Brunneneffekte (Gringarten 1979)

Die Absenkung im Brunnen wird durch Brunneneffekte beeinflusst. Zu Beginn des Pumpversuches bewirkt der Brunnenspeichereffekt eine Verringerung der Absenkung. Während der gesamten Dauer des Pumpversuches können Brunneneintrittsverluste die Absenkung im Brunnen erhöhen. (Abb. 1).

Abb. 1: Einfluss der Brunnenspeicherung und der Brunneneintrittsverluste auf die Absenkung.

Brunnenspeicherung

Bei einer Grundwasserentnahme wird sowohl der Aquifer als auch der Brunnen entleert. Der Brunnen hat im Vergleich zum Aquifer eine höhere „Porosität“ (n_e=1), so dass die Absenkung reduziert wird.

Der Brunnenspeichereffekt beeinflusst die Absenkung insbesondere zu Beginn des Pumpversuches, wenn die Absenkung noch schnell zunimmt. Im Verlauf des Pumpversuches wird die Änderung der Absenkung im Brunnen geringer, so dass auch der Einfluss der Brunnenspeicherung entsprechend abnimmt. Nach einer Pumpdauer von ca. wenigen Minuten bis zu mehreren Stunden ist der Einfluss der Brunnenspeicherung vernachlässigbar. Durch die Brunnenspeicherung wird auch die Absenkung in den umliegenden Beobachtungsmessstellen beeinflusst.

Der Brunnenespeichereffekt ist um so deutlicher ausgeprägt, je größer der Brunnenradius und je geringer die Transmissivität des Aquifers ist.

Die Auswertung unter Berücksichtigung der Brunneneintrittsverluste erfolgt mit der Modellfunktion nach Papadopulos(1967).

Brunneneintrittsverluste

Der Filter kann eine geringere Durchlässigkeit als der Aquifer aufweisen. Dies führt zu einer verstärkten Absenkung im Brunnen gegenüber der Absenkung im Filterkies und im Aquifer. Die Eintrittsverluste sind entweder in einem nicht angepassten Brunnenausbau begründet oder Alterungsprozesse wie Verockerung haben die Durchlässigkeit des Filters herabgesetzt.

Die Brunneneintrittsverluste werden durch den Skinfaktor S_F quantifiziert. Sobald der Brunnenspeichereffekt vernachlässigbar ist, gilt für den Skinfaktor und den zusätzlichen Absenkungsbetrag Δs folgender Zusammenhang (Abb. 1):

$$S_F=\frac{2\cdot \pi \cdot T}{Q}\mathrm{\Delta s}$$

Mit dem Skinfaktor lässt sich die Durchlässigkeit des Ringraumes ermitteln (Abb. 2):

$$S_F=(\frac{k_f}{k_{f,s}}-1)\cdot \text{ln }\frac{r_s}{r_w}$$

SF	:	Skinfaktor
kf	:	Durchlässigkeitsbeiwert des Aquifers
kf,s	:	Durchlässigkeitsbeiwert des Ringraums
rW	:	Filterradius
rs	:	Bohrlochradius

Abb. 2: Verstärkte Absenkung im Brunnen durch Brunneneintrittsverluste.

Die Brunneneintrittsverluste werden mit der Modellfunktion nach Gringarten (1979) berücksichtigt. Die Typkurven sind Abb. 3 zu entnehmen. Während in der halblogarithmischen Darstellung der Einfluss der Brunnenspeicherung sehr deutlich wird (Abb. 1), sind in der doppellogarithmischen Darstellung die einzelnen Absenkungskurven sehr ähnlichen. Daher wird die Charakteristik der Absenkugskurven hervorgeheben, indem zusätzlich die Ableitungen der Modellfunktion und der Messwertkurve nach ln(t) aufgetragen werden (Bourdet 1983).

Fortsetzung folgt …