Erfahrungen bei der Probenahme an tiefen GWBM. Messfahrzeug und Einsatzmöglichkeiten im Grundwasser

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Vincent Maus
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1 Erfahrungen bei der Probenahme an tiefen GWBM Messfahrzeug und Einsatzmöglichkeiten im Grundwasser Annia Greif, Sven Eulenberger, Wismut GmbH Grundwassermonitoring und probenahme, Halle,

2 2 Schwerpunkte Einführung zur Sanierungstätigkeit der Wismut GmbH Monitoringaufgaben, speziell Grundwassermonitoring Teufenabhängige Verwendung der Technik: MP1, MTA-200, MTP-350 Mobiles Tiefpumpfahrzeug MTP-350 Konzept zur repräsentativen Grundwasserprobenahme + Fallbeispiele Mobiler Tiefpumpanhänger MTA-200

Uranerzgewinnung und -aufbereitung, 231.000 t produziertes Uran damit viertgrößter Uranproduzent der Welt 20.12.

3 Historie 1946 Beginn der Uranerzgewinnung unter Leitung militärischer Einheiten der Sowjetarmee 1954 Bildung der Sowjetisch-Deutschen Aktiengesellschaft (SDAG) Wismut als zweistaatliches Unternehmen bis 1990 Uranerzgewinnung und -aufbereitung, t produziertes Uran damit viertgrößter Uranproduzent der Welt Umwandlung der SDAG Wismut in die Wismut GmbH seit 1991 Stilllegung und Sanierung der bergbaulichen Hinterlassenschaften

4 4 Standorte der Wismut GmbH

5 Sanierungsschwerpunkte der Wismut GmbH Stilllegung und Verwahrung (Flutung) der Gruben Demontage und Sanierung von Betriebsflächen Halden- und Tagebausanierung Sanierung der Industriellen

5 5 Sanierungsschwerpunkte der Wismut GmbH Stilllegung und Verwahrung (Flutung) der Gruben Demontage und Sanierung von Betriebsflächen Halden- und Tagebausanierung Sanierung der Industriellen Absetzanlagen Schadstoffquellen, Transportpfade, Langzeitentwicklung, Sanierungserfolg Wasserbehandlung Nachsorge Langzeitaufgaben Umweltüberwachung Wasser, Luft, Boden Oberflächenwasser Grundwasser Flutungswasser Prozesswasser

6 6 Anforderungen an GWBM in der Wismut GmbH Sanierung von Halden Industrielle Absetzanlagen Betriebsflächen Sanierte Halde 366, 2010 Flutung der Gruben Beeinflussung oberflächennaher Grundwasserleiter IAA Culmitzsch, 2015 Beeinflussung tieferer Grundwasserleiter i.d.r. flache GWBM Betriebsfläche Crossen, 2015 i.d.r. tiefe GWBM

7 7 Typen von Grundwassermessstellen in der Wismut GmbH Königstein Ronneburg Aue Teufen bis ~300 m Abdichtung der GWL mit Zementage, Filter i.d.r. nicht hinterfüllt = 5 bzw. 6 Teufen i.d.r. zwischen 10 und 200 m tw. mehrfach verfiltert und nicht hinterfüllt = 4, 5 bzw. 6 Ziel: repräsentative Grundwasser-Probenahme Pumpen im unverritzten Gebirge Teufen überwiegend zwischen 5 und 50 m Filter i.d.r. hinterfüllt = 4 bzw. 5

8 8 Technik zur Pumpprobenahme in der Wismut GmbH MTP (LogIn) MTA-200 Entwicklung 2014/15 (LogIn) MP-1 (Grundfos) 4 - Unterwassermotorpumpe 3 - Unterwassermotorpumpe <2 -Unterwassermotorpumpe Förderhöhe: 320 m Förderhöhe: 160 m Förderhöhe: 80 m Förderrate: 0,2 2,5 m 3 /h Förderrate: 0,5 1,2 m 3 /h Förderrate: 0,06 2,5 m 3 /h Mindest-Ø der Messstelle: 5 Mindest-Ø der Messstelle: 4 Mindest-Ø der Messstelle: 2 Mobiles Tiefpumpfahrzeug Mobiler Tiefpumpanhänger

70 m 300 m Annia Greif, Sven Eulenberger: Erfahrungen bei der Probenahme an tiefen GWBM 9 Standort Königstein - Flutung der Grube Königstein seit 2001 Ziele: Frühzeitiges Erkennen von Übertritten 3.

