DE3734537A1 - Filterbrunnen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Filterbrunnen, bestehend aus wenigstens einem Hauptbohrloch, das eine Ver­ rohrung mit einer Filterrohrstrecke aufweist, und aus dem Hauptbohrloch zugeordneten Nebenbohrlöchern, die zumindest im Bereich der wasserführenden Schicht mit Filterkies ge­ füllt sind.

Bei Filterbrunnen dieser Art (DE-PS 23 59 231) werden parallel zu einem eine Filterrohrstrecke aufweisenden Haupt­ bohrloch Nebenbohrlöcher gesetzt, die mit Filterkies gefüllt werden und den Fassungsraum des Brunnens bestimmen. Durch die Anzahl und die Anordnung der Nebenbohrlöcher in bezug auf die Grundwasserströmung kann somit der Filterbrunnen an die jeweiligen Verhältnisse angepaßt werden. Die Filterkies­ füllung der einzelnen sich überschneidenden Nebenbohrlöcher bildet dabei ein zusammenhängendes, den Fassungsraum des Brunnens ausfüllendes Filterbett, durch das das Grundwasser zur Filterrohrstrecke der Verrohrung des Hauptbohrloches ge­ langt, um über eine Pumpenanlage aus dem Hauptbohrloch ge­ fördert zu werden. Nachteilig bei diesen bekannten Filter­ brunnen ist, daß sich innerhalb des Filterbettes die Wasser­ durchlässigkeit entweder durch eine Verlagerung des Filter­ kieses oder ein Einschwemmen beispielsweise von Sand ver­ ändern kann, was sich auf die Ergiebigkeit des Brunnens aus­ wirkt. Da außerdem die Filterkiesfüllung der Nebenbohrlöcher der Ausbildung einer größeren Wasserdurchlässigkeit des Filterbettes in einer bevorzugten Richtung entgegensteht, bleiben die Anpassungsmöglichkeiten an gegebene Grundwasser­ verhältnisse beschränkt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und einen Filterbrunnen der eingangs ge­ schilderten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß innerhalb des Filterkiesbettes eine bevorzugte Wegigkeit für das aus der weiterführenden Schicht in den Fassungsraum des Brunnens gelangende Grundwasser auch über längere Betriebs­ zeiten gewährleistet und damit eine hohe Ergiebigkeit des Brunnens sichergestellt werden kann.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß in der Filterkiesfüllung wenigstens eines Nebenbohrloches zumindest ein Filterkörper mit einer gegenüber der Filter­ kiesfüllung größeren Wasserdurchlässigkeit vorgesehen ist.

Durch den Einbau eines solchen Filterkörpers in die Filterkiesfüllung eines Nebenbohrloches wird innerhalb der Filterkiesfüllung dieses Nebenbohrloches aufgrund der höheren Wasserdurchlässigkeit des Filterkörpers eine bevorzugte Strömungsrichtung für das erfaßte Grundwasser erreicht, die von der geometrischen Form des Filterkörpers und dessen räumlicher Lage innerhalb des Nebenbohrloches abhängt. Damit können in einfacher Weise die jeweiligen Strömungsverhält­ nisse im Bereich des Fassungsraumes des Brunnens vorteil­ haft berücksichtigt werden. Da außerdem die Filterkörper ihre Form und ihren Aufbau unabhängig von Veränderungen innerhalb der Filterkiesfüllung beibehalten, kann mit einer gegebenen Wasserdurchlässigkeit in einer bevorzugten Rich­ tung auch über längere Betriebszeiten gerechnet werden.

Weisen mehrere Nebenbohrlöcher, vorzugsweise alle Bohrlöcher, solche Filterkörper auf, so kann innerhalb des Fassungsraumes des Brunnens mit einfachen Mitteln eine ge­ wünschte Wegigkeit von den Nebenbohrlöchern zum Hauptbohr­ loch hin verwirklicht werden. Zu diesem Zweck brauchen die Filterkörper in den einzelnen Nebenbohrlöchern lediglich entlang des vorherbestimmbaren Strömungsweges niedergebracht zu werden.

Eine besonders vorteilhafte Konstruktion ergibt sich in weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch, daß die Filter­ körper hohl ausgebildet sind. Der Hohlraum der Filterkörper erhöht deren Wasserdurchlässigkeit und bildet einen bevor­ zugten Strömungsweg. Dies gilt insbesondere für rohrförmige Filterkörper, die zu einem sich über die einzelnen Neben­ bohrlöcher erstreckenden Strang zusammengesetzt werden können. Rohrförmige Filterkörper haben außerdem den Vorteil einer besonders einfachen Herstellung.

