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Pumpversuche HG 16 Pumpversuchsauswertung Gespannte Aquifere, Teil 1 nach: a Thiem b Theis Ch. Lor

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Pumpversuche HG 16 Pumpversuchsauswertung Gespannte Aquifere, Teil 1 nach: a Thiem b Theis Ch. Lor

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Presentation Transcript

    2. Randbedingungen (notw. Annahmen fr Anwendung der Gleichungen) Aussprache: Dp-[engl]we Homogen: gleichmig horizontal verlaufende Schichtung des Untergrundes Isotropie: homogenes Verhalten des Aquifers hinsichtlich Durchlssigkeit ? kf in alle Richtung gleich gro Brunnenausbau: VOLLKOMMEN: Verfilterung des Brunnens im Aquifer-Bereich ber gesamte Aquiferschicht ? nur Anstrmung von den Seiten, UNVOLLKOMEN: Verfilterung des Brunnens nicht ber gesamten Kontaktbereich mit Aquifer ? Anstrmung von den Seiten sowie von unten stationre Bedingungen: unabhngig von der Zeit bleibt der Wasserspiegel im Brunnen und in Peilrohren konstant die Frderung und Neueinspeisung in den Aquifer ist im Gleichgewicht mit Nieder- schlag und Influenz Absenkungen sind vernachlssigbar klein (pseudosteadystate) bei Kluftgrundwasserleitern gelten Doppelporosittsmodelle: Kluft-und Matrixfluss sind im Gleichgewicht instationre Bedingungen: Ausgangsbedingungen sind abhngig von der Zeit, der Wasserspiegel in Brunnen und Peilrohren ist nicht konstant nach Beginn der Frderung bis zum Einstellen des stationren Zustands herrschen instationreBedingungen Aussprache: Dp-[engl]we Homogen: gleichmig horizontal verlaufende Schichtung des Untergrundes Isotropie: homogenes Verhalten des Aquifers hinsichtlich Durchlssigkeit ? kf in alle Richtung gleich gro Brunnenausbau: VOLLKOMMEN: Verfilterung des Brunnens im Aquifer-Bereich ber gesamte Aquiferschicht ? nur Anstrmung von den Seiten, UNVOLLKOMEN: Verfilterung des Brunnens nicht ber gesamten Kontaktbereich mit Aquifer ? Anstrmung von den Seiten sowie von unten stationre Bedingungen: unabhngig von der Zeit bleibt der Wasserspiegel im Brunnen und in Peilrohren konstant die Frderung und Neueinspeisung in den Aquifer ist im Gleichgewicht mit Nieder- schlag und Influenz Absenkungen sind vernachlssigbar klein (pseudosteadystate) bei Kluftgrundwasserleitern gelten Doppelporosittsmodelle: Kluft-und Matrixfluss sind im Gleichgewicht instationre Bedingungen: Ausgangsbedingungen sind abhngig von der Zeit, der Wasserspiegel in Brunnen und Peilrohren ist nicht konstant nach Beginn der Frderung bis zum Einstellen des stationren Zustands herrschen instationreBedingungen

    3. Ideale Bedingungen fr die geforderten Annahmen: # GWL (homogen, horizontal ausgebildet gleich mchig D, isotrop) 1+2+3 # GWL-Sohle (horizontal ausgebildet) 2 # Ruhewasserspiegel: horizontal eben, kein Absenkungstrichter 3 # vollkommener Brunnen mit konstanter Frderrate Q 4+5 Fr sptere Auswertung: # mind. 1 Beob.brunnen vorhandenIdeale Bedingungen fr die geforderten Annahmen: # GWL (homogen, horizontal ausgebildet gleich mchig D, isotrop) 1+2+3 # GWL-Sohle (horizontal ausgebildet) 2 # Ruhewasserspiegel: horizontal eben, kein Absenkungstrichter 3 # vollkommener Brunnen mit konstanter Frderrate Q 4+5 Fr sptere Auswertung: # mind. 1 Beob.brunnen vorhanden

