Pumpversuche HG 16 Pumpversuchsauswertung Gespannte Aquifere, Teil 1 nach: a Thiem b Theis Ch. Lor

2. Randbedingungen (notw. Annahmen f�r Anwendung der Gleichungen) Aussprache: D�p-[engl]we Homogen: gleichm��ig horizontal verlaufende Schichtung des Untergrundes Isotropie: homogenes Verhalten des Aquifers hinsichtlich Durchl�ssigkeit ? kf in alle Richtung gleich gro� Brunnenausbau: VOLLKOMMEN: Verfilterung des Brunnens im Aquifer-Bereich �ber gesamte Aquiferschicht ? nur Anstr�mung von den Seiten, UNVOLLKOMEN: Verfilterung des Brunnens nicht �ber gesamten Kontaktbereich mit Aquifer ? Anstr�mung von den Seiten sowie von unten station�re Bedingungen: � unabh�ngig von der Zeit bleibt der Wasserspiegel im Brunnen und in Peilrohren konstant � die F�rderung und Neueinspeisung in den Aquifer ist im Gleichgewicht mit Nieder- schlag und Influenz � Absenkungen sind vernachl�ssigbar klein (pseudosteadystate) � bei Kluftgrundwasserleitern gelten Doppelporosit�tsmodelle: Kluft-und Matrixfluss sind im Gleichgewicht instation�re Bedingungen: � Ausgangsbedingungen sind abh�ngig von der Zeit, der Wasserspiegel in Brunnen und Peilrohren ist nicht konstant � nach Beginn der F�rderung bis zum Einstellen des station�ren Zustands herrschen instation�reBedingungen Aussprache: D�p-[engl]we Homogen: gleichm��ig horizontal verlaufende Schichtung des Untergrundes Isotropie: homogenes Verhalten des Aquifers hinsichtlich Durchl�ssigkeit ? kf in alle Richtung gleich gro� Brunnenausbau: VOLLKOMMEN: Verfilterung des Brunnens im Aquifer-Bereich �ber gesamte Aquiferschicht ? nur Anstr�mung von den Seiten, UNVOLLKOMEN: Verfilterung des Brunnens nicht �ber gesamten Kontaktbereich mit Aquifer ? Anstr�mung von den Seiten sowie von unten station�re Bedingungen: � unabh�ngig von der Zeit bleibt der Wasserspiegel im Brunnen und in Peilrohren konstant � die F�rderung und Neueinspeisung in den Aquifer ist im Gleichgewicht mit Nieder- schlag und Influenz � Absenkungen sind vernachl�ssigbar klein (pseudosteadystate) � bei Kluftgrundwasserleitern gelten Doppelporosit�tsmodelle: Kluft-und Matrixfluss sind im Gleichgewicht instation�re Bedingungen: � Ausgangsbedingungen sind abh�ngig von der Zeit, der Wasserspiegel in Brunnen und Peilrohren ist nicht konstant � nach Beginn der F�rderung bis zum Einstellen des station�ren Zustands herrschen instation�reBedingungen

3. Ideale Bedingungen f�r die geforderten Annahmen: # GWL (homogen, horizontal ausgebildet gleich m�chig D, isotrop) 1+2+3 # GWL-Sohle (horizontal ausgebildet) 2 # Ruhewasserspiegel: horizontal eben, kein Absenkungstrichter 3 # vollkommener Brunnen mit konstanter F�rderrate Q 4+5 F�r sp�tere Auswertung: # mind. 1 Beob.brunnen vorhandenIdeale Bedingungen f�r die geforderten Annahmen: # GWL (homogen, horizontal ausgebildet gleich m�chig D, isotrop) 1+2+3 # GWL-Sohle (horizontal ausgebildet) 2 # Ruhewasserspiegel: horizontal eben, kein Absenkungstrichter 3 # vollkommener Brunnen mit konstanter F�rderrate Q 4+5 F�r sp�tere Auswertung: # mind. 1 Beob.brunnen vorhanden

