Ingenieurburo. Ingenieurgeologie Erkundungsgeologie Hydrogeologie. Kurzbericht zur Einschätzung der Versickerungsfähigkeit des Untergrundes

Transkript

1 b Ingenieurburo TTCHER Ingenieurgeologie Erkundungsgeologie Hydrogeologie Kurzbericht zur Einschätzung der Versickerungsfähigkeit des Untergrundes Bauvorhaben: Versickerung von Niederschlagswasser auf dem Flurstück 190/2 im "Dorfgebiet obere Siedlung Waltersdorf" Bauherrenl Auftraggeber: Firma Wolfgang Wagner Kirchgasse Mohlsdorf - Teichwolframsdorf Planer: BIT Tiefbauplanung GmbH Kirchplatz Gera - Roschütz Bearbeiter: A. Böttcher Dipl.-Ing. (FH) f. Erk.-geologie Langenwetzendorf, den

2 SV: "Dorfgebiet obere Siedlung Waltersdorf' - Versickerung Flurstück 190/2-2 - Unterlagen U 1 U 2 Absprachen über den Leistungsumfang Mündliche Auftragserteilung durch Herrn Wagner U 3 Auszug aus dem Liegenschaftskataster, M 1 : 2000 U 4 Gutachtenarchiv des Ingenieurbüros Böttcher, Langenwetzendorf Anlagen A1 A2 A3 A4 A5 A6 Katasterauszug, M 1 : 2000 und Lageskizze Schurf-/Sondierprofile, einschließlich Legende Körnungslinien Protokolle zur Ermittlung d. spezifischen Absenkzeit Bestimmung des Durchlässigkeitsbeiwertes aus Sickerversuch SCH 1/17 Versuchsprotokoll Sickerversuch BS 1/17 1 Blatt 4 Blatt 1 Blatt 1 Blatt 1 Blatt 1 Blatt INHAL TSVERZEICHNIS Seite 1. Veranlassung, Vorbemerkungen 3 2. Durchgeführte Arbeiten 3 3. Geologische und hydrogeologische Verhältnisse am unmittelbaren Standort 4 4. Bewertung der Versickerungsfähigkeit des Untergrundes 5 5. Dimensionierung der Versickerungsanlage 6 6. Abschließende Bemerkungen 6 Ingenieurbüro Böttcher Langenwetzendorf Parkstraße 13

3 SV: "Dorfgebiet obere Siedlung Waltersdorf' - Versickerung Flurstück 190/ Veranlassung, Vorbemerkungen Auf dem Grundstück 190/2 ist die Errichtung einer Versickerungseinrichtung für Niederschlagswässer von befestigten Flächen aus dem Dorfgebiet obere Siedlung Waltersdorf geplant. Diese sollen auf o.g. Grundstück versickert werden. Die Firma Wolfgang Wagner beauftragte das Ingenieurbüro Böttcher entsprechend den Absprachen (s. U 1) mit den Untersuchungen (s. U 2) zur Versickerungsfähigkeit. Der jeweilige Standort der Aufschlüsse wurde mit Herrn Wagner abgestimmt. Die Auswertung erfolgt in diesem Kurzbericht, der sich auf das Wesentlichste beschränkt. Eine Bemessung der Versickerungsanlage war nicht Auftragsbestandteil. Das erfolgt durch den Planer, hier die BIT Tiefbauplanung GmbH. 2. Durchgeführte Arbeiten Zur Erkundung der vorgesehenen Versickerungsflächen wurden ein Schurf (SCH 1/17) mit einer Schurffläche von 1,5 x 1,0 m in der Sohle und 2 Rammkern- bzw. Bohrsondierungen (BS 1/17 und BS 2/17) mit mm Durchmesser niedergebracht (siehe Anlagen 1 und 2). Die Spezifikation der Böden erfolgte nach DIN 4022 bzw. nach DIN EN ISO /2, die Bodenklassifikation für bautechnische Zwecke in Bodengruppen nach DIN Die bodenmechanischen Eigenschaften wurden mittels Feldversuchen und teilweise Laborversuchen (siehe Anlage 3) bestimmt. Folgende Feldversuche kamen zur Anwendung: * Visuelle Ansprache * Knetversuch * Schneideversuch * Trockenfestigkeitsversuch * Salzsäureversuch (Kalkgehalt) * Korngrößenansprache * Reibeversuch * Bestimmung der Konsistenz * Schüttelversuch Auswertbare Versickerversuche erfolgten im Schurf 1/17 und der BS 1/17. Bei BS 2/17 konnte nur eine geringe Versickerungsrate festgestellt werden und hier erfolgte deshalb keine gesonderte Berechnung des k f - Wertes Ingenieurbüro Böttcher Langenwetzendorf Parkstraße 13

