Schüttkornbemessung für Brunnen mit stabilen Kornfiltern in der Praxis

Seit einigen Jahren sind Filterkornschüttungen einer größeren Anzahl von Trinkwasserbrunnen und die Filterstrange einiger Horizontalfilterbrunnen in Lockergesteinsgrundwasserleitern nach dem Bemessungsansatz für stabile Kornfilter geplant und hergestellt worden. Für die sichere Bestimmung der richtigen Schüttkorngrößen für stabile Kornfilter in der Brunnenbaupraxis wurden Nomogramme für natürliche Filterkiese und -sande sowie für Glaskugeln entwickelt. Grundlage dafür sind verlässliche Korngrößenanalysen von Bohrgutproben der einzelnen Sedimentschichten.

Die Bemessung der Schuttkorngrößen für Brunnenfilter in Lockergesteinssedimenten auf Grundlage des seit 2001 geltenden DVGW-Merkblatts W 113 hat bei vielen Brunnen trotz korrekter Anwendung nicht zur erwarteten Leistung und Lebensdauer der Bauwerke geführt. Oft reduzierte sich die spezifische Ergiebigkeit bereits nach wenigen Betriebsjahren auf die Hälfte bis ein Viertel des Neubauwertes. Ursache dafür ist die hydromechanische Kolmation des Kornfilters infolge des Eintrags feinkörniger Sedimentanteile aus den ausgebauten Lockergesteinsschichten in die Poren des geschütteten Kornfilters. Die während der Filterentwicklung im Zuge der Brunnenerrichtung überhöhte und während des Brunnenbetriebs fortdauernde Ausspülung von Sediment aus den Gebirgsschichten ist möglich, wenn in der Bohraureole – also der Grenzschicht zwischen dem in den Ringraum zwischen Filterrohr und Bohrlochwand eingebauten Kornfilter und den angrenzenden Sedimentschichten des Grundwasserleiters – kein wirksamer Stützkornfilter erzeugt worden ist. Der Stützkornfilter besteht aus den groben Kornfraktionen der Sedimentschichten, welche bei der Filterentwicklung nicht durch die Porenkanale des eingebauten Kornfilters ausgespült werden können. Offensichtlich kann bei der Bemessung der Filterschüttung ein Kornfilter mit hydraulisch wirksamen Porenkanalweiten erzeugt werden, der einen wirksamen Stützkornfilter nicht entstehen lässt und beim Brunnenbetrieb fortwährende Ausspülung feinkörnigen Sediments in den Kornfilter und in den Brunnen zulässt.

Auf Grundlage der Auswertung einer Vielzahl problembehafteter Brunnenbauwerke wurde eine alternative Methode zur Schüttkornbemessung für die Herstellung stabiler Kornfilter entwickelt und dargelegt. Mit dieser Methode lassen sich sowohl stabile Kornfilter neu zu errichtender Brunnen planen als auch die Ursachen der Alterung bestehender Brunnenbauwerke plausibel analysieren und ggf. mögliche Instandhaltungsmaßnahmen ableiten.



Copyright: © wvgw Wirtschafts- und Verlagsgesellschaft Gas und Wasser mbH
Quelle: Heft 11 - 2014 (November 2014)
Seiten: 9
Preis inkl. MwSt.: € 9,00
Autor: Dr.-Ing. Peter Nillert

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