Bestimmung vertikaler kf -Wert Verteilungen Detektierung hydraulischer Kurzschlüsse horizontierte Probenahme kombinierter Immissionspumpversuch

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Johanna Otto
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1 Thermo-Flowmeter Bestimmung vertikaler kf -Wert Verteilungen Detektierung hydraulischer Kurzschlüsse horizontierte Probenahme kombinierter Immissionspumpversuch Peter Halla (Dipl.Geol.) Berghof Analytik + Umweltengineering GmbH&Co KG TÜBINGEN RAVENSBURG - CHEMNITZ Dr. Hansjörg Weiß (Dipl.Geol.) imw Innovative Messtechnik Dr.Weiss TÜBINGEN S G G S w a b i a n G r o u n d w a t e r G r o u p Gernot Karch (Dipl.Geol.) Hydrotest Karch KIRCHENTELLINSFURT

2 Das Messgerät: Winde Sensor Sonde Notebook

gehalten die Grundwasserströmung kühlt die Platte ab je höher die Grundwasserströmung, desto größer die

3 Das Messprinzip: die Fließgeschwindigkeit wird über die Messung von Temperaturen ermittelt im Sensor wird eine kleine Platte aufgeheizt die Plattentemperatur wird konstant auf 3 C über der Umgebungstemperatur gehalten die Grundwasserströmung kühlt die Platte ab je höher die Grundwasserströmung, desto größer die Abkühlung die Stromzufuhr, welche zur Aufrechterhaltung der 3 C notwendig ist, ist das Maß für die Strömungsgeschwindigkeit

4 Stärken des Thermo-Flowmeters Flowmeters: hohe Auflösung --> hohe Messgenauigkeit, bei kleinen Pumpraten Detektierung kleinster Strömungen, Einsetzbar bei Geringleitern, geringe Absenkungsraten Einsetzbar bei großvolumigen Brunnen einfache Handhabung, handliche tragbare Ausrüstung, kann überall eingesetzt werden. aufgrund der hohen Messgenauigkeit, lassen sich nun weitere Messmethoden (tiefenorientierte Probenahmen) an die Flowmetermessung anschließen.

5 Hydraulischer Kurzschluss:

7 Wasser wird abgepumpt 1 Liter/sec Pumpe ca. 30% 0,3 L/s 0,1 L/s ca. 10% 0,1 L/s ca. 10% 0,5 L/s ca. 50%

8 max. min. ca. Faktor 8

Tiefenorientierte Beprobung: Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Qges, Cges C6 C5 C4

Qgesamt, Cgesamt Flowmeter => Zustrom in verschiedenen Tiefen =>

$Berechnung der Schadstofffrachten mg/sec und tiefenorientierten$

9 Tiefenorientierte Beprobung: Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Qges, Cges C6 C5 C4 C3 C2 C1 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Förderpumpe oben => Qgesamt, Cgesamt Flowmeter => Zustrom in verschiedenen Tiefen => Zustromraten L/sec => Q1 - Q6 Parallele Low-Flow-Probenahme in verschiedenen Tiefen => Konzentrationen mg/l C1 - C6 Ergebnis: Berechnung der Schadstofffrachten mg/sec und tiefenorientierten Konzentrationen mg/l

11 Horizont aufsummiert von unten Horizont Qgemessen Q Cgemessen E E C L/s L/s µg/l µg/s µg/s µg/l c1-q1 0,051 0, c2-q2 0,014 0, c3-q3 0,000 0, c4-q4 0,287 0, c5-q5 0,127 0, c6-q6 0,279 0,

12 kombinierter Immissonspumpversuch: mittlere Fließrichtung Altlasten- verdachts- fläche Brunnen 1 Isochronen Kontrollquerschnitt Schadstoffquelle Brunnen 2 Brunnen 3 Schadstoffahne Brunnen 1 Brunnen 2 Brunnen 3 C C t 1 t 1 t 2 t 2 C t 1 2 t