4 BV: "Dorfgebiet obere Siedlung Waltersdorf' - Versickerung Flurstück 190/2-4 - In den SCH 1/17 wurde mittels eines Wassertanks Wasser eingeleitet und die Absenkungen gemessen. Die Ergebnisse sind den Anlagen 4 und 5 zu entnehmen. Die kf - Wert Bestimmung im Schurf erfolgte im vorliegenden Fall nach sächsischen Maßgaben bzw. dem Vorschlag der Fachbehörde (LRA Vogtlandkreis, Amt f. Umwelt und Bauordnung, Untere Wasserbehörde). Bei der BS 1/17 wurde nach einer Vorortauswertung der Erkundungsergebnisse zur Beurteilung der Versickerungsfähigkeit des anstehenden Hangschuttes etwa 1,0 m neben der BS 1/17 eine weitere Rammkernsondierung (060 mm) bis 2,0 m niedergebracht und ein Infiltrations- bzw. Sickerversuch (SV) ausgeführt (s. Anlage 6). Der Versickerungsversuch wurde nach dem Verfahren von Kollbrunner und Maag bzw. Earth Manual (Lit.: H. -R. Langguth und R. Voigt "Hydrogeologische Methoden", 1980, Springer, S. 47 f.) durchgeführt. Bei dem Versuch wird das zeitabhängige Absinken eines durch Zugabe von Wasser in einem Pegelrohr künstlich aufgehöhten Wasserspiegels gemessen. Die Messungen werden in einem Protokoll dokumentiert und zwecks ausreichender Genauigkeit mit Lichtlot und Stoppuhr ausgeführt. Danach erfolgt unter Berücksichtigung des Pegeldurchmessers, der Wasserstände zu Beginn und Ende des Messintervalls und der Zeitdifferenz die Berechnung des Abflusses Qs und des Durchlässigkeitsbeiwertes kf. Das Versuchsprotokoll und die jeweils abschnittweise errechneten Durchflussraten sind in der Anlage 6 dargestellt. 3. Geologische und hydrogeologische Verhältnisse am unmittelbaren Standort Durch die Aufschlüsse wurden weitestgehend einheitliche Baugrundverhältnisse angetroffen. Die entsprechenden Schichtenansprachen sind im Detail den Schurf- und Sondierprofilen der Anlage 2 zu entnehmen. In ungestörter Lagerung steht unter dem 0,20-0,50 m mächtigen Mutterboden bis in Tiefen von 1,40 m (BS 1/17 und BS 2/17) bis 1,80 m (SCH 1/17) ein Hanglehm an. Unterlagert wird dieser von einem bis 2,0 m in SCH 1/17 bis maximal 2,50 m in BS 1/17 reichenden bindigen bis schwach bindigen, gemischtkörnigen Hangschutt. In der BS 2/17 ist der Hangschutt sehr stark verlehmt und es ist hier mehr von einem kiesig durchsetzten Hanglehm auszugehen. Im SCH 1/17 und der BS 2/17 bildet ein lehmiger Tonschieferzersatz den Übergang zum oberflächennah stärker verwitterten und teilweise gestörten Tonschiefer. In der BS 1/17 liegt dagegen der Hangschutt unmittelbar dem mehr oder weniger stark verwitterten Tonschiefer auf. Ingenieurbüro Böttcher Langenwetzendorf Parkstraße 13