9 70 m 300 m Annia Greif, Sven Eulenberger: Erfahrungen bei der Probenahme an tiefen GWBM 9 Standort Königstein - Flutung der Grube Königstein seit 2001 Ziele: Frühzeitiges Erkennen von Übertritten 3. GWL (Schutzgut) Beschreiben einer Beanspruchung 4. GWL Technische Anforderungen: Beprobung tiefer Messstellen bis 300 m u. GOK im GWL Lange Filterstrecken bis 70 m; große Messstellen-Ø große Wassermengen (bis 5 m 3 ) ca. 60 Messstellen Anstrom 3. GWL Grube Abstrom 4. GWL

10 10 Anforderungen an ein mobiles Pumpsystem Erreichen des hydraulischen Kriteriums und konstanter in-situ- Parameter möglichst in 1 Schicht ausreichend hohe und gut regelbare Pumprate flexibler Einsatz für repräsentative Pumpprobenahme aller tiefen GWBM am Standort täglich wechselnder Einsatzort kurze Auf- und Abbauzeit Geländegängigkeit, möglichst geringe Flurschäden Gewährleistung guter Arbeitsbedingungen für qualitätsgerechte Probenahme

11 11 Mobiles Tiefpumpfahrzeug MTP-350 Technische Angaben TPE 300 MTP-350 Entwicklung 2003 (Prototyp) Weiterentwicklung 2013 (IWB, BINZ, LogIn, Gefas) (LogIn) 4 -Unterwassermotorpumpe, 4 -Unterwassermotorpumpe, Edelstahl, stufenlos regelbar Edelstahl, stufenlos regelbar Förderhöhe: 300 m Förderhöhe: 320 m Förderrate: 0,2 2,1 m 3 /h Förderrate: 0,2 2,5 m 3 /h Mindestdurchmesser der Mindestdurchmesser der Messstelle: 5 Messstelle: 5 3-Winden-System 3-Winden-System

12 12 Mobiles Tiefpumpfahrzeug MTP-350 Technische Angaben Basisfahrzeug vom Typ MAN TGM x4 BB (zul. Gesamtgewicht 16 t) Hydraulischer Ladekran HIAB XS 055 (faltbar) mit 3 Rollen zur Auslenkung der Kabelstränge von den Winden zur GWBM Kofferaufbau, unterteilt in Steuer-/Laborraum (vorn) und Geräteraum (hinten)

13 Mobiles Tiefpumpfahrzeug MTP-350 Technische Angaben Aluminium-Windenausrüstung für das Bohrlochmesskabel (+Lastaufnahme), das Pumpenkabel und den

13 13 Mobiles Tiefpumpfahrzeug MTP-350 Technische Angaben Aluminium-Windenausrüstung für das Bohrlochmesskabel (+Lastaufnahme), das Pumpenkabel und den Steigschlauch Messkabel Messwinde Schlauchwinde Steigschlauch Kabelwinde Stromkabel Fördersystem: Steigschlauch, Material Nylon, Innendurchmesser 20 mm

14 14 Mobiles Tiefpumpfahrzeug MTP-350 Technische Angaben Pumpensystem: Unterwassermotorpumpe Edelstahl vom Typ SP 5A 52 N, Ø = 4, Firma Grundfos Verbinden aller 3 Systeme mit Aluminiumschellen und Kabelbindern Pumpe mit Drucksonde Erforderliche Ein-/Ausbauzeit: je zwischen 0,5 und 1,0 h erforderliche Arbeitnehmer: 3

15 15 Mobiles Tiefpumpfahrzeug MTP-350 Technische Angaben Laborarbeitsplatz Bedienpult Durchflussmessung Messausrüstung zur Bestimmung von in-situ-parametern, Durchführung der Membranfiltration Feldanalytik Online-Aufzeichnung von Förderrate (MID) Wasserstand (Drucksonde) In-situ-Parameter

16 16 Mobiles Tiefpumpfahrzeug MTP-350 Technische Angaben Durchflussmesszelle Titration In-situ-Messgeräte Membranfiltration

