gwf Wasser/Abwasser Energieeffizienz rechnet sich! (Vorschau)

FachberichtE Wasserversorgung
Ermittlung der horizontalen und
vertikalen Durchlässigkeitsbeiwerte
aus Pumpversuchen
Wasserversorgung, Grundwasserleiter, Pumpversuch, horizontaler und
vertikaler Durchlässigkeitsbeiwert
Günter Schneider
Es wird die Möglichkeit aufgezeigt, aus einem Pumpversuch
den horizontalen (k fH ) und vertikalen (k fV )
Durchlässigkeitsbeiwert eines Grundwasserleiters zu
bestimmen. Dazu werden zunächst die k f -Werte der
einzelnen Absenkstufen mit den DUPUIT/THIEM-
Gleichungen berechnet und gegen die jeweilige
Absenkung s 0 bzw. s 0 * am Brunnenrand aufgetragen.
Durch Extrapolation der Verbindungslinie bis zur
Absenkung 0 wird der k fH -Wert erhalten. Für die
Berechnung eines Senkungstrichters um einen Brunnen
sowie die dabei geförderte Wassermenge werden
zusätzlich die Verhältniswerte von k fH und k fV , das
sind die Anisotropiefaktoren κ, benötigt. Ihre Ermittlung
aus den einzelnen Absenkstufen ist angegeben.
Ihr Auftrag zur zugehörigen Absenkung s 0 bzw. s 0 *
und die Verbindungslinie durch diese Werte bis zur
Abszisse (s 0 = 0) ergibt den κ 0 -Wert. Mit diesem kann
der vertikale Durchlässigkeitsbeiwert k fV berechnet
werden. Ein Beispiel erläutert die entsprechende
Auswertung von Pumpversuchen.
Determination of the Coefficient of Horizontal and
Vertical Permeability
A possibility is shown to determine the coefficient of
horizontal (k fH ) and vertical (k fV ) permeability of an
aquifer by means of a pumping test. Thereby one will
obtain the value k fH by the extending the connection
line of the test values to the zero-drawdown axis (plot
of drawdowns versus k f -values). To calculate k fV the
ratio of k fH and k fV (κ) is needed. It’s shown, how to
get these values from the test values. Plotting the
drawdowns versus these values and extending the
line through these values to the zero-drawdown axis
one can obtain κ 0 . The permeability coefficient k fV
can be calculated by means of this value. An example
shows the evaluation of pumping tests.
1. Einführung
Zur Ermittlung der zu erwartenden Wassermengen, die
bei Grundwasserabsenkungsmaßnahmen in Baustellen
zu fördern sind, oder zur Berechnung der zu erwartenden
Grundwassermengen bei Grundwasserversorgungsanlagen
werden in der Regel zunächst Versuchsbrunnen
niedergebracht, aus denen Wasser abgepumpt
wird. Zusätzlich werden Grundwassermessstellen
(GWMst) ausgeführt, in denen die Bewegungen des
Grundwasserspiegels während des Pumpvorgangs
gemessen werden. Die geförderten Wassermengen
zusammen mit den eingemessenen Wasserspiegellagen
lassen dann einen Schluss zu auf die Größe der Wasserwegsamkeit
des Grundwasserleiters. Erfasst wird sie
bekanntlich durch den Durchlässigkeitsbeiwert k f (m/s),
der dann die Wassermengenberechnungen ermöglicht.
Dieser wird bis heute analytisch durch Ansatz der
DUPUIT/THIEM-Gleichungen (D/T) aus den Versuchen
bestimmt, ausgenommen vielleicht Großprojekte, bei
denen aufwendige numerische Wassermodelle erstellt
werden. Die analytische Berechnung nimmt dabei an,
dass die errechneten k f -Werte die horizontale Wasserwegsamkeit
(k fH ) des GW-Leiters erfassen [z. B. 1, 2]. Die
vertikale Wasserwegsamkeit des GW-Leiters (k fV ) wird
dabei nicht mit berücksichtigt [3].
Es sollen hier in erster Linie Lockergesteinsgrundwasserleiter
betrachtet werden. Diese wurden in der
Regel in strömendem Wasser sedimentiert und das
hatte zur Folge, dass je nach Wasserführung gröberes
oder feineres Gestein zur Ablagerung gekommen ist. So
haben z. B. Aufmessungen in den Münchner Schmelzwasserschottern
ergeben, dass – in vertikaler Richtung
– etwa 30 % der Höhe von so genannten Rollkiesschichten
(sandfreien Schichten) gestellt werden, der Rest von
sandigen Kiesen [4]. Eine vergleichbare Schichtfolge
wurde in den Lechschottern um Augsburg angetroffen.
November 2011
1080 gwf-Wasser Abwasser