merkmale des Anspruchs 8 gelöst. Wenigstens eine Injektionsleitung ist hierbei zum Einbau bzw. Einbringen eines Abdichtungsmediums in den Ringspalt oberhalb des Filterbettes vorgesehen, wobei durch das Einbringen des Abdichtungsmediums in den Ringspalt der ursprüngliche Zustand der Bodenformation wiederhergestellt wird. Die durch den Bohrvorgang durchbrochenen Dichtschichten zwischen den Wasserhorizonten werden durch das Abdichtungsmedium wieder in den Urzustand der Bodenformation versetzt. Die Wasserhorizonte sind somit wieder getrennt. Dadurch wird verhindert, daß möglicherweise kontaminiertes oder salzhaltiges Wasser aus hö- heren Aquifers entlang des Ringraumes nach unten fließt und den Grundwasserleiter verunreinigt.
Zum Einbau einer Ringraumabdichtung ist erfindungsgemäß eine Injektionsleitung für das Abdichtungsmedium vorgesehen, die sich im Bohrloch im wesentli- chen von der Oberfläche der Bodenformation bis in die Tiefe des Filterbettes erstrecken kann, wobei sich das untere Ende der Injektionsleitung nicht bis in das Filterbett hinein erstreckt. Vorzugsweise kann es vorgesehen sein, daß das untere Ende der Injektionsleitung von der Oberkante eines in das Bohrloch eingebauten Filterbettes ca. 1 m bis 5 m, vorzugsweise ca. 2 m, beabstandet ist. Dabei wird die Injektionsleitung vorzugsweise zusammen mit der Brunnenverrohrung und der Filtereinheit in das Bohrloch eingebaut. Nach dem Einbau des Filterbettes wird das Abdichtungsmedium durch Druckinjektion mittels der Injektionsleitung eingebracht und steigt von unten nach oben in dem Ringraum des Bohrloches auf, und zwar beginnend im Bereich oberhalb der eigentlichen Filtersektion.
Bei dem Abdichtungsmedium kann es sich um eine Suspension aus Naturprodukten handeln, die für den Gebrauch bei Brunnenbauarbeiten geeignet sind. Dies umfaßt auch die Unbedenklichkeit der Suspension im Zusammenhang mit der Trinkwassergewinnung. Die einzelnen Komponenten werden in einem be- stimmten Verhältnis gemischt, bis eine bestimmte Dichte bzw. Fließfähigkeit und ein vorbestimmtes spezifisches Gewicht erreicht ist. Diese Suspension wird unter Injektionsdruck in den Ringraum des Bohrloches oberhalb des Filterbettes injiziert und dringt beim Aufsteigen im Bohrloch in Poren, Risse und Hohlräume der Bodenformation ein. Nach dem Abbinden bzw. Aushärten der Suspension liegt die Suspension als dauerelastische, plastische und feste Masse vor, welche allen oberhalb des Filterbettes anstehenden Wasserleitern bzw. Wasserhorizonten den Zutritt zum Grundwasserleiter, aus dem Wasser gefördert werden soll, versperrt . Dabei verzahnt sich die Suspension nach dem Aushärten mit der Bodenformation und stabilisiert gleichzeitig die Brunnenverrohrung. Dadurch wird der Urzustand der Bodenformation geologisch-hydrologisch wiederhergestellt. Vorzugsweise ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, daß nach dem Verfüllen des Ringraumes und Aushärten des Abdichtungsmediums die Injektionsleitung im Ringraum als tote Leitung verbleibt. Die Injektionsleitung kann nach der Injektion von Abdichtungsmedium in den Ringraum auch wieder ausgebaut werden. Durch die Injektionsleitung ist es in einfacher Weise und mit geringem Aufwand möglich, den Ringraum mit dem Abdichtungsmedium von unten nach oben zu verfüllen.
Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Rohrbrunnen ist eine eine Bohrarmaturen oder dgl. aufweisende Brunnenkammer stets unterirdisch angeordnet. Kommt es zu einem Hochwasser, kann kontaminiertes Wasser in die Brunnenkammer eindringen und über Brunnenbelüftungsventile und Kabelleitungen in das Bohrloch und schließlich in den Bereich des Wasserentnahmeabschnittes bzw. der Grundwasserleiter gelangen. Hier kann es zu einer Kontamination des Grundwassers kommen. Um eine Wiederaufnahme der Grundwasserentnahme über den Rohrbrunnen zu ermöglichen, ist es notwendig, die kontaminierten Flüssigkeitsschichten abzupumpen bzw. das Bohrloch auszuspülen. Zum Teil ist der Gebrauch des Brunnens gar nicht mehr möglich.
Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, einen Rohrbrunnen zur Verfügung zu stellen, der über einen langen Zeitraum und bei geringen Kosten die Grundwasserentnahme aus einem in einer Bodenformation verlaufenden Grundwasserleiter ermöglicht.
Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rohr- brunnens sind zur Lösung der vorgenannten Aufgabe die Merkmale des Anspruchs 11 vorgesehen.
Durch die erfϊndungsgemäße Verlängerung der Brunnenverrohrung über die Oberkante des Bohrlochs hinaus nach oben, d. h. nach Übertage, ist das Eindrin- gen von kontaminiertem Hochwasser in das Bohrloch ausgeschlossen. Der erfindungsgemäße Rohrbrunnen ist damit gegen jede Form von Hochwasser geschützt, das beispielsweise die Folge einer Überschwemmung oder eines Erdbebens sein kann. Dabei versteht es sich, daß die Verlängerung nach oben je nach abzuschätzender Gefahrenlage bzw. Region erfolgt. Bei hochwassergefährdeten Gebieten liegt die Oberkante vorzugsweise bis über 4 m über NN, insbesondere zwischen 5 m und 6 m über NN, während bei weniger gefährdeten Gebieten ein Überstand ab 1 m über NN ausreichend ist.
Vorzugsweise ist die Brunnenverrohrung wenigstens zwischen 1 m bis 3 m, vor- zugsweise um mehr als 3 m, nach oben, d.h. über den Boden hinaus verlängert. Dadurch kann auch bei hohem oberirdischen Wasserstand das Eindringen von kontaminiertem Hochwasser in das Bohrloch bzw. in die wasserführende Schicht verhindert werden.
Zum äußeren Schutz für den nach oben verlängerten Verrohrungsabschnitt der Brunnenverrohrung kann ein Brunnenschutzrohr vorgesehen sein, das zumindest teilweise, vorzugsweise bis in eine Tiefe von ca. 10 m, in die Bodenformation eingebunden bzw. im Boden verankert sein kann.
Weist der Rohrbrunnen eine Führungsleitung für ein Filtermaterial und eine Spülleitung für ein Spülmedium und/oder eine Injektionsleitung für ein Abdichtungsmedium zum Verfüllen des Ringraums, jeweils vorzugsweise der zuvor beschriebenen Art, auf, so können die vorgenannten Leitungen über die Oberkante des Bohrlochs nach oben hinaus zumindest bis zur Oberkante der Brunnenver- rohrung verlängert sein. Gleiches gilt für Armaturen oder dgl., die ebenfalls im Bereich der Oberkante der Brunnenverrohrung und damit Übertage angeordnet sein können.
Für eine weitere Stabilisierung des nach oben verlängerten Verrohrungs- abschnitts kann der Ringraum zwischen dem nach oben verlängerten Verrohrungsabschnitt der Brunnenverrohrung und dem äußeren Brunnenschutzrohr zumindest teilweise mit einem Abdichtungsmedium, vorzugsweise der zuvor beschriebenen Art, verfüllt sein. Vorzugsweise wird der Ringraum ausgehend von der Bohrlochsohle bis zur Oberkante der Brunnenverrohrung in einem Verfüll- Vorgang verfüllt. Grundsätzlich kann der Ringraum auch von Übertage aus verfüllt werden. Darüber hinaus kann zur Abdichtung und zur Stabilisierung der Brunnenverrohrung im oberirdischen Teil des Ringraums auch ein anderes Material vorgesehen sein. Schließlich kann zum Schutz des nach oben verlängerten Verrohmngsabschnittes der Brunnenverrohrung eine deich- oder kegelstumpfar- tige Ummantelung für den außerhalb des Bohrlochs angeordneten Verrohrungs- absclinitt vorgesehen sein. Diese Ausbildung der Ummantehmg trägt zu einer hohen Stabilität bei.