5 BV: "Dorfgebiet obere Siedlung Waltersdorf' - Versickerung Flurstück 190/2-5 - Grund- oder Schichtenwasser wurde zum Zeitpunkt der Aufschlußarbeiten bis in die Endtiefen nicht angetroffen. Vernässungsbereiche konnten ebenfalls nicht ausgehalten werden. Mit dem direkten Grundwasseranschnitt ist erst in größeren Tiefen zu rechnen. Hydrogeologisch wird das Untersuchungsgebiet durch versickernde Niederschläge geprägt. Insbesondere auf den Schichten Hanglehm, Hanglehm/-schutt sowie dem lehmigen Tonschieferzersatz, die als Stauer fungieren, kann es prinzipiell zu Staunässe bis Stauwasserführungen kommen. Durch die Gefälleverhältnisse ist aber mit einem schnelleren oberflächigen Abfließen in südöstliche Richtung zu rechnen. Diese Wässer und die Niederschlags-/Oberflächenwässer speisen den ca m südöstlich gelegen Vorfluter indirekt. Der grenzwertig bindige bis schwach bindige Zersatz in BS 1/17 neigt nach starken Niederschlägen zu möglichen Schichtwasserführungen. Beim Festgestein ist im Allgemeinen aufgrund seiner Genese insgesamt von einer geringen bis maximal mittleren Wasserwegsamkeit auszugehen. Der Tonschiefer besitzt normalerweise keine nennenswerte Grundwasserführung. Eine Wasserführung in diesem ist abhängig von offenen Trennflächen, hier vor allem Klüften und Störungen (Kluftgrundwasserleiter), die in hydraulischer Verbindung stehen. Im vorliegenden konkreten Fall ist aber zumindest in der Verwitterungszone von einer mittleren bis guten Wasserwegsamkeit -> siehe folgenden Abschnitt 4 auszugehen. 4. Bewertung der Versickerungsfähigkeit des Untergrundes Eine Versickerung von Niederschlagswässern auf dem geplanten Areal ist auf jeden Fall möglich. Diese findet teilweise innerhalb des bindigen bis schwach bindigen Hangschuttes (kf Wert nach Versickerversuch 3, m/s) und auch nachweislich innerhalb des stark verwitterten - verwitterten Tonschiefers statt. Der kf - Wert wurde dort mit 1, m/s ermittelt. Entsprechend der Morphologie verläuft die Fließrichtung der versickernden Wässer nach Südosten. Ingenieurbüro Böttcher Langenwetzendorf Parkstraße 13

6 SV: "Dorfgebiet obere Siedlung Waltersdorf' - Versickerung Flurstück 190/ Dimensionierung der Versickerungsanlage Die Dimensionierung erfolgt, wie bereits erwähnt durch die BIT Tiefbauplanung GmbH. Es ist die "Richtlinie zur Beseitigung von Niederschlagswasser in Thüringen" zu berücksichtigen und die Bemessung für die Versickerung erfolgt in Anlehnung an das ATV Regelwerk Abwasser - Abfall, Arbeitsblatt A 138. Da die Wirksamkeit der Versickerung mit zunehmender Nutzungsdauer sicherlich abnehmen wird, empfiehlt der Bearbeiter mit einem Abminderungsfaktor (ggf. Abstimmung mit Planer) zu rechnen. Zumindest sollte die Anlage aber so konzipiert werden, dass eine entsprechende Verlängerung z.b. der Rigolen-/Sickergräben erfolgen kann. Da im Untersuchungsgebiet mit unterschiedlichen und schwankenden Durchlässigkeiten zu rechnen ist, sollte eine größere Rückhaltemöglichkeit eingeplant werden. Die Rigolengräben sind bis in den Fels (OK angewitterter bis unverwitterter Fels) niederzubringen, da in der Verwitterungszone, wie in SCH 1/17 festzustellen war, mit den größten Wasserwegsamkeiten/Durchlässigkeiten zu rechnen ist. Beim Aushub der Gräben sind die Forderungen der DIN 4124 zu beachten. Weitere Hinweise zum Anlegen der Rigolen, Rohr-/Rigolen o.ä. können bei Bedarf gegeben werden. 6. Abschließende Bemerkungen Der vorliegende Kurzbericht beschreibt die geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse im untersuchten Grundstück an Hand von einen Baggerschurf (SCH) und 2 Bohrsondierungen (BS). Es wurden annähernd einheitliche Baugrundverhältnisse angetroffen, wobei die Zusammensetzungen der einzelnen Bodenschichten, hier speziell die Feinkornanteile beim Hangschutt stärker schwanken können. Eine Versickerung von Niederschlagswässern im untersuchten Bereich ist möglich. Entsprechend der Morphologie verläuft die Fließrichtung der versickernden Wässer nach Südosten. Wasseraustritte unterhalb des Grundstückes können nicht völlig ausgeschlossen werden. Ingenieurbüro Böttcher Langenwetzendorf Parkstraße 13

