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MULTRACE: Einbohrlochsystem zur Messung der Grundwasserfließrichtung und –geschwindigkeit

Messung der Grundwasserbewegung bei minimierter Störung des natürlichen Strömungsfeldes und Unterdrückung vertikaler Konvektionen

 

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Projektidee

 

Mit dem Ziel, die lokale Grundwasserfließrichtung und –geschwindigkeit unter Nutzung nur einer Bohrung bzw. Grundwassermessstelle zu bestimmen, wurde ein Messverfahren entwickelt, bei dem eine minimale Störung des hydraulischen Regimes durch die Messung selbst erfolgt.

 

Das Messprinzip basiert auf der Erzeugung eines definierten Tracers im Filterrohr einer Grundwassermessstelle und der Erfassung der zeitlichen und richtungsspezifischen Änderung der Tracerverteilung infolge der Grundwasserströmung. Dazu werden die durch den Tracer geänderte elektrische Leitfähigkeit und Temperatur azimutal in acht Richtungen im Nah- und Fernfeld der Messstelle erfasst. Als Tracer wird entweder eine temperierte NaCl-Lösung oder temperiertes destilliertes Wasser eingesetzt.

 

 

Das neue Einbohrlochsystem ermöglicht die Messung langsamer Grundwasser-strömungsgeschwindigkeiten im Bereich ab 0,5 m/d. Dieses Ziel wurde mit der Entwicklung des Tracerringraumverfahrens erreicht. Damit werden Störungen des natürlichen Grundwasserströmungsfeldes vermieden und gleichzeitig eine radial gleichmäßige Verteilung des Tracers als Anfangszustand für die Messungen gewährleistet.

 

Die bei bekannten Messverfahren in Folge des Tracervorganges auftretende Volumenzunahme und daraus resultierende horizontale und vertikale Geschwindigkeitskomponenten werden mit diesem Prinzip minimiert. Dies bildet die entscheidende Grundlage für die reproduzierbare Messung langsamer Grundwasserbewegungen.

 

Die Anwendung einer an die Verhältnisse im Aquifer bezüglich Temperatur und Salinität angepassten Lösung als Tracerstoff macht die Messungen unabhängig von der Hintergrundleitfähigkeit des Grundwassers.

 

Vorteile des Verfahrens gegenüber anderen Fließrichtungsmessungen

 

Vorteile des Tracer-Ringraumverfahrens mit adaptivem Tracer:

 

  • Vermeidung der Störungen des natürlichen Grundwasserströmungsfeldes
  • Gewährleistung einer radial gleichmäßigen Verteilung des Tracers als Startzustand für die Messungen
  • Minimierung der Volumenzunahme beim Tracervorgang und daraus resultierender horizontaler und vertikaler Geschwindigkeitskomponenten -> Verhinderung der Beeinflussung der hydraulischen Bedingungen durch den Tracervorgang
  • Einsatz nur geringer Tracermengen (< 2 Liter)
  • gewonnene Informationen der Geoelektrik stammen aus dem gering beeinflussten Bereich zwischen Ringraumschüttung und Grundwasserleiter -> Minimierung der Fehler, die durch eine Messung im gestörten Strömungsfeld im Inneren der Messstelle entstehen
  • Auswahl einer an die Verhältnisse im Aquifer hinsichtlich Temperatur und Salinität angepassten Tracerlösung (Verfahren des adaptiven Tracers - VAT) -> Messungen unabhängig von der Hintergrundleitfähigkeit des Grundwasserleiters


Im Vergleich zu den herkömmlichen Verfahren besitzt dieses Messsystem folgende entscheidenden Vorteile:

 

  • es ist nur eine Messstelle erforderlich und es sind keine zusätzlichen Oberflächenmessungen notwendig
  • Messung schwerpunktmäßig außerhalb des Filterrohres, d.h. der Einfluss des gestörten Strömungsfeldes innerhalb des Filterrohres wird minimiert
  • das Messverfahren ist umweltverträglich durch Verwendung nichtradioaktiver und adaptiver Tracer 
  • das Messsystem ist auch bei geringen Fließgeschwindigkeiten einsatzfähig
  • das Messsystem unterliegt keiner teufenmäßigen Einschränkung, bezogen auf den grundwasser-relevanten Bereich
  • die Messung kann kostengünstig gestaltet werden.

 

Kundennutzen

Das gemeinsam vom DGFZ, der LogIn Bohrlochmessgeräte GmbH und dem  Joanneum Research Leoben entwickelte Messsystem wird von der LogIn GmbH gebaut und vermarktet. Von Interessenten kann die Messleistung über das DGFZ e.V. angefordert werden.

 

Dank

Die zugrundeliegenden FuE-Arbeiten werden gefördert vom Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit unter der Reg.-Nr. 1106/01. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.

 

 

 

Kontakt

Dr. rer. nat. Susann Berthold [->]

Tel. 0351/4050673

Email: sberthold[@]dgfz.de

 

Förderung

Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA)