Johan Linderberg - ATV Jord og Grundvand

Effektive indvindingsboringer,
nødvendigheden af oparbejdning og overvågning
af specifik kapacitet
ATV møde nr. 91 Boringer
Hydrogeolog Johan Linderberg

Bæredygtig vandindvinding….

Er Jeres boring lige så
effektiv……?

Effektive boringer, hvad er det?
• En effektiv boring er en boring som leverer mest
muligt vand ved mindst mulig påvirkning af
omgivelserne.
• Påvirkningen består primært af afsænkning.
• Stor løftehøjde medfører stort energiforbrug per
pumpet m 3 .
• Stort energiforbrug mere CO 2 udledning per
produceret m 3 .
• Unødvendige ekstra driftsomkostninger.

I de go’e gamle dage………..
• Boresteder blev valgt tæt på
vandløb da man her ofte havde
højeste grundvandsstand
• Dermed kunne man løfte
vandet ved hjælp af
centrifugalpumper i tiden før
dykpumper.
• Visse kildepladser havde
artesiske forhold og man brugte
stort set ikke energi på
pumpning.
• Borearbejdet blev udført med
tørborings udstyr og uden
boremudder.
• Resultat ofte godt ydende
boringer med god specifik
ydelse.

Oversigt med VCS boringer
Lokaliteter er sorteret parvis
Boring Bore‐
metode
Hvem m3/time Sænkning Specifik
ydelse
Magasin
NS240 Tørboring VCS 244 5 48,8 Grus
NS246 Lufthæve Ekstern 100 8 12,5 Grus
E 233 Tørboring VCS 196 3,2 61,2 Grus
BB 348 Lufthæve Ekstern 46 3,46 13,9 Grus
L 15 Tørboring VCS 63 4 15,75 Kalk
L 345 Lufthæve Ekstern 63 25 2,5 Kalk
D 5 Tørboring VCS 94 9 10,4 Grus
D 338 Lufthæve Ekstern 35 6,89 5,07 Grus
LU 256 Tørboring Ekstern 160 9,88 16,9 Grus
LU 255 Lufthæve Ekstern 38 9,22 4,12 Grus
Der er således stor forskel på resultaterne fra den gamle
boremetode til de sidst udførte boringer……..

Her er VCS indvindingsboringer
Bemærk oparbejdningsresultat med hexametafosfat

Det var VCS erfaringer,
men hvad med DK?
• Jupiter databasen indeholder oplysninger fra 261.563 boringer
• Heraf er der 56.210 boringer som har formålet vandværksboringer
• Dette dækker over undersøgelsesboringer, indvindingsboringer,
prøveboringer osv. Uanset om de havde succes eller ej.
• Udvælgelse kriterier:
– Udført i 4” eller større.
– Dybere end 10 meter
– Prøvepumpet med mere end 20 m3 /t
• Det undersøgte datasæt er nu reduceret til 18.088 boringer:
– De er udført i perioden fra 1900 -2012 og er fordelt over hele landet.
– De dækker forskellige dybder fra 10 til 304 meter.
• Datasættet danner nu grundlag for følgende påstand:
– Boringer udført med tørboremetoden giver faktisk et bedre
resultat end de øvrige metoder.

Andre boremetoder
(Skylle, ODEX osv.)
Lufthæveboringer
Tørboringer
(5783 (7562 (4373 vandværksboringer i Jupiter)
i Jupiter)

Oversigt over Vandværksboringer i DK
Data ”bare” plottet, men de er ikke korrekt sammenlignet!

Data er nu normeret!
Stadig er der en forskel…………
Bemærk at X‐aksen er logaritmisk
Så forskellen er faktisk lidt større!

Konstant afstand mellem rovandspejl og driftvandspejl
Større og større afstand mellem rovandspejl og driftvandspejl

Boringens specifikke kapacitet
Falder over tid som følge tilklogning

Oparbejdning af boringer!....
en ofte overset, glemt eller fravalgt løsning
• Oparbejdningsmetoder:
– Mekanisk rensning med børster
– Mammutpumpning (Airlift pumping)
– Start/stop pumpning med stor ydelse
– Hexametafosfat tilsætning og derefter
renpumpning
(særligt ved boremudder)
– Syrerensning (særligt ved kalkboringer)
• Eller kombinationer af disse!

Mekanisk rensning af boring i DK
Boring før mekanisk rensning Boring efter mekanisk rensning

Oparbejdning af boringer
Boring Specifik Før Specifik Efter Metode Resultat
Slimminge 1A 15,81 50,02 Udsyring + 216%
Slimminge 2A 14,29 25,00 Udsyring + 74 %
L 345 2,55 8,41 Hex/syre + 229%
Drastrup 4,1 6,3 Mekanisk + 51%
Bolbro a 19,6 54,7 Mek./hex + 174%
Bolbro b 6,5 13,3 Mek./hex + 104%
Bolbro c 7,2 11,9 Mek./hex + 65%

Oparbejdningsresultater
Specifik kapacitet m3/m sænkning

Nærfelts-tabets betydning ved pumpning
For filterstrømningshastigheden

Boringsfilter, gennemstrømningsareal
Åbningsareal fra 15‐40%
Åbningsareal fra 2‐ 8%
Åbningsareal
fra 5‐12%
Åbningsareal fra 15‐25%

Calculation of well efficiency using
steptest drawdown
S w = CQ 2 +BQ (Equation 1)
S w /Q = CQ + B (Equation 2)
where: S w = groundwater level drawdown (m)
fiency calculation using Jacob's Method
Time WL step 1 Drawdown 1 WL 2 Drawdown 2 WL 3 Drawdown 3
0 12.60 14.75 0.00 15.91 0.00
sultat 60 14.75 2.15 15.91 1.16 17.85 1.94
2.15 3.31 5.25
m3/t m3/s Drawdown Sw/Q
eld 1 61.9 Q1 0.017 S w1 2.15 125.0404
eld 2 90 Q2 0.025 S w2 3.31 132.4
eld 3 130.6 Q3 0.036 S w3 5.25 144.7167
rehole
Q = pumping rate (m 3 /s)
B =
C =
formation loss factor (s/m 2 )
well loss factor (s 2 /m 5 )
Yield Discharge Drawdown after Sw/Q Formation Loss Well Loss Formation
60 min.
Factor (B) Factor (C) Loss (BQ)
Turbul
ent
loss
(CQ 2 )
m3/h (m 3 /s) (m) (s/m 2 ) (s/m 2 ) (s 2 /m 5 ) (m) (m) (%)
Efficiency
(BQ/(BQ +
CQ2)] x
100
61.9 0.0172 2.15 125 106.97 1035.40 1.84 0.31 85.73
90 0.0250 3.31 132.4 2.67 0.65 80.52
130.6 0.0363 5.25 144.7 3.88 1.36 74.01
C
B

Filterscreen completely filled with
drilling fluid (Bentonite slurry
Pictures from a VCS Denmark borehole
videoinspection of new pumping well immediately
after 24 hours of development pumping.

oduktions
mkostninger
• Begge pumper yder
47 m3/h
• Difference i energi:
0.11 to 0.26 kWh/m 3

Energi forbrug
Pumpe type Løfte højde
inkl
.modtryk
SP 46‐3 24 m 47 m3/h 0.11
kWh/m3
SP 46‐7 57 m 47 m3/h 0.26
kWh/m3
SP 77‐2 20 m 86 m3/h 0.09
kWh/m3
SP 77‐4 42 m 84 m3/h 0.19
kWh/m3
Ydelse Energi Produktion Total energi
400.000
m3/year
400.000
m3/year
700.000
m3/year
700.000
m3/year
44.000
kWh/y
104.000
kWh/y
63.000
kWh/y
133.000
kWh/y
• A careful selection of the right pump for the production well can mean a world of
difference in energy consumption.
• A well documented borehole with regard to the specific yield and production
requirements can save a lot of money .
• Typical borehole life expectancy is more than 25 years……………

Konklusion og perspektivering
• Vandforsyningerne skal stille krav om god specifik kapacitet
• Vandforsyningerne skal ikke stille sig tilfreds med ”sandfrie” boringer.
• En renpumpning af en boring bør indeholde en god og effektiv
oparbejdning hvis der er brugt boremudder i processen.
• Bør følges op af en steptest som kan afsløre nærfeltstab og effektiviteten
• En videoinspektion af filter og forerrør ved aflevering bør dokumentere
renpumpningen.
• Da boringer ofte skal bruges mange år frem er det afgørende at de er så
gode som muligt når de er nye.
• Godt borearbejde er ofte ikke billigt og prisen bør ikke være den
afgørende konkurrence parameter.
• Brøndborerne kan udføre arbejdet, men det er i dag altid en ekstraydelse
som oftest ”glemmes” eller ikke efterspørges.

Tak for Jeres opmærksomhed
For yderligere information kontakt VandCenterSyd as