7 SV: "Dorfgebiet obere Siedlung Waltersdorf' - Versickerung Flurstück 190/2-7 - Es sei darauf hingewiesen, dass Versickerungsanlagen behördlicherseits genehmigt werden müssen. Zudem möchten wir noch darauf verweisen, dass aufgrund des punktuellen Charakters der Aufschlüsse Abweichungen zwischen den Aufschlusspunkten nicht ausgeschlossen werden können. Bei weiteren Fragen und für weitere Hinweise stehen wir Ihnen jederzeit gerne zur Verfügung. Die Erstellung dieses Kurzberichtes erfolgte nach bestem Wissen und Gewissen, er ist an Dritte nur in vollständiger Form und mit unserer Zustimmung weiterzuleiten. Ingenieurbüro Böttcher Langenwetzendorf Parkstraße 13

8 Weg 11\ 11\ I 9,0 / " 19,0 F"ß SC ~ 1/17 43,0 Weg " 15,0,\1/ " BS 1/17 /l~q 2. 87,0 I" 21,0,,\11, BS 2/ MaBstab 1:2000 o " """,,'11 " " Meter Ingenieurbüro Böttcher Parkstraße Langenwetzendorf Tel. / Fax: /20663/31338 Auszug aus Katasterauszug, Mi: 2000 und Lageskizze An lage: 1 Projekt: "Dorfgebiet obere Siedlung Waltersdorf" - Flurstück 190/2 Auftraggeber: Firma Wolfgang Wagner Bearb.: A. Böttcher Datum:

9 SCH 1/17 0,00-0,25 0= +0,00 m zu 020 Mutterboden, r-:;-l braun - dunkelbraun ~ L2.J ~~----~~~ ,50 Ton, sandig, schwach kiesig, steif - halbfest, braun, möglicherweise Auffüllung -0,75-1,00-1,25 Ton, sandig, kiesig, ~ r-:;--l halbfest, braungrau, Hanglehm ~ ~ -1,50-1,75-2,00 Kies, sandig, tonig (grenzwertig zu schwach tonig), ~ r-:;--l Feinkorn halbfest, graubraun, ~ ~ utt -2,25-2,50 Ton, sandig, kiesig, halbfest, violett - rötlich - gelblich - 0 ocker, lehmiger Zersatz -2,75-3,00 Tonschiefer, verwittert, rötlichbraun, tw. verockert 00 3,15 m Anmerkung: Kein Wasser! Höhenmaßstab 1 :25 Ingenieurbüro Böttcher Parkstraße Langenwetzendorf Tel. / Fax: /20663/31338 Zeichnerische Darstellung von Schürfen nach DIN 4023 Anlage: 2.1 Projekt: "Dorfgebiet obere Siedlung Waltersdorf' - Flurstück 190/2 Auftraggeber: Firma Wolfgang Wagner Bearb.: A. Böttcher Datum:

10 BS 1/17 0,00 o = +0,00 m zu Festpunkt -0,25 Mutterboden, dunkelbraun -0,50-0,75-1,00 Ton, sandig, schwach kiesig, steif, braun, Hanglehm -1,25-1,50-1,75-2,00 Kies, sandig, tonig - schwach tonig, hellbraun - gelblich, ] -2,25-2,50-2,75 BP 1/1 Tonschiefer, stark verwittert, graubraun, rötlich - gelblich - hellgrau, tw. verockert -3,00 3,05 m Anmerkungen: Ab 3,05 m kein Sondierfortschritt mehr! Kein Wasser! Höhenmaßstab 1 :25 Ingenieurbüro Böttcher Parkstraße Langenwetzendorf Tel. / Fax: /20663/31338 Zeichnerische Darstellung von Bohrsondierungen nach DIN 4023 Anlage: 2.2 Projekt: "Dorfgebiet obere Siedlung Waltersdorf' - Flurstück 190/2 Auftraggeber: Firma Wolfgang Wagner Bearb. : A. Böttcher Datum:

11 BS 2/17 0,00 o = +0,00 m zu Festpunkt -0,25 Mutterboden, braun - dunkelbraun -0,50-0,75-1,00 Ton, sandig, schwach kiesig, steif, braun, Hanglehm -1,25-1,50-1,75 Ton, stark kiesig, sandig, halbfest, hellbraun - 0 Hanglehm/-schutt -2,00 BP 2/1-2,25-2,50-2,75-3,00 2,65 3, 10 m Ton, kiesig, sandig, halbfest - fest, rötlich - gelblich, CiS> 0 Tonschieferzersatz Tonschiefer, verwittert, rötlichgrau Anmerkungen: Ab 3,10 m kein Sondierfortschritt mehr! Kein Wasser! Höhenmaßstab 1 :25 Ingenieurbüro Böttcher Parkstraße Langenwetzendorf Tel. / Fax: /20663/31338 Zeichnerische Darstellung von Bohrsondierungen nach DIN 4023 Anlage: 2.3 Projekt: "Dorfgebiet obere Siedlung Waltersdorf' - Flurstück 190/2 Auftraggeber: Firma Wolfgang Wagner Bearb.: A. Böttcher Datum:

12 Ingenieurbüro Böttcher Parkstr. 13 Körnungslinie n. DIN Langenwetzendorf Tel./Fax: / Dorfgebiet obere"siedlung Waltersdorf - Flurstück 190/2 Bearbeiter: Herr Böttcher Datum: Prüfungsnummer: /17 Probe entnommen am : Art der Entnahme: BP, gestörte Proben Arbeitsweise: kombinierte Nass-lTrockensiebungen Schlämm korn Siebkorn Schluffkorn Sandkorn Kieskorn Feinstes Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob- Fein- Mittel- Grob- 100,/ 90 QJ 80 Cl c / QJ,/./ / E 70 cu (/) --- QJ (!) Q; "0 60 <f? - -.E - -- "0 / v 50 c :0 ~ 40 Q; /...-' / V Q; V "0.!!1 'w C 30 c '"...- / QJ (/) (/) ::;; cu 1--f- ~ V V /1 // Steine Korndurchmesser d in mm Signatur: Bemerkungen: ~ ljj Entnahmestelle: BS 1/17 BS 2/17 ::J..., Cl> Probe: BP 1/1 BP 2/1 iil ('). co Tiefe: 1,40-2,50 m 1,40-2,10m.. Cl> ~ Bodenart: Kies, sandiq, toniq - schwach tonic Ton, stark kiesiq, sandig e...> U/Cc -/- -/- k [m/s1 (MalieUPaquant): T+U/S/G+X r%l: -/16.5/24.0/59.5 -/46.8/17.0/36.2

13 Protokoll zur Ermittlung der spezifischen Absenkzeit Schurf 1/17 Datum Test- Wasserstand über!j. Absenkung nach Nr. Schurfsohle zu Beginn 15 min 30 min 45 min 60 min [cm] [cm] [cm] [cm] [cm] ,0 2,0 2,0 2,0 2,0 I Durchschnittliche Bemerkungen ermittelte Absenkung Absenkzeit [cm/15 min] [min/cm] 2,0 8 < CD CiJ (") " CD < CD CiJ s::::: (") ::::T "Tl s::::: Ci1 ;t'" ~ CD o -I\.) ,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2, ,0 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 8 Schurfmaße: Länge a: 1,50 m Breite b: 1,00 m Grundfläche A: 1,50 m 2 Tiefe t: 3,15 m» ::::l Q) (,C CD lto. Ingenieurbüro Böttcher