Im einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Rohrbrunnen auszugestalten und weiterzubilden, wobei einerseits auf die abhängigen Patentansprüche und andererseits auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme die Zeichnung verwiesen wird. In der Figur zeigen
Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines erfindungsgemäßen
Rohrbrunnen,
Fig. 2 eine Teilquerschnittsansicht des erfindungsgemäßen Rohrbrunnens im Bereich der Bohrlochsohle eines Bohrloches und
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise der bei dem erfindungsgemäßen Rohrbrunnen vorgesehenen Führungs- und Spülleitungen.
Die Fig. 1 zeigt einen Rohrbrunnen 1 ausgebildet zur Förderung von Grundwasser aus wenigstens einem in einer Bodenformation 2 verlaufenden Grundwasserleiter 3. Der Rohrbrunnen 1 weist eine in ein Bohrloch der Bodenformation 2 eingebaute Brunnenverrohrung 4 mit einer Mehrzahl von nicht im einzelnen dargestellten Rohrelementen auf. Am unteren Ende der Brunnenverrohrung 4 ist ei- ne Filtereinheit 5 vorgesehen, die ein Filterelement 6 aufweist. In einem Förderzustand ist das Filterelement 6 in ein im Bereich der Bohrlochsohle 7 in den Ringraum zwischen der Filtereinheit 5 und der Bohrlochwand 8 eingebautes Filterbett 9 aus einem Filtermaterial eingebettet.
Ist die Förderleistung des Rohrbrunnens 1 um einen bestimmten Faktor gesunken, wird der Rohrbrunnen 1 mit einer Unterwasserkamera abgefahren, wobei die Auswertung des von der Unterwasserkamera gelieferten Bildmaterials eine Entscheidung darüber ermöglicht, ob eine Wartung des Rohrbrunnens 1 erforderlich ist. - π -
Zum Ausbau bzw. Austrag des Filterbettes 9 weist der Rohrbrunnen 1 vorliegend zwei Führungsleitungen 10 auf, die gegenüberliegend im Bohrloch angeordnet sind. Es versteht sich, daß auch ohne weiteres eine größere oder eine kleinere Anzahl an Führungsleitungen vorgesehen sein können. Darüber hinaus sind zwei nicht dargestellte weitere Führungsleitungen vorgesehen, die zu den Führungsleitungen 10 versetzt im Bohrloch angeordnet und zum Einbringen einer Stabilisierungslösung zur Stabilisierung der Bohrlochwand im Bereich der Filtereinheit 5 vorgesehen sind. Auch hier versteht es sich, daß ohne weiteres eine größere oder kleinere Anzahl an weiteren Führungsleitungen vorgesehen sein kann.
