DD242249A1 - Filterbrunnen zur grundwasserabsenkung bzw. -gewinnung - Google Patents
Filterbrunnen zur grundwasserabsenkung bzw. -gewinnung Download PDFInfo
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf die selektive Wassergewinnung aus mehreren Grundwasserleitern. Waehrend es das Ziel ist, die Kosten fuer die Brunnen zu senken, besteht die Aufgabe darin, mittels ueberbaggerungsfaehiger Ausbauten selektiv das Grundwasser abzusenken. Die Loesung besteht darin, dass an der Steigrohrleitung der UWM-Pumpe, welche in Tonvoll- und Filterrohre eingesetzt ist, Abdichtmanschetten angebracht sind, die innerhalb des Filterrohres Wasserfassungsraeume bilden. Mittels Ableitungsrohre werden die Abdichtmanschetten mit dem Sandfang verbunden. Die Anwendung erfolgt vorzugsweise in Feldriegeln von Braunkohlentagebauen. Figur
Description
Hierzu 1 Seite Zeichnung
Die Erfindung betrifft einen Filterbrunnen zur Grundwasserabsenkung bzw. -gewinnung bei ausgewählten Grundwasserleitern.
Als Voraussetzung für die Gewinnung von Braunkohle, Kiese und Sande in Tagebauen ist die Wasserabsenkung des Abbaufeldes. Hierfür werden eine Vielzahl von Unterwassermotorpumpen in Filterbrunnen eingesetzt. Aus Sicherheitsgründen wird der Wasserspiegel im Liegenden örtlich weit unter die tiefste Tagebausohle abgesenkt. Darüber hinaus müssen die oberen Grundwasserleiter im Bereich der Hangendschichten gleichfalls mit diesen Filterbrunnen entwässert werden. Der Aufbau der Filterbrunnen gestattet, daß der Absenkungsprozeß des Grundwassers zunächst in dem oberen Grundwasserleiter erfolgt und mit Fortschritt des Wasserentzuges in größeren Tiefen der Wasserspiegel im Filterbrunnen bis kurz über die Unterwassermotorpumpe mit Regeleinrichtung gesteuert und gepumpt wird.
Durch diese bekannte Technologie im Brunnenaufbau wird das austretende Wasser aus den einzelnen Grundwasserleitern stark mit Sauerstoff angereichert und durch das Herabfallen bis zum Wasserspiegel im Filterbrunnen noch zusätzlich mit Sauerstoff vermischt. Dabei fallen die schwer löslichen dreiwertigen Eisenverbindungen aus und lagern sich als Ocker ab. Die Folge hierfür sind Verschlechterung der Brunnenergiebigkeit, der Wasserqualität sowie Folgeerscheinungen an den Unterwassermotorpumpen und deren Ableitungssystemen, die bis zur Verstopfung der Unterwassermotorsteigleitungen führen. Durch diese Nebenerscheinungen durch Verockerung werden in der Praxis nach einer bestimmten Laufzeit oftmals Ersatzbrunnen angelegt, um die Grundwasserabsenkung zu gewährleisten.
Bekannt ist ferner ein Filterbrunnen, wo ein zentrales Steigrohr direkt mit dem Pumpensumpf verbunden und über die äußere Kiesschicht bzw. Fall-Filterrohre das Wasser aus den einzelnen Grundwasserleitern nach dem Pumpensumpf abgeleitet wird. Dieses Verfahren gewährleistet, daß eine Belüftung des Grundwassers ausgeschlossen wird. Der Nachteil dieses Verfahrens ist der Ausbau dieses Filterbrunnens, da zum einen eine selektive Nachführung zur Gewinnung der einzelnen Grundwasserleiter nicht möglich ist. Das Zentralrohr besteht vorwiegend aus Stahl und kann bei Überbaggerung als Feldbrunnen nicht verwendet werden. Eine Korrektur ist gegenüber dem Ausbau von normalen Filterbrunnen mit Tonvoll- bzw. Tonfilterrohr nicht möglich. Zur Vermeidung der Belüftung der einzelnen Grundwasserleiter wird insbesondere in der Wasserwirtschaft zur Gewinnung von Gebrauchswasser nur in einem Grundwasserleiter das Wasser entzogen, so daß eine Belüftung praktisch ausgeschlossen wird. Hierbei erfolgt keine prinzipielle Absenkung des Grundwassers, wie es zur Sicherheit in den Tagebauen erforderlich ist. Mehrere übereinanderliegende Grundwasserleiter werden durch verschieden tiefe Filterbrunnen mit Abdichtungen angeschlossen. Nachteilig ist die hohe Anzahl von Brunnen.