5. Abbildung: neben dem Entnahmebrunnen wurden 4 Beob.brunnen abgeteuft ? daraus: hydrogeolog. Bedingungen im Untergrund: # Aquiclude: GOK bis -18m: Ton, Humus (klass. A-Horizont), toniger Feinsand bilden undurchl�ssige deckschicht �ber dem GWL: # GWL: -18 - -25 m: grobsand, kiesig ? hohe kf-Werte # Aquiclude: Sohle des GWL wird bestimmt durch feinsandige, tonige Sedimente, die als undurchl�ssig angesehen werden # zwei der Beob.brunnen sind auch in Bereich 40 � 50 m verfiltert # Entnahmebrunnen ist �ber gesamten Aquifer verfiltert (? Bedingung vollkommener Brunnen also erf�llt) # Beob. (oder auch Piezomete-)brunnen in Abstand von 0,8 30 90 215 m von F�rderbrunnen abgeteuft und jeweils in 3 versch. H�hen verfiltert # davon H_30 & H_215 u.a. in 30 m u.GOK: dort GWSp-Absenkung w�hrend Pumpversuches ? also Annahme: Schicht -25m ? -27m nicht vollkommen undurchl�ssig (vernachl�ssigt!) # die Pumprate ist KONSTANT (Bedingung erf�llt!) mit 9.12 I/s (788 m3/d) �ber 14 hAbbildung: neben dem Entnahmebrunnen wurden 4 Beob.brunnen abgeteuft ? daraus: hydrogeolog. Bedingungen im Untergrund: # Aquiclude: GOK bis -18m: Ton, Humus (klass. A-Horizont), toniger Feinsand bilden undurchl�ssige deckschicht �ber dem GWL: # GWL: -18 - -25 m: grobsand, kiesig ? hohe kf-Werte # Aquiclude: Sohle des GWL wird bestimmt durch feinsandige, tonige Sedimente, die als undurchl�ssig angesehen werden # zwei der Beob.brunnen sind auch in Bereich 40 � 50 m verfiltert # Entnahmebrunnen ist �ber gesamten Aquifer verfiltert (? Bedingung vollkommener Brunnen also erf�llt) # Beob. (oder auch Piezomete-)brunnen in Abstand von 0,8 30 90 215 m von F�rderbrunnen abgeteuft und jeweils in 3 versch. H�hen verfiltert # davon H_30 & H_215 u.a. in 30 m u.GOK: dort GWSp-Absenkung w�hrend Pumpversuches ? also Annahme: Schicht -25m ? -27m nicht vollkommen undurchl�ssig (vernachl�ssigt!) # die Pumprate ist KONSTANT (Bedingung erf�llt!) mit 9.12 I/s (788 m3/d) �ber 14 h

6. Hier: konkrete Daten eines Pumpversuche an dieser Lokation: diese Daten sp�ter f�r die Auswertung notwendig W�hrend eines Pumpversuches wird in Zeitintervallen gemessen: # aktuelle Zeit seit START # aktuelle GwSp-Absenkung s [m] im jew. Beob.brunnen # aktuellerTerm t/r2 ? f�r Auswertung nach Theis (1937) notw.Hier: konkrete Daten eines Pumpversuche an dieser Lokation: diese Daten sp�ter f�r die Auswertung notwendig W�hrend eines Pumpversuches wird in Zeitintervallen gemessen: # aktuelle Zeit seit START # aktuelle GwSp-Absenkung s [m] im jew. Beob.brunnen # aktuellerTerm t/r2 ? f�r Auswertung nach Theis (1937) notw.

7. ein Ziel von hydrogeolog. Pumpversuchen ? Aquifer-Eigenschaften (wie T, S sowie kf) Bestimmung der T aus Pumpversuchsdaten �ber 2 grunds�tzliche Wege: rechnerisch bzw. Grafisch ein Ziel von hydrogeolog. Pumpversuchen ? Aquifer-Eigenschaften (wie T, S sowie kf) Bestimmung der T aus Pumpversuchsdaten �ber 2 grunds�tzliche Wege: rechnerisch bzw. Grafisch

9. ein Ziel von hydrogeolog. Pumpversuchen ? Aquifer-Eigenschaften (wie T, S sowie kf) Bestimmung der T aus Pumpversuchsdaten �ber 2 grunds�tzliche Wege: rechnerisch bzw. Grafisch ein Ziel von hydrogeolog. Pumpversuchen ? Aquifer-Eigenschaften (wie T, S sowie kf) Bestimmung der T aus Pumpversuchsdaten �ber 2 grunds�tzliche Wege: rechnerisch bzw. Grafisch

10. Rechnerische Auswertung nach Thiem (1906): Ermittelte Daten aus dem Pumpversuch: Gleichung 3: NUR in Ausnahmef�llen nutzen !!! Da der Druckwasserspiegel im F�rderbrunnen sehr sensitiv auf �nderung der hydraul. Beding. Nahe bzw. im F�rderbrunnen ist Rechnerische Auswertung nach Thiem (1906): Ermittelte Daten aus dem Pumpversuch: Gleichung 3: NUR in Ausnahmef�llen nutzen !!! Da der Druckwasserspiegel im F�rderbrunnen sehr sensitiv auf �nderung der hydraul. Beding. Nahe bzw. im F�rderbrunnen ist

11. Hier: Beob.brunnen H30, H90 & H215 ? jedoch H30 & H90 verlaufen von beginn der Druckspiegleabsenkung parallel ? Kennzeichnung steady-state Bedingungen ABER H215 l�uft zu keinem Zeitpunkt parallel ? daher Nutzunh NUR von H30 & H90 f�r T-Bestimmung !!!Hier: Beob.brunnen H30, H90 & H215 ? jedoch H30 & H90 verlaufen von beginn der Druckspiegleabsenkung parallel ? Kennzeichnung steady-state Bedingungen ABER H215 l�uft zu keinem Zeitpunkt parallel ? daher Nutzunh NUR von H30 & H90 f�r T-Bestimmung !!!