Im Inneren der Führungsleitung 10 ist wenigstens eine Spülleitung 11 vorgesehen, die eine Austrittsöffnung 12 am unteren Ende der Führungsleitung 10 aufweist. Dies ist in Fig. 2 dargestellt. Bei der Spülleitung 11 kann es sich um eine Preßluftleitung handeln, die in die Führungsleitung 10 eingebaut wird. Die Aus- trittsöfmung 12 ist im Bereich einer stirnseitigen Leitungsöffhung 13 der Führungsleitung 10 angeordnet, wobei die Austrittsöffhung 12 in Richtung zur Bohrlochsohle 7 ausgerichtet ist. Darüber hinaus weist die Führungsleitung 10 weitere mantelseitige Leitungsöffhungen 14 auf. Zum Ausbau des Filterbettes 9 bzw. zum Austrag des Filtermaterials ist es vorgesehen, daß über die Spülleitung 11 Preßluft 15 nach unten austritt. Dabei wird zunächst das Filterbett 9 aufgelockert. Die Preßluft 15 strömt zum Teil im Inneren der Führungsleitung 10 nach oben und reißt dabei Teile des Filtermaterials mit. Ein großer Teil der Preßluft 15 strömt auch außen an der Führungsleitung 10 vorbei und tritt über die mantelsei- tigen Leitungsöffhungen 14 wieder in die Führungsleitung 10 ein. Dabei werden ebenfalls Teile des Filtermaterials mitgerissen und zusammen mit der Preßluft 15 über die Führungsleitung 10 aus dem Bohrloch nach Übertage ausgetragen. Dies ist durch die Pfeile 16 in Fig. 2 schematisch dargestellt. Gleichzeitig mit dem Ausbau des Filterbettes 9 wird durch die beiden weiteren Führangsleitungen, die in Fig. 1 nicht dargestellt sind, eine Stabilisierungslösung bzw. eine Abdich- tungssuspension im Bereich der Filtereinheit 5 in den Ringraum zwischen der Filtereinheit 5 und der Bohrlochwand 8 eingebracht. Die beiden weiteren Führungsleitungen sind dazu mit einer Spülungspumpe verbunden. Dadurch kommt es zu einer Stabilisierung der Bohrlochwand 8 im Bereich der Filtereinheit 5 beim Ausbau des Filterbettes 9. Die Führungsleitung 10 kann einen Durchmesser zwischen 30 bis 80 mm, vorzugsweise von 50 mm, aufweisen. Die Führungsleitung 10 weist eine Mehrzahl von nicht im einzelnen dargestellten miteinander verbundenen Rohrelementen auf, die gelocht oder geschlitzt sein können. Die im Inneren der Führungsleitung 10 verlaufende Spülleitung 11 kann einen Durchmesser zwischen 10 bis 30 mm, vorzugsweise von 20 mm, aufweisen. Die Führungsleitung 10 und die Spülleitung 11 erstrecken sich bis zum unteren Ende 17 der Filtereinheit 5. Damit wird ein weitgehend vollständiger Ausbau des Filterbettes 9 ermöglicht.
Darüber hinaus sind die beiden Führungsleitungen 10 zum Einbau des Filterbettes 9 vorgesehen, wobei Filtermaterial mit einem Fluid, vorzugsweise mit Wasser, über die mantelseitigen Leitungsöffnungen 14 und die stirnseitige Leitungs- öffnung 13 in den Ringraum zwischen der Filtereinheit 5 und der Bohrlochwand 8 eingebracht wird. Bei diesem Verdrängungsprozeß dienen die zwei zusätzli- chen weiteren Führungsleitungen als Druckausgleichselemente. Durch Sedimentation des Filtermaterials bildet sich das Filterbett 9 aus. Die Höhe des Filterbettes 9 entspricht im wesentlichen der Länge des Leitungsabschnitts der Führungsleitung 10, der die mantelseitigen Leitungsöffnungen 14 aufweist. Durch das Filterbett 9 und die Filtereinheit 5 wird im Förderzustand Grundwasser aus dem Grundwasserleiter 3 über eine Pumpensteigeleitung 17a mit einer Pumpe 17b gefördert, wobei die Höhe des Filterbettes 9 so gewählt ist, daß das Filterelement 6 der Filtereinheit 5 zumindest vollständig eingebettet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Filterbett 9 im wesentlichen bis zur Höhe des unteren Endes eines endseitigen Rohrelementes 18 der Brunnenverrohrung 4 ausgebaut. Das Filterbett 9 kann sich jedoch auch weiter nach oben über das untere Ende des Rohrelementes 18 hinaus über einen bestimmten Bereich erstrecken.