    5. Abbildung: neben dem Entnahmebrunnen wurden 4 Beob.brunnen abgeteuft ? daraus: hydrogeolog. Bedingungen im Untergrund: # Aquiclude: GOK bis -18m: Ton, Humus (klass. A-Horizont), toniger Feinsand bilden undurchlssige deckschicht ber dem GWL: # GWL: -18 - -25 m: grobsand, kiesig ? hohe kf-Werte # Aquiclude: Sohle des GWL wird bestimmt durch feinsandige, tonige Sedimente, die als undurchlssig angesehen werden # zwei der Beob.brunnen sind auch in Bereich 40 50 m verfiltert # Entnahmebrunnen ist ber gesamten Aquifer verfiltert (? Bedingung vollkommener Brunnen also erfllt) # Beob. (oder auch Piezomete-)brunnen in Abstand von 0,8 30 90 215 m von Frderbrunnen abgeteuft und jeweils in 3 versch. Hhen verfiltert # davon H_30 & H_215 u.a. in 30 m u.GOK: dort GWSp-Absenkung whrend Pumpversuches ? also Annahme: Schicht -25m ? -27m nicht vollkommen undurchlssig (vernachlssigt!) # die Pumprate ist KONSTANT (Bedingung erfllt!) mit 9.12 I/s (788 m3/d) ber 14 hAbbildung: neben dem Entnahmebrunnen wurden 4 Beob.brunnen abgeteuft ? daraus: hydrogeolog. Bedingungen im Untergrund: # Aquiclude: GOK bis -18m: Ton, Humus (klass. A-Horizont), toniger Feinsand bilden undurchlssige deckschicht ber dem GWL: # GWL: -18 - -25 m: grobsand, kiesig ? hohe kf-Werte # Aquiclude: Sohle des GWL wird bestimmt durch feinsandige, tonige Sedimente, die als undurchlssig angesehen werden # zwei der Beob.brunnen sind auch in Bereich 40 50 m verfiltert # Entnahmebrunnen ist ber gesamten Aquifer verfiltert (? Bedingung vollkommener Brunnen also erfllt) # Beob. (oder auch Piezomete-)brunnen in Abstand von 0,8 30 90 215 m von Frderbrunnen abgeteuft und jeweils in 3 versch. Hhen verfiltert # davon H_30 & H_215 u.a. in 30 m u.GOK: dort GWSp-Absenkung whrend Pumpversuches ? also Annahme: Schicht -25m ? -27m nicht vollkommen undurchlssig (vernachlssigt!) # die Pumprate ist KONSTANT (Bedingung erfllt!) mit 9.12 I/s (788 m3/d) ber 14 h

    6. Hier: konkrete Daten eines Pumpversuche an dieser Lokation: diese Daten spter fr die Auswertung notwendig Whrend eines Pumpversuches wird in Zeitintervallen gemessen: # aktuelle Zeit seit START # aktuelle GwSp-Absenkung s [m] im jew. Beob.brunnen # aktuellerTerm t/r2 ? fr Auswertung nach Theis (1937) notw.Hier: konkrete Daten eines Pumpversuche an dieser Lokation: diese Daten spter fr die Auswertung notwendig Whrend eines Pumpversuches wird in Zeitintervallen gemessen: # aktuelle Zeit seit START # aktuelle GwSp-Absenkung s [m] im jew. Beob.brunnen # aktuellerTerm t/r2 ? fr Auswertung nach Theis (1937) notw.

    7. ein Ziel von hydrogeolog. Pumpversuchen ? Aquifer-Eigenschaften (wie T, S sowie kf) Bestimmung der T aus Pumpversuchsdaten ber 2 grundstzliche Wege: rechnerisch bzw. Grafisch ein Ziel von hydrogeolog. Pumpversuchen ? Aquifer-Eigenschaften (wie T, S sowie kf) Bestimmung der T aus Pumpversuchsdaten ber 2 grundstzliche Wege: rechnerisch bzw. Grafisch

    9. ein Ziel von hydrogeolog. Pumpversuchen ? Aquifer-Eigenschaften (wie T, S sowie kf) Bestimmung der T aus Pumpversuchsdaten ber 2 grundstzliche Wege: rechnerisch bzw. Grafisch ein Ziel von hydrogeolog. Pumpversuchen ? Aquifer-Eigenschaften (wie T, S sowie kf) Bestimmung der T aus Pumpversuchsdaten ber 2 grundstzliche Wege: rechnerisch bzw. Grafisch

    10. Rechnerische Auswertung nach Thiem (1906): Ermittelte Daten aus dem Pumpversuch: Gleichung 3: NUR in Ausnahmefllen nutzen !!! Da der Druckwasserspiegel im Frderbrunnen sehr sensitiv auf nderung der hydraul. Beding. Nahe bzw. im Frderbrunnen ist Rechnerische Auswertung nach Thiem (1906): Ermittelte Daten aus dem Pumpversuch: Gleichung 3: NUR in Ausnahmefllen nutzen !!! Da der Druckwasserspiegel im Frderbrunnen sehr sensitiv auf nderung der hydraul. Beding. Nahe bzw. im Frderbrunnen ist

    11. Hier: Beob.brunnen H30, H90 & H215 ? jedoch H30 & H90 verlaufen von beginn der Druckspiegleabsenkung parallel ? Kennzeichnung steady-state Bedingungen ABER H215 luft zu keinem Zeitpunkt parallel ? daher Nutzunh NUR von H30 & H90 fr T-Bestimmung !!!Hier: Beob.brunnen H30, H90 & H215 ? jedoch H30 & H90 verlaufen von beginn der Druckspiegleabsenkung parallel ? Kennzeichnung steady-state Bedingungen ABER H215 luft zu keinem Zeitpunkt parallel ? daher Nutzunh NUR von H30 & H90 fr T-Bestimmung !!!

