Pumpversuche und hydraulische Tests

Alterung von Brunnen und Grundwassermessstellen

 

Pumpversuche und hydraulische Tests

Pumpversuche und verschiedene hydraulische Tests dienen zur Beschreibung des Grundwasserfließsystems und zur Charakterisierung der Messstelle und ihres nächsten Umfelds und stellen eines der wichtigsten Hilfsmittel zur Erkundung des Grundwasserleiters dar.

Zur Ermittlung dieser Daten sind die in der Hydrogeologie verwandten Verfahren der:

• Pumpversuche,
• Auffüllversuche,
• Einschwingtests,
• Slug- und Bailtests,
• Packertests,

je nach fallspezifischer Fragestellung anzuwenden.

Auffüllversuche, Slug- und Bailtests und Einschwingtests sind Bohrlochverfahren, bei denen speziell das engere hydraulische Umfeld der vorgegebenen Filterstrecken beansprucht wird. Müssen Eigenschaften unterschiedlicher lithologischer Einheiten, z.B. aufgrund sedimentologisch bedingter unterschiedlicher Durchlässigkeiten ermittelt werden, sind die hierfür geeigneten verschiedenen Packerverfahren anzuwenden.

Pumpversuche:

• Das wichtigste und am häufigsten angewandte Verfahren ist der Pumpversuch in seinen aufgabenspezifischen verschiedenen Durchführungsvarianten: -Pumpversuch zu hydrologischen Untersuchungen oder "hydrologischer Pumpversuch" oder "Leitertest" zur Ermittlung durchschnittlicher hydraulischer Aquifereigenschaften für die Darstellung lokaler und regionaler Grundwasserfließverhältnisse. Dies bedingt eine mehr oder weniger große Anzahl von Grundwassermeßstellen zusätzlich zum Entnahmebrunnen.

• (Kurz-) Pumpversuche, "Brunnenstests", Leistungspumpversuche zur Brunnencharakterisierung und seiner Eigenschaften sowie zur Wasserprobenentnahme. Diese Pumpversuche dienen vorwiegend der Ergiebigkeit und der Bestimmung der Wasserspiegelabsenkung in verschiedenen Wasserentnahmezuständen und erfordern im Gegensatz zum hydrologischen Pumpversuch einen geringen Durchführungsaufwand und benötigt keine weiteren Grundwassermeßstellen.

In beiden Arten von Pumpversuchen werden sowohl die Absenkung und der Wiederanstieg des Grundwassers in Förderbrunnen als auch in den weiteren Grundwassermeßstellen fortlaufend registriert und die Förderleistung(en) festgestellt.

In jedem Fall sollte der "Brunnentest" durchgeführt werden, da sich hieraus grundsätzliche hydraulische Kennwerte, wie die Transmissivität, abgeschätzt werden sowie Entnahmeraten für den hydrologischen Pumpversuch festgelegt werden. Er sollte einen quasistationären Zustand erreichen. Eine genaue Dokumentation der ermittelten Daten ist notwendig, um bei zeitlich wiederholten Versuchen ggf. eingetretene Alterungserscheinungen bei abweichenden Ergebnissen feststellen und gezielte Rehabilitationsmaßnahmen einleiten zu können.

Mit dem hydrologischen Pumpversuch bzw. Aquifertest (= Leitertest) wird eine genaue Bestimmung des k_f-Wertes, des Speicherkoeffizienten und weiterer hydraulischer Kennwerte erreicht. Neben dem Entnahmebrunnen ist hier zumindestens eine zusätzliche Grundwassermeßstelle (besser mehrere in unterschiedlicher Entfernung vom Entnahmebrunnen) notwendig. Durch die umfangreichen Wasserspiegelmessungen im Pumpversuchsverlauf kann die Beanspruchung und die Reichweite der vom Pumpversuch beeinflußten Grundwasseroberfläche aufgezeigt, hydraulische Beeinflussungen von oder durch gegebene Randbedingungen, z.B. Vorfluter, erkannt und je nach Länge der Versuchsdauer der Versickerungsanteil an Niederschlägen bestimmt werden.

Alterung von Brunnen und Grundwassermeßstellen

Für die unterschiedlichsten Anwendungen wurden und werden Brunnen, z. B. zur Trinkwasserversorgung oder zur Sanierung von Altlasten etc., niedergebracht und über längere Zeiträume betrieben bzw. Grundwassermeßstellen zur fortlaufenden Überwachung des Grundwassers genutzt. Häufig zeigen diese Meß- bzw. Entnahmestellen ein Nachlassen ihrer Funktionalität über die Zeit. Als Ursachen dieser "Brunnenalterung" sind komplexe physikalische, chemische und biologische Vorgänge verantwortlich, deren zeitlicher Ablauf nicht vorausberechenbar ist, da mit großer Wahrscheinlichkeit diese Vorgänge gleichzeitig oder zeitlich überlappend auftreten und voneinander abhängig sind.

Die Ursachen der Brunnenalterung, die hinsichtlich ihrer Bedeutung -auch regional bedingt- sehr unterschiedlich sein können, werden unterteilt in:

• die Versandung (physikalische Vorgänge),
• die Korrosion (chemische Vorgänge),
• die Inkrustation chemisch-biologische Vorgänge), wie Verockerung, Versinterung, Verkrustung, Verschleimung.

Die verschiedenen Arten der Brunnenalterung werden im Ablauf ihrer zeitlichen Entstehung und Entwicklung beeinflußt durch

• Fehler bei der Brunnenplanung und -dimensionierung,
• Fehler beim Erstellen des Brunnens bzw. der Grundwassermeßstelle,
• Fehler bei der hydraulischen Entwicklung,
• Fehler bei der Brunnenbetriebstechnik.

Auswirkungen der Brunnenalterung können erkannt werden durch regelmäßige Überwachung und Kontrolle sowie durch Vergleich der Daten von Pumpversuchen, Grundwasserstandsmessungen, Probenahmen etc. Weitergehende laufende Unterhaltungs- oder Pflegearbeiten fallen in der Regel nicht an.

Rehabilitation- bzw. Instandsetzungsarbeiten sind bei Anzeichen von Versandung mit den Methoden der hydraulischen Entwicklung durchzuführen, wobei die im Sumpfrohr angesammelten Ablagerungen Hinweise auf den Zustand bzw. Defekte der Filterstrecke, z. B. durch Kiesablagerungen, geben können. Eine Lotung der Brunnenteufe sollte bei jeder Meßkampagne erfolgen.

Methoden der sachgemäßen Brunnenregenerierung sind im DVGW-Merkblatt W130 dargestellt und beschrieben, so daß im folgenden nur die Verfahren kurz aufgelistet werden:

• mechanische Verfahren mittels Bürsten, (Ventil-)Kolben, Hochdruckgeräten, Spüllanzen und -köpfe oder Ultraschall zur Entfernung von Belägen und Kolmationen im Brunneninnenrohr,
• chemische Verfahren mittels Einsatz organischer und anorganischer Säuren zu Auflösung von Ablagerungen am und im Brunneninnenrohr und speziell in den Filterschlitzen oder bei Verschleimungen bzw. mikrobiologisch bedingten Ablagerungen mittels starken Desinfektionsmitteln (bedürfen der wasserrechtlichen Erlaubnis),
• kombinierte Verfahren mittels der o. g. Methoden, die in geeigneter Weise nacheinander zum Einsatz kommen, um einen optimalen Reinigungseffekt zu erzielen.