Nach dem Ausbau des Filterbettes 9 ist die Filtereinheit 5 im wesentlichen freigelegt und kann von Übertage aus dem Rohrelement 18 über die Brannenverroh- rung 4 entnommen und nach einer Reinigung wieder von Übertage aus in das Rohrelement 18 über die Brunnenverrohrung 4 eingesetzt werden. Das Rohrelement 18 weist am unteren Ende einen innenseitigen Randflansch 19 auf, der als Widerlager für eine Stufe 20 der rohrförmigen Filtereinheit 5 vorgesehen ist. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Darüber hinaus weist die Filtereinheit 5 am oberen Ende Angriffsabschnitte 21 für eine nicht dargestellte Fangeinrichtung auf, mit der es möglich ist, die Filtereinheit 5 aus der Brunnenverrohrung 4 herauszuzie- hen und nach einer Reinigung wieder in die Brunnenverrohrung 4 einzusetzen. Grundsätzlich ist aber auch eine Reinigung der Filtereinheit 5 im eingebauten Zustand möglich, wobei im Zusammenhang mit der Wartung des Rohrbrunnens 1 lediglich das Filterbett 9 ausgetauscht wird.
Zum Verschließen bzw. Abdichten des Ringraums zwischen der Brunnenverrohrung 4 und der Bohrlochwand 8 oberhalb des Filterbettes 9 ist eine Injektionsleitung 22 vorgesehen, über die eine Abdichtungssuspension 22a über ein Druckinjektionsverfahren von unten beginnend nach oben in den Ringraum injiziert wird und im Ringraum aufsteigt. Die Injektionsleitung 22 erstreckt sich bei der dargestellten Ausführungsform des Rohrbrunnens 1 in Richtung zum Filterbett 9 und endet in einem Abstand von ca. 2 m oberhalb des Filterbettes 9. Der Injektionsdruck der Abdichtungssuspension 22a richtet sich nach der anstehenden Bohrtiefe, dem Ringraumdurchmesser und dem im Bohrloch eingebauten Brunnenaus- bau bzw. der Brunnenverrohung sowie der anstehenden Geologie/Hydrologie der Bodenformation 2. Die Abdichtungssuspension 22a dringt in der Bodenformation 2 in kleinste Poren, Risse, Klüfte und Hohlräume ein. Nach Ablauf einer Abbindezeit entsteht eine dauerelastische, plastische und feste Masse, welche sich einerseits mit der Bodenformation 2 verzahnt und andererseits einen Flüssig- keitsaustausch zwischen dem Grundwasserleiter 3 und darüber angeordneten wasserleitenden Schichten unmöglich macht. Die Injektionsleitung 22 verbleibt nach dem Verfüllen des Rmgraums mit der Abdichtungssuspension 22a als tote Leitung im Ringraum. In diesem Zusammenhang ist es durch die Führungsleitungen 10 möglich, das Filterbett 9 auszubauen, ohne die im Ringraum oberhalb des Filterbett 9 anstehende und ausgehärtete Abdichtungssuspension 22a ausbauen und damit den gebildeten Schacht zustören zu müssen.
Zum Schutz gegen oberirdisches Hochwasser ist die Bmnnenverrohrung 4 über die Oberkante des Bohrlochs bzw. den Boden hinaus nach oben verlängert. Glei- ches gilt für die Führungsleitungen 10, die Spülleitungen 11 und die Injektionsleitung 22. Am oberen Ende der Pumpensteigeleitung 17a sind Armaturen 23 vorgesehen. Darüber hinaus ist ein Brunnenschutzrohr 24 vorgesehen, das den aus dem Boden ragenden Abschnitt der Brunnenverrohrung 4 ummantelt und in der Bodenformation 2 verankert ist. Zum weiteren Schutz der Brunnenverroh- rang 4 ist der oberirdische Ringraum zwischen Brunnenverrohrung 4 und Brunnenschutzrohr 24 mit der Abdichtungssuspension 22a verfüllt. Darüber hinaus ist um das Brunnenschutzrohr 24 eine pyramiden- oder kegelstumpfförmige Beton- Uramantelung 25 als weiterer Schutz gegen Hochwasser vorgesehen. Eine Belüftungsleitung 26 der Brunnenverrohrung 4 ist ebenfalls innerhalb des Brunnenschutzrohrs 24 angeordnet und erstreckt sich über das obere Ende des Brunnenschutzrohrs 24 hinaus nach oben. Der Brunnenkopf wird durch eine Abdeckung 28 zusätzlich geschützt.

Claims

Patentansprüche:
1. Rohrbrunnen (1) ausgebildet zur Förderung von Grundwasser, mit einer in ein Bohrloch einer Bodenformation (2) eingebauten Brunnenverrohrung (4) und mit einer am unteren Ende der Brunnenverrohrung (4) vorgesehenen Filtereinheit (5), wobei die Filtereinheit (5) wenigstens ein Filterelement (6) aufweist und wobei in einem Förderzustand zumindest das Filterelement (6) in ein im Bereich der Bohrlochsohle (7) in den Ringraum zwischen der Filtereinheit (5) und der Bohrlochwand (8) eingebautes Filterbett (9) aus einem Filtermaterial eingebettet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausbau des Filterbettes (9) wenigstens eine Führungsleitung (10) und wenigstens eine Spülleitung (11) vorgesehen sind, daß sich die Führungsleitung (10) und die Spülleitung (11) im Bohrloch von der Oberfläche der Bodenformation (2) zumindest bis in die Tiefe des Filterelementes (6) erstrecken und die Führangsleitung (10) wenigstens eine Leitungsöffnung (13, 14) und die Spülleitung (11) wenigstens eine Austrittsöffhung (12) im Bereich des Filterbettes (9) aufweisen, wobei die Austrittsöffnung (12) derart relativ zu der Leitungsöffnung (13, 14) angeordnet ist, daß das Filtermaterial von aus der Spülleitung (11) austretendem Spülmedium (15) zumindest teilweise mitgerissen wird, über die Leitungsöfmung (13, 14) in die Führungsleitung (10) ein- tritt und mit dem Spülmedium (15) durch die Führungsleitung (10) aus dem Bohrloch ausgetragen wird.
2. Rohrbrunnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsleitung (10) eine Mehrzahl von über die Mantelfläche der Führungsleitung (10) ver- teilte Leitungsöffnungen (14) aufweist und/oder daß die Führungsleitung (10) wenigstens eine stirnseitige Leitungsöfmung (13) aufweist.
3. Rohrbrunnen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung (12) im Bereich der stirnseitigen Leitungsöffnung (13) angeordnet ist und daß, vorzugsweise, die Austrittsöffhung (12) in Richtung zur Bohrlochsohle (7) ausgerichtet ist.
4. Rohrbrunnen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülleitung (11) zumindest bereichsweise im Inneren der Füh- rungsleitung (10) angeordnet und/oder mit der Führungsleitung (10) verbunden ist.
5. Rohrbrunnen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spülleitung (11) bedarfsweise in die Führungsleitung (10) einbaubar ist.
6. Rohrbrunnen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine weitere Führungsleitung zum Einbringen von Abdichtungsmedium in den Ringraum auf Höhe der Filtereinheit (5) vorgesehen ist und daß, vorzugsweise, die weitere Führungsleitung keine Spülleitung aufweist.
7. Rohrbrunnen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Führungsleitung (10) und vorzugsweise die Spülleitung (11) im wesentlichen bis zur Bohrlochsohle (7) erstrecken.
8. Rohrbrunnen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Leitungsöffnungen (13, 14) aufweisender Leitungsabschnitt der Führungsleitung (10) zumindest über die Länge des Filterelementes (6), vorzugsweise über die Länge der Filtereinheit (5), erstreckt.