    12. Absenkungen s aus Zeit-Absenkungskurven ? Festlegung, wann stationre Bedingungen: s ablesen! Auftragen von s und Entfernung des jew. Brunnens von Entnahmebrunnen Ausgleichsgerade durch Punkte legen (sollte bei stationren Beding. jeweils mglich sein) ? Geradenfunktion inkl. Steigung berechnen ? Q berechnen Q + delta_s in Gleichung 4 einsetzen und T bestimmen (PRO Piezometer!)Absenkungen s aus Zeit-Absenkungskurven ? Festlegung, wann stationre Bedingungen: s ablesen! Auftragen von s und Entfernung des jew. Brunnens von Entnahmebrunnen Ausgleichsgerade durch Punkte legen (sollte bei stationren Beding. jeweils mglich sein) ? Geradenfunktion inkl. Steigung berechnen ? Q berechnen Q + delta_s in Gleichung 4 einsetzen und T bestimmen (PRO Piezometer!)

    13. Thiem: stationre Bedingungen: KEINE Ausbildung eines Absekungstrichters ? stndiger Zufluss aus unendlich ausgedehntem GWL Realitt: instationre Bedingungen: Absenkungstrichter ? GW-Zehrung infolge Entnahme im Frderbrunnen-Bereich Theis entwickelte Gleichungen fr diesen Fall aus der Wrmelehre ? Flieen von Wrme bertrug er auf das Flieen des WassersThiem: stationre Bedingungen: KEINE Ausbildung eines Absekungstrichters ? stndiger Zufluss aus unendlich ausgedehntem GWL Realitt: instationre Bedingungen: Absenkungstrichter ? GW-Zehrung infolge Entnahme im Frderbrunnen-Bereich Theis entwickelte Gleichungen fr diesen Fall aus der Wrmelehre ? Flieen von Wrme bertrug er auf das Flieen des Wassers

    14. Theis-Gleichung aus diesem Analogie-Ansatz herrhrend Bekannt sind aus Pumpversuch: Absenkungen s jedes Piezometerbrunnens des Abstandes r zum Zeitpunkt t bei konst. Frderrate Q Somit lt Gleichung 5: T, S grundstzlich berechenbar: ABER 1 Gleichung mit 2 Unbekannten ? nicht explizit zu lsen Daher grafische Nherungsverfahren anwenden: Theis-Gleichung aus diesem Analogie-Ansatz herrhrend Bekannt sind aus Pumpversuch: Absenkungen s jedes Piezometerbrunnens des Abstandes r zum Zeitpunkt t bei konst. Frderrate Q Somit lt Gleichung 5: T, S grundstzlich berechenbar: ABER 1 Gleichung mit 2 Unbekannten ? nicht explizit zu lsen Daher grafische Nherungsverfahren anwenden:

    16. Zur Lsung der Theis-Gleichung ? also Bestimmung von S & T ? wird Kurvenanpassungsverfahren (match-point-Verfahren) angewendet: Die Theisschen Typkurven werden mit einen Pumpversuch-charakteristischen Graph s gegen t/r2 verglichen Warum s gegen t/r2? : Zur Lsung der Theis-Gleichung ? also Bestimmung von S & T ? wird Kurvenanpassungsverfahren (match-point-Verfahren) angewendet: Die Theisschen Typkurven werden mit einen Pumpversuch-charakteristischen Graph s gegen t/r2 verglichen Warum s gegen t/r2? :

    17. Zur Lsung der Theis-Gleichung ? also Bestimmung von S & T ? wird Kurvenanpassungsverfahren (match-point-Verfahren) angewendet: Die Theisschen Typkurven werden mit einen Pumpversuch-charakteristischen Graph s gegen t/r2 verglichen Warum s gegen t/r2? : Zur Lsung der Theis-Gleichung ? also Bestimmung von S & T ? wird Kurvenanpassungsverfahren (match-point-Verfahren) angewendet: Die Theisschen Typkurven werden mit einen Pumpversuch-charakteristischen Graph s gegen t/r2 verglichen Warum s gegen t/r2? :

    18. Zur Lsung der Theis-Gleichung ? also Bestimmung von S & T ? wird Kurvenanpassungsverfahren (match-point-Verfahren) angewendet: Die Theisschen Typkurven werden mit einen Pumpversuch-charakteristischen Graph s gegen t/r2 verglichen Warum s gegen t/r2? : jedoch nicht deckend ? daher Deckung bringen (Folie weiterZur Lsung der Theis-Gleichung ? also Bestimmung von S & T ? wird Kurvenanpassungsverfahren (match-point-Verfahren) angewendet: Die Theisschen Typkurven werden mit einen Pumpversuch-charakteristischen Graph s gegen t/r2 verglichen Warum s gegen t/r2? : jedoch nicht deckend ? daher Deckung bringen (Folie weiter

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