Ziel der Erfindung ist es, die Herstellungs- und Wartungskosten bei gleichzeitiger Erhöhung der Brunnenergiebigkeit sowie durch Ocker auftretende Folgeerscheinungen zu senken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, daß mittels eines überbaggerungsfähigen Ausbaus eines Filterbrunnens eine selektive Gewinnung mehrerer oder einzelner Grundwasserleiter entsprechend dem Absenkungsprozeß vorgenommen werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Filterbrunnen mit z. B. Tonvollrohr-Ausbau und im Bereich der Grundwasserleiter Tonfilterrohre eingesetzt sind.
Zwischen dem Tongrundkörper und der Filterbrunnenbohrung wird ein Filterringraum mit Kies verfüllt. Im Bereich der Rasensohle erfolgt eine Abdichtung mit Rohton. Der Tonrohrkörper w'ird gegenüber dem Liegenden mit dem Sandfangkörper abgeschlossen.
Die UWM-Pumpe wird mit einer Steigrohrleitung in die gewünschte Höhe der Wasserabsenkungszone eingehängt. Die Steigrohrleitung wird zur Befestigung von Abdichtungselementen benutzt. Diese Abdichtmanschetten werden zum einen oberhalb und zum anderen unterhalb jedes Grundwasserleiters im Tonvollrohr angeordnet. Das Tonfilterrohr befindet sich jeweils zwischen zwei Abdichtmanschetten. Die Abdichtmanschetten werden gleichzeitig mit der UWM-Pumpe in die vorher festgelegte Absenkungszone eingebracht. Die obere Abdichtungsmanschette Wird zweistufig zur Abdichtung gegenüber der atmosphärischen Luft angeordnet. In der druckwasserdichten Untermanschette können ein bzw. mehrere Wasserableitungsrohre bis in den Pumpensumpf angeordnet werden.
Durch das Abpumpen des Wassers aus dem Pumpensumpf entsteht in den Ableitungsrohren, im Filterringraum und im Gebirge' ein Unterdruck, welcher einen Saugeffekt im Grundwasserleiter hervorruft und eine Steigerung der Ergiebigkeit zur Folge hat.
Die Wasserableitungsrohre können aus Plaste, Stahl bzw. auch als Schlauchverbindungsleitungen in geeigneter Dimensionierung ausgebildet werden. Durch die Einleitung des Wassers in den Pumpensumpf bis unterhalb der UWM-Pumpe wird gleichzeitig ein zusätzlicher Kühleffekt für die UWM-Pumpe erreicht.
Die Wasserstandshöhe im Pumpensumpf wird in bekannter Weise ermittelt und die UWM-Pumpe entsprechend geregelt.
Verzichtet man bei der gewollten Wasserabsenkung auf eine selektive Wassergewinnung aus den einzelnen Grundwasserleitern, so besteht die Möglichkeit, mehrere Abdichtungszonen mit Abdichtmanschetten auszubilden. Bei dieser Anordnung werden dann die einzelnen Wasserableitungsrohre in den tieferliegenden Filterungsraum eingeleitet. Diese Anordnung zur Wasserableitung erfolgt letztenendes bis in den Pumpensumpf, wobei die einzelnen Wasserableitungsrohre in der Zahl und Dimensionierung entsprechend dem Wasseraufkommen von oben nach unten abgestuft werden können. Nach erfolgtem Absenkungsprozeß der einzelnen Grundwasserleiter tritt in der Regel nur noch Rest- und Sickerwasser auf.
Es ist auch möglich, den oberen Grundwasserleiter abzudichten, indem das Ableitungsrohr in den Sandfang an der oberen Dichtungsmanschette mit einem Stopfen abgesperrt wird. Dadurch gelangt das Grundwasser zuvor in den Wasserfassungsraum, aber nicht in den Sandfang. Im technologischen Ablauf werden bei Erreichung des stationären Absenkungsprozesses die UWM-Pumpen gegen kleinere Pumpen gewechselt. Da die Abdichtungselemente an die Filterzonen angepaßt sind, besteht die Möglichkeit, ohne zusätzlichen wesentlichen Aufwand die Wasserableitungsrohre zu minimieren. Bei Einsatz von Schlauchverbindungen ist es sehr leicht möglich, einen zusätzlichen Unterdruck in dem Grundwasserleiter zu ' erreichen.