9. Rohrbrunnen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinheit (5) lösbar mit einem endseitigen Rohrelement (18) der Brunnenverrohrung (4) verbunden ist und daß, vorzugsweise, die Filtereinheit (5) durch die Brunnenverrohrang (4) hindurch von Übertage aus in das end- seitige Rohrelement (18) einsetzbar bzw. herausnehmbar ist.
10. Rohrbrunnen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsleitung (10) mittelbar oder unmittelbar fest mit der Brunnenverrohrung (4) verbunden ist.
11. Rohrbrunnen ausgebildet zur Förderung von Grundwasser, mit einer in ein Bohrloch einer Bodenformation (2) eingebauten Brunnenverrohrung (4) und mit einer am unteren Ende der Brunnenverrohrung (4) vorgesehenen Filtereinheit (5), wobei die Filtereinheit (5) ein Filterelement (6) aufweist und wobei in einem Förderzustand zumindest das Filterelement (6) in ein im Bereich der Bohrloch- sohle (7) in den Ringraum zwischen der Filtereinheit (5) und der Bohrlochwand (8) eingebautes Filterbett (9) aus einem Filtermaterial eingebettet ist, insbesonde- re nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Injektionsleitung (22) zum aufsteigenden Verfällen des Ringraums zwischen der Brunnenverrohrung (4) und der Bohrlochwand (8) mit einem Abdichtungsmedium (22a) ausgehend vom Bereich oberhalb des Filterbettes (9) in Richtung zur Oberfläche der Bodenformation (2) vorgesehen ist.
12. Rohrbrunnen nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Injektionsleitung (22) in dem Bohrloch von der Oberfläche der Bodenformation (2) in Richtung zur Bohrlochsohle (7) erstreckt und, vorzugsweise, in einem Abstand von ca. 1 m bis 5 m, vorzugsweise von ca. 2 m vor dem Filterbett (9) endet.
13. Rohrbrunnen nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Injektionsleitung (22) nach dem Verfüllen des Ringraums als tote Leitung im Ringraum angeordnet ist.
14. Rohrbrunnen (1) ausgebildet zur Förderung von Grundwasser, mit einer in ein Bohrloch einer Bodenformation (2) eingebauten Brunnenverrohrung (4) und mit einer am unteren Ende der Brunnenverrohrung (4) vorgesehenen Filtereinheit (5), wobei die Filtereinheit (5) ein Filterelement (6) aufweist und wobei in einem Förderzustand zumindest das Filterelement (6) in ein im Bereich der Bohrlochsohle (7) in den Ringraum zwischen der Filtereinheit (5) und der Bohrlochwand (8) eingebautes Filterbett (9) aus einem Filtermaterial eingebettet ist, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schutz vor oberirdischem Hochwasser die Brunnenverrohrung (4) über den die Oberkante des Bohrlochs aufweisenden Boden hinaus nach oben verlängert ist.
15. Rohrbrunnen nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Brunnenverrohrung (4) wenigstens zwischen Im bis 3 m, vorzugsweise um mehr als 3 m, nach oben verlängert ist.
16. Rohrbrunnen nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des Bohrlochs ein Brunnenschutzrohr (24) für den nach oben verlängerten Verrohrungsabschnitt der Brunnenverrohrung (4) vorgesehen ist.
17. Rohrbrunnen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungsleitung (10) für ein Filtermaterial und eine Spülleitung (11) für ein Spülmedium und/oder eine Injektionsleitung (22) für ein Abdichtungsmedium (22a) über die Oberkante des Bohrlochs hinaus nach oben s zumindest bis zur Oberkante der Brunnenverrohrung (4) verlängert sind.
18. Rohrbrunnen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum zwischen dem nach oben verlängerten Verrohrungsabschnitt der Brurmenverrohrung (4) und dem Brunnenschutzrohr (24) 0 mit dem Abdichtungsmedium (22a) verfüllt ist.
19. Rohrbrunnen nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine kegelstumpf- oder pyramidenförmige Ummantelung (25) für den nach oben verlängerten Verrohrungsabschnitt der Brunnenverroh- 5 rung (4) vorgesehen ist.
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