t1,c6 t2,c6 t3 C5 t1,c5 t2,c5 t3 C4 t1,c4

Schadstoff-Fracht E1 t1e1t2 Horizont 1 E1

t1,t2,t3 E3 t1 E3 t2 E3 t3 E4 t1 E4 t2 Q4

13 Qges t3, Cges t3 Qges t2, Cges t2 Qges t1, Cges t1 tiefenorientierte Probenahmen aus dem FörderstromF während des Immissionspumpversuches zum Zeitpunkt t1, t2, t3, bis tn ergeben eine 3D Darstellung der Schadstoffverteilung C6 t1,c6 t2,c6 t3 C5 t1,c5 t2,c5 t3 C4 t1,c4 t2,c4 t3 C3 t1,c3 t2,c3 t3 C2 t1,c2 t2,c2 t3 C1 t1,c1 t2,c1 t3 horizontal und vertikal Horizont 1 Horizont 5 C1 t3 C1 t2 C5 t3 C5 t2 C1 t1 C5 t1 gepumpte Zuflussrate Q1 t1,t2,t3 gepumpte Schadstoff-Fracht E1 t1e1t2 Horizont 1 E1 t3 E2 t1 Q2 t1,t2,t3 E2 t2 E2t3 Q3 t1,t2,t3 E3 t1 E3 t2 E3 t3 E4 t1 E4 t2 Q4 t1,t2,t3 Q5 t1,t2,t3 Q6 t1,t2,t3 E4 t3 E5 t1 Horizont E5 t2 5 E5 t3 E6 t1 E6 t2e6t3 Aufsicht

14 Zusammenfassung: Detektierung von hydraulischen Kurzschlüssen qualitative und quantitative Bestimmung von Zuflusshorizonten Berechnung von vertikal variierenden k f -Werten hohe Auflösung --> hohe Messgenauigkeit, bei kleinen Pumpraten Detektierung kleinster Strömungen, Einsetzbar bei Geringleitern, geringe Absenkungsraten Einsetzbar bei großvolumigen Brunnen einfache Handhabung, handliche tragbare Ausrüstung, kann überall eingesetzt werden. tiefenorientierte Probenahmen in jeder Messstelle, kein spezieller Ausbau erforderlich in Verbindung mit Immissionspumpversuchen 3D Darstellung der Schadstoffverteilung im Untergrund

15 DANKE für f r Ihre Aufmerksamkeit S G G S w a b i a n G r o u n d w a t e r G r o u p

20 Grenzen und Möglichkeiten: M Thermo-Flowmeter Detektierung von hydraulischen Kurzschlüssen und qualitative und quantitative Bestimmung von Zuflusshorizonten Berechnung von vertikal variierenden kf-werten hohe Messgenauigkeit, daher können jetzt auch großvolumige Brunnen und Messstellen in Geringleitern noch untersucht werden einfache Handhabung, handliche tragbare Ausrüstung, kann überall eingesetzt werden. einfache und kostengünstige Eignungsüberprüfung von Messstellen, hoher Informationsgewinn (z.b. Fehlinterpretation der Wasserbeschaffenheit) in Verbindung mit horizontierten Konzentrationswerten lassen sich stockwerksbezogene Frachten berechnen, Effizienzsteigerung bei Sanierungen Trübstoffe stören die Messung, Messstelle muss klargepumpt sein bei großvolumigen Brunnen müssen zusätzliche Kalibriermessungen mit dem Thermo-Flowmeter durchgeführt werden.

22 Horizont Wasser wird abgepumpt 1 QLiter/sec Q C E E C L/s L/s mg/l mg/s mg/s mg/l aufsummiert von unten Horizont 0,3 1,0 6,0 6,0 0,4 1,3 Pumpe 0,1 0,7 8,0 5,6 0,2 2,0 0,1 0,6 9,0 5,4 0,4 4,0 0,5 0,5 10,0 5,0 5,0 10,0 0,3 L/s 6 mg/l 0,1 L/s 8 mg/l 0,1 L/s 9 mg/l 0,5 L/s 10 mg/l

25 Messung unter Anregung: Wasser wird abgepumpt Bsp.: 1 Liter/sec Pumpe Thermo- Flowmeter

26 Flowmeter - Anwendungen: Flowmeter zur Messung von vertikalen Grundwasserströmungen Detektierung von hydraulischen Kurzschlüssen Bestimmung von vertikalen Zuflusshorizonten Bestimmung von horizontierten Duchlässigkeiten (k f -Werte)

beheizt wird und dessen elektrischer Widerstand von der Temperatur abhängt.

27 Dr.-Ing. Baldur Barczewski ( ) Dr.-Ing. Norbert Klaas, M.Sc. Thermische Anemometrie (Wikipedia) Bei der thermischen Anemometrie wird ein Sensorelement verwendet, das elektrisch beheizt wird und dessen elektrischer Widerstand von der Temperatur abhängt. Durch die Umströmung findet ein Wärmetransport in das Strömungsmedium statt, der mit der Strömungsgeschwindigkeit korreliert. Durch Messung der elektrischen Größen kann so auf die Strömungsgeschwindigkeit geschlossen werden. 2004

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