12. Absenkungen s aus Zeit-Absenkungskurven ? Festlegung, wann station�re Bedingungen: s ablesen! Auftragen von s und Entfernung des jew. Brunnens von Entnahmebrunnen Ausgleichsgerade durch Punkte legen (sollte bei station�ren Beding. jeweils m�glich sein) ? Geradenfunktion inkl. Steigung berechnen ? Q berechnen Q + delta_s in Gleichung 4 einsetzen und T bestimmen (PRO Piezometer!)Absenkungen s aus Zeit-Absenkungskurven ? Festlegung, wann station�re Bedingungen: s ablesen! Auftragen von s und Entfernung des jew. Brunnens von Entnahmebrunnen Ausgleichsgerade durch Punkte legen (sollte bei station�ren Beding. jeweils m�glich sein) ? Geradenfunktion inkl. Steigung berechnen ? Q berechnen Q + delta_s in Gleichung 4 einsetzen und T bestimmen (PRO Piezometer!)

13. Thiem: station�re Bedingungen: KEINE Ausbildung eines Absekungstrichters ? st�ndiger Zufluss aus unendlich ausgedehntem GWL Realit�t: instation�re Bedingungen: Absenkungstrichter ? GW-Zehrung infolge Entnahme im F�rderbrunnen-Bereich Theis entwickelte Gleichungen f�r diesen Fall aus der W�rmelehre ? Flie�en von W�rme �bertrug er auf das Flie�en des WassersThiem: station�re Bedingungen: KEINE Ausbildung eines Absekungstrichters ? st�ndiger Zufluss aus unendlich ausgedehntem GWL Realit�t: instation�re Bedingungen: Absenkungstrichter ? GW-Zehrung infolge Entnahme im F�rderbrunnen-Bereich Theis entwickelte Gleichungen f�r diesen Fall aus der W�rmelehre ? Flie�en von W�rme �bertrug er auf das Flie�en des Wassers

14. Theis-Gleichung � aus diesem Analogie-Ansatz herr�hrend� Bekannt sind aus Pumpversuch: Absenkungen s jedes Piezometerbrunnens des Abstandes r zum Zeitpunkt t bei konst. F�rderrate Q Somit lt Gleichung 5: T, S grunds�tzlich berechenbar: ABER 1 Gleichung mit 2 Unbekannten ? nicht explizit zu l�sen Daher grafische N�herungsverfahren anwenden: Theis-Gleichung � aus diesem Analogie-Ansatz herr�hrend� Bekannt sind aus Pumpversuch: Absenkungen s jedes Piezometerbrunnens des Abstandes r zum Zeitpunkt t bei konst. F�rderrate Q Somit lt Gleichung 5: T, S grunds�tzlich berechenbar: ABER 1 Gleichung mit 2 Unbekannten ? nicht explizit zu l�sen Daher grafische N�herungsverfahren anwenden:

16. Zur L�sung der Theis-Gleichung ? also Bestimmung von S & T ? wird Kurvenanpassungsverfahren (match-point-Verfahren) angewendet: Die Theis�schen Typkurven werden mit einen Pumpversuch-charakteristischen Graph s gegen t/r2 verglichen Warum s gegen t/r2? : Zur L�sung der Theis-Gleichung ? also Bestimmung von S & T ? wird Kurvenanpassungsverfahren (match-point-Verfahren) angewendet: Die Theis�schen Typkurven werden mit einen Pumpversuch-charakteristischen Graph s gegen t/r2 verglichen Warum s gegen t/r2? :

17. Zur L�sung der Theis-Gleichung ? also Bestimmung von S & T ? wird Kurvenanpassungsverfahren (match-point-Verfahren) angewendet: Die Theis�schen Typkurven werden mit einen Pumpversuch-charakteristischen Graph s gegen t/r2 verglichen Warum s gegen t/r2? : Zur L�sung der Theis-Gleichung ? also Bestimmung von S & T ? wird Kurvenanpassungsverfahren (match-point-Verfahren) angewendet: Die Theis�schen Typkurven werden mit einen Pumpversuch-charakteristischen Graph s gegen t/r2 verglichen Warum s gegen t/r2? :

18. Zur L�sung der Theis-Gleichung ? also Bestimmung von S & T ? wird Kurvenanpassungsverfahren (match-point-Verfahren) angewendet: Die Theis�schen Typkurven werden mit einen Pumpversuch-charakteristischen Graph s gegen t/r2 verglichen Warum s gegen t/r2? : jedoch nicht deckend ? daher� Deckung bringen (Folie weiter�Zur L�sung der Theis-Gleichung ? also Bestimmung von S & T ? wird Kurvenanpassungsverfahren (match-point-Verfahren) angewendet: Die Theis�schen Typkurven werden mit einen Pumpversuch-charakteristischen Graph s gegen t/r2 verglichen Warum s gegen t/r2? : jedoch nicht deckend ? daher� Deckung bringen (Folie weiter