17 17 Repräsentative Grundwasserprobenahme im unverritzten Gebirge Ziel: Beprobung von Frischwasser aus dem Grundwasserleiter, Vergleichbarkeit der Probenahme durch einheitliches Volumenelement Hydraulisches Kriterium: = hinreichender Austausch des Messstellenwassers vor der Probenahme Qualitatives Kriterium: Konstanz der vor Ort Parameter, optisch klares Wasser - 3faches Wasservolumen der Messstelle (konservative Annahme, LAWA GW-Richtlinie 93) - 1,5faches Volumen von Filterrohr und Filterschüttung (DVWK 245, teufenorientierte Probenahme) einmalige Testprobenahme an allen tiefen GWBM und Optimierung (Abpumpvolumen mind. 1,5- bis 3faches Wasservolumen der Messstelle, bis 5 m 3 ) hoher Aufwand Festlegung individueller Kennwerte zur Pumpprobenahme für jede GWBM aufwandsoptimiert + repräsentativ (Einbauteufe, Förderrate, Gesamtfördermenge, Pumpzeit)

18 el. Leitfähigkeit in µs/cm ph - Wert Annia Greif, Sven Eulenberger: Erfahrungen bei der Probenahme an tiefen GWBM 18 Standort Königstein Festlegung der Pumpkennwerte 7,00 6,95 6,90 6,85 6,80 6,75 6,70 Probenahme an k-7702b vom ,5 facher Meßstelleninhalt Zeit in Probenahme an k-7702b vom ,5 facher Meßstelleninhalt Zeit in Parameterkonstanz nach 140 min Gesamtförderung auf 1,5fachen Wasserinhalt der GWBM festgelegt

19 19 Standort Königstein Kenngrößen Festlegung der für messstellenspezifischen die Pumpprobenahme Kennwerte Meßstelle Wasserstand m u. MOK Einbauteufe der Pumpe [m] Förderrate Q [m3/h] Pumpzeit [min] Gesamtfördermenge Qges [m3] Qges entspr. dem Xfachen Wasserinhalt der Meßstelle Anmerkungen k , , ,3 1,5 k-7136e 227, , ,1 1,6 k , , ,5 1,5 k , , ,45 1,5 k , , ,0 1,8 k , , ,45 1,6 k , , ,15 1,8 k , , ,8 1,6 k , , ,7 1,5 k , , ,96 2,0 k , , ,7 0,5 k , , ,3 1,6 k-7702b 191, , ,75 1,5 k-7704e 217, , ,8 1,7 k-7705a 218, , ,6 2,3

20 20 Standort Königstein, Überwachung 4. GWL Schöpfproben Pumpproben Schöpfproben Vergleich der Messergebnisse aus Schöpf- und Pumpproben bei Pumpprobenahme: stabilere Zeitreihen aufgrund Entnahme eines gleichbleibenden Volumenelementes verlässlichere Aussagen zu tatsächlicher Beschaffenheitsveränderung im Grundwasser

21 21 Mobiler Tiefpumpanhänger MTA-200 Technische Details Pumpanhänger Entwicklung 1997 (SEBA) (Prototyp) MTA-200 neue Entwicklung 2014/15 (LogIn) Pneumatisch getriebene Kolbenhubpumpe 3 - Unterwassermotorpumpe, Edelstahl, stufenlos regelbar Förderhöhe: 180 m Förderhöhe: 160 m Förderrate: 0,06 0,6 m 3 /h Förderrate: 0,5 1,2 m 3 /h Mindestdurchmesser der Messstelle: 4 Mindestdurchmesser der Messstelle: 4 1-Winden-System mit 3 Medien 2-Winden-System mit 2 Medien

22 22 Mobiler Tiefpumpanhänger MTA-200 Technische Details Kabelwinde Schlauchwinde geländegängiger Fahrzeuganhänger TA 2.8 (zul. Gesamtgewicht 2,8 t), hydraulischer Ladekran Palfinger PC 1500 (faltbar, mit Schubarm) neuartiges Pumpen-/Schlauchsystem: elektronisch synchronisierte Aluminium- Winden für das kombinierte Pumpen- /Messkabel und den Steigschlauch

23 23 Mobiler Tiefpumpanhänger MTA-200 Technische Details Pumpensystem: Unterwassermotorpumpe - Edelstahl vom Typ SQE 1-155, Ø = 3, Firma Grundfos Fördersystem: Steigschlauch, Material Nylon, Innendurchmesser 13 mm (1/2 ) kontinuierliche Überwachung von Förderrate (mittels MID) und Wasserstand (mittels Drucksonde über der Pumpe) Erforderliche Ein-/Ausbauzeit: je 15 min erforderliche Arbeitnehmer: 2 ca. 90 Messstellen

24 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Bleiben Sie neugierig auf das Praktikum am Freitag!

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