14 Anlage: 5 Ermittlung des Durchlässigkeitsbeiwertes sowie der genormten spezifischen Absenkzeit aus einem Sickertest im Schurf Projekt: Versickerung Flurstück 190/2 in Waltersdorf Aktenzeichen: V-Wlt Ermittlung des versuchsspezifischen k f li-wertes: Schurflänge a: 1,50 m Schurftiefe t: Schurfbreite b: 1,00 m Grundfläche A: Grundwasserabstand zur Schurfsohle I s : 3,00 m a * b * (1 + h", J I1h s? rm] f,"- I1t (I +h ) * [a * b+h * (a+b+h)] S In In III k --* - l-s 3,15 m 1,50 m 2 Test Ausgangs- Zeit Endwasser- Absenkung Mittlerer Wasser- kt,u -Wert Nr. wasserstand ~t stand ~h stand hm [-] [m] [min] [m] [m] [m] [m/s] 1 0, ,140 0,080 0,180 1,63E , ,140 0,080 0,180 1,63E , ,144 0,076 0,182 1,55E-05 k f u m= 1,GE-OS m/s Durchlässigkeitsbeiwert für die ungesättigte Zone aus' (Kt,u,1+Kf,u,2+Kt,u,3)/j ermittelt Ermittlung der genormten spezifische Absenkzeit L1t Feste Größen: Veränderliche Größen: Schurflänge a: Schurfbreite b: Schurfgrundfläche A: Ausgangswasserstand : Absenkung ~h : 1,50 m 1,00 m 1,50 m 2 2,95 m 0,08 m Grundwasserabstand zur Schurfsohle I s : kf.u-wert (kt,u,m): 3,00 m 1,6E-05 m/s a*b * (1 + hlllj I1h S? M=-- * - [s] k r. 1I (ls +hll/) * [a * b+hll/ * (a+b+hm)] I1t~ 5,6 * 10-5 * (I s + 0,4975) kf,u *(/, +0,995) [mi~ L1t = 3,0 min genormte spezifische Absenkzeit

15 Anlage 6 Versuchsprotokoll Sickerversuch Berechnung nach Kollbrunner (1946) Berechnungsgrundlage : k; [m/s]= r\ [m] = ß t[s] = h\ Im] = h 2 Im] = 4x l'd 2,303 x Ig innerer Radius des Versickerungsrohres jeweiliges Messintervall WS [m ü. RUK] im Versickerungsrohr zu Beginn des Messintervalls WS [m ü. RUK] im Versickerungsrohr zu Ende des Messintervalls Projekt:.. "DorfgebIet obere SIedlung Waltersdorf, Flurstück 190/2 VersIIchssteIle : BS 1/ 17 (SV) [siehe LageplanJ Eingangsdaten Höhe Aufschl.-pkt.: Bohrlochtiefe [m]: Rohrlänge [m] : Rohrüberstand [m ü. GOK] : Rohrinnendurchmesser ["] : Rohrqllerschnitt [m 2 ] : Potentialhöhe H [mj : GOK 2,00 2,00 0,00 2,00 0, Berechnllngsergebnisse Gesamtversuchsdauer [h] : Summe der Absenkl.lng Im] : Milli. Abfluss [m'/h] : MinI. k;-wert über die Versuchsdauer r m/s 1 : 1,1670 1,8200 0, ,47E-06 Ifd.- Nr. Versuchsdauer [h] WS [m ü. RUK] Absenkungje Messintervall [m] Abfluß Qje Messintervall [m'j k;-wertje Messintervall [m/s] 0 0,0167 I 0, , , , , , , , , , , , , , , , , , ,0000 1,800 1,680 1,600 1,540 1,490 1,440 1,400 1,350 1,310 1,260 1,200 1,150 1,080 1,000 0,900 0,720 0,560 0,400 0,290 0, 180 0,200 0, , 120 0, ,080 0, ,060 0, ,050 0, ,050 0, ,040 0, ,050 0, ,040 0, ,050 0, ,060 0, ,050 0, ,070 0, ,080 0, , 100 0, , 180 0, , 160 0, ,160 0, ,110 0, , 110 0, , 12E-05 7,30E-06 5,16E-06 4,05E-06 3,49E-06 3,6IE-06 2,98E-06 3,85E-06 3,18E-06 4,12E-06 2,58E-06 2,25E-06 3,32E-06 6, IIE-06 4,18E-06 4,72E-06 5,32E-06 3,56E-06 3,40E-06 5,05E-06 korr. k-wert enspr. Diagramm/Absenkungsverlauf [m/s] : 3,2E-06 Absenkungsverlnuf VcrsLichsd:lUcr Isl 0,00 500, ,00 25t.1u.UO JOou.uO 350U,UU.WOO,OIl I,20t.MJ 0,-'000 ;;Z o ~ 0,8000 -;; 1.000U ~ ] I.-IUOO «1.60UIJ I,MIHKJ \. ""'-." "" " =1 I