Ein wesentlicher Vorteil bei diesem selektiven Abdichtsystem besteht darin, daß bei bereits im Betrieb befindlichen Filterbrunnen eine Möglichkeit zur Nachrüstung besteht, so daß nach bereits abgesenktem Grundwasserstand eine Optimierung der
Wasserergiebigkeit dieser Filterbrunnen erfolgt. .
Der Filterbrunnen 1 ist mit Tonvollrohr 2 und Tonfilterrohr 3 ausgebaut und wird im Liegenden mit dem Sandfang 4 abgeschlossen. Im Filterbrunnen 1 ist die UWM-Pumpe 5 an der Steigrohrleitung 6 angeschlossen. An der Steigrohrleitung 6 sind die Abdichtmanschetten 7,8,9 und 10 angeordnet.
Zwischen den Abdichtmanschetten 7 und 8 sowie 9 und 10 befindet sich jeweils ein Wasserfassungsraum 11.
Die Wasserableitung aus dem Grundwasserleiter 12 erfolgt über den Wasserfassungsraum 11 durch die Abdichtmanschette und dem Ableitungsrohr 14 bis zum Sandfang 4 unterhalb der UWM-Pumpe 5. Die Wasserableitung des Grundwasserleiters erfolgt ebenfalls über Wasserfassungsraum 11, Abdichtmanschette 10 mit Ableitungsrohr 15 bis unterhalb der UWM-Pumpe 5.
Im Bereich der Rasensohle 16 erfolgt die Abdichtung der Tonvollrohre 2 mit Rohton 17. Der Filterbrunnen 1 wird in Höhe der Rasensohle 16 ebenfalls luftdicht mit dem Abschlußdeckel 18 verschlossen. Zur Überwachung des Trockenlaufschutzes der UWM-Pumpe 5 dient das Strömungsüberwachungsgerät 19.
Die Energiezuführung für die UWM-Pumpe 5 erfolgt über das Kabel 20, welches in den Abdichtmanschetten 7,8,9 und 10 und Abschlußdeckel 18 druckwasserdicht durchgeführt ist.
Zwischen der Brunnenbohrung und den Tonvollrohren sowie den Tonfilterrohren 3 wird ein Filterungsraum 21 mit Kies angeordnet.
Claims (6)
- Erfindungsanspruch:1. Filterbrunnen zur Grundwasserabsenkung bzw.-gewinnung unter Verwendung von Voll-und Filterrohr mit darin eingesetzter UWM-Pumpe und zur Rasensohle führender Steigrohrleitung, dadurch gekennzeichnet, daß an der Steigrohrleitung (6) jeweils oberhalb und unterhalb der Filterrohre (3) Abdichtmanschetten (7) und (8) bzw. (9) und (10) einen Wasserfassungsraum (11) umgrenzend vorgesehen sind und an den jeweils unteren Abdichtmanschetten (8) und (10) dünne Ableitungsrohre (14) bzw. (15), welche im Sandfang (4) jeweils unterhalb der UWM-Pumpe (5) enden, angeordnet sind.
- 2. Filterbrunnen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ableitungsrohr (14) in der oberen Abdichtmanschette (9) endet.
- 3. Filterbrunnen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungsrohre (14) bzw. (15) aus Stahl, Plaste oder flexiblem Schlauch bestehen.
- 4. Filterbrunnen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe bzw. die Anzahl der Ableitungsrohre (14) und (15) entsprechend den anfallenden Wassermengen festgelegt ist.
- 5. Filterbrunnen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Beginn des Grundwasserabsenkungsvorganges die Abdichtmanschetten (9) und (10) am Filterrohr (3) des Grundwasserleiters (12) und die Abdichtmanschetten (7) und (8) darüber eine Abdichtfunktion gegenüber der Atmosphäre erfüllen.
- 6. Filterbrunnen nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Abdichtmanschetten (9) und (10) mit dem Ableitungsrohr (15) vorgesehen sind.
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1985
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