Sind die hohlen Filterkörper stirnseitig offen, so muß verhindert werden, daß Filterkies in den Hohlraum ein­ dringt und die Strömungsverhältnisse innerhalb des Filter­ körpers beeinträchtigt. Zu diesem Zweck kann die offene Stirnseite der hohlen Filterkörper durch ein Netz, Gitter oder Sieb abgeschlossen werden.

Der Hohlraum der Filterkörper schafft aber auch zu­ sätzlich die Möglichkeit, die Strömungsverhältnisse, die Temperatur des einströmenden Grundwassers u. dgl. während des Brunnenbetriebes festzustellen, wenn in den Hohlraum wenigstens eines Filterkörpers ein aus dem jeweiligen Ne­ benbohrloch geführtes Peilrohr mündet, durch das die Messun­ gen durchgeführt werden können. Ein im Hohlraum eines Fil­ terkörpers mündendes Peilrohr erlaubt aber auch eine nach­ trägliche Entsandung des Brunnens, indem das Peilrohr an eine Druckluftquelle angeschlossen wird, um mit Hilfe dieser durch den Filterkörper gedrückten Druckluft nicht nur die Filterkiesfüllung des Nebenbohrloches, sondern auch das um­ gebende Gebirge zu entsanden. Die nach einer solchen Druck­ luftbehandlung ausgeschwemmten Feinteile können dann dem Brunnen über das Hauptbohrloch entnommen werden.

Im allgemeinen wird man mit Peilrohren für die Fil­ terkörper der vom Hauptbohrloch entfernteren Nebenbohr­ löcher das Auslangen finden, obwohl selbstverständlich auch die an das Hauptbohrloch anschließenden Nebenbohrlöcher mit solchen Peilrohren versehen werden können. Für die Beur­ teilung eines Brunnens genügt es jedoch meist, die ungünsti­ geren Verhältnisse in den äußeren Randbereichen des Fassungs­ raumes zu kennen.

Bestehen die Filterkörper aus Metall oder Kunststoff, so ergeben sich hinsichtlich der Festigkeit und bezüglich des Peilrohranschlusses keine Schwierigkeiten. Werden die Filterkörper jedoch beispielsweise aus gebundenem Quarzkies mit einer entsprechend groben Körnung gefertigt, so empfiehlt es sich, eine vorzugsweise gelochte oder geschlitzte Armierung vorzusehen, die dann einen Schrauban­ schluß für ein Peilrohr tragen kann. Die mit einem Peil­ rohr zu verbindenen Filterkörper können mit dem Peilrohr in das jeweilige Nebenbohrloch niedergebracht werden, nachdem das Nebenbohrloch bis zur gewünschten Höhenlage des Filter­ körpers verkiest wurde. Nach dem Einbringen des Filterkör­ pers kann dann das Nebenbohrloch mit dem restlichen Filter­ kies gefüllt werden.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand bei­ spielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Filterbrunnen in einem schematischen Vertikalschnitt, die

Fig. 2 bis 4 einen vereinfachten Horizontalschnitt durch einen solchen Filterbrunnen mit einer unterschied­ lichen Anordnung der Nebenbohrlöcher im Bereich der Filterkörper,

Fig. 5 einen achsnormalen Schnitt eines rohrförmigen Filter­ körpers in einem größeren Maßstab,

Fig. 6 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung einer Kon­ struktionsvariante eines Filterkörpers,

Fig. 7 einen Filterkörper mit einem stirnseitigen Peilrohr­ anschluß in einem Axialschnitt und

Fig. 8 eine Draufsicht auf den stirnseitigen Peilrohran­ schluß des Filterkörpers nach Fig. 7.

Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, besteht der dargestellte Filterbrunnen aus einem Hauptbohrloch 1 zur Wasserentnahme mit einer Verrohrung 2, die in üblicher Weise ein Sumpfrohr 3, eine Filterrohrstrecke 4 und ein Aufsatz­ rohr 5 enthält. An dieses Hauptbohrloch 1 schließen sich quer zur Hauptströmungsrichtung des Grundwassers beidseits Nebenbohrlöcher 6 an, die nach einem Abteufen im Bereich jener grundwasserführenden Schicht 7, die eine vorteilhafte Wasserdurchlässigkeit und einen günstigen Kornaufbau auf­ weist, mit Filterkörpern 8 ausgebaut werden. Diese Filter­ körper 8 sind in eine Filterkiesfüllung 9 eingebettet und besitzen eine erheblich größere Wasserdurchlässigkeit als die Filterkiesfüllung 9. Durch die Filterkörper 8 wird daher ein bevorzugter Strömungsweg zum Hauptbohrloch 1 für das aus der weiterführenden Schicht 7 in das Filterkiesbett eindrin­ gende Wasser gebildet, so daß die für die Ergiebigkeit des Filterbrunnens jeweils günstigsten Bedingungen geschaffen werden können.

Wie den Fig. 2 bis 4 entnommen werden kann, können die einzelnen Nebenbohrlöcher 6 gegenüber dem Hauptbohrloch 1 bzw. bezüglich des jeweiligen Grundwasserstromes unter­ schiedlich angeordnet werden. Um mit einer möglichst gerin­ gen Anzahl von Nebenbohrlöchern 6 einen möglichst großen Fassungsraum für den Brunnen sicherstellen zu können, über­ schneiden sich allerdings die Nebenbohrlöcher 6 nicht. Durch eine Entsandung der wasserführenden Schicht 7 im unmittel­ baren Umgebungsbereich der Bohrlöcher 1 und 6 kann nämlich dieser Bereich des gewachsenen Bodens in den Fassungsraum 10 des Brunnens mit einbezogen werden, wie dies in den Fig. 2 bis 4 strichpunktiert angedeutet ist. Diese Entsandung wird vorteilhaft beim Abteufen jedes Bohrloches durch Schlitze der Bohrrohre hindurch oder durch gesonderte Entsandungsrohre nach dem Ziehen der Bohrrohre durchgeführt.

Um mit einfachen Mitteln eine bevorzugte Wegigkeit für das unterirdische Wasser im Bereich des Fassungsraumes 10 zu erreichen, werden die Filterkörper 8 hohl ausgebildet und bestehen vorzugsweise aus Rohrstücken, wie dies näher in den Fig. 5 bis 8 dargestellt ist. Werden diese rohrförmigen Filterkörper 8 liegend in die Nebenbohrlöcher 6 eingebracht, so ergibt sich durch die aneinanderschließenden Filterkörper 8 im wesentlichen ein sich quer zu den Nebenbohrlöchern 6 erstreckender Rohrstrang, der zur Filterrohrstrecke 4 des Hauptbohrloches 1 führt. Diese Anordnung der Filterkörper 8 ist jedoch keineswegs zwingend. Je nach den gegebenen Ver­ hältnissen können die Filterkörper 8 auch in einer anderen räumlichen Lage in die Nebenbohrlöcher 6 eingebracht werden, wobei sich eine Lage mit vertikaler Rohrachse für bestimmte Fälle besonders anbietet.

Der Hohlraum 11 der Filterkörper 8 stellt nicht nur einen bevorzugten Strömungsweg für das in den Fassungsraum 10 des Brunnens eindringende Wasser sicher, sondern bietet auch die Möglichkeit, Bohrlochmessungen bei laufendem Brunnenbetrieb durchführen zu können. Zu diesem Zweck werden die hohlen Filterkörper 8 vorzugsweise der vom Hauptbohr­ loch 1 entfernteren Nebenbohrlöcher 6 an aus diesen Neben­ bohrlöchern 6 herausgeführten Peilrohren 12 angeschlossen, die im Hohlraum 11 der Filterkörper 8 münden. Über diese Peilrohre können somit beispielsweise die Einströmgeschwin­ digkeit oder die Grundwassertemperatur gemessen werden. Es sind aber auch fernsehtechnische Untersuchungen möglich, wodurch erstmalig der Grad einer allfälligen Versandung des Brunnens schon vor dem eigentlichen Filterbereich erfaßt werden kann.

Die an Peilrohre 12 angeschlossenen, hohlen Filter­ körper 8 lassen aber auch eine nachträgliche Entsandung zu, wenn über die Peilrohre 12 Druckluft in die Filterkörper 8 gedrückt wird. Die dabei gelösten und mit dem Wasser in das Hauptbohrloch 1 geschwemmten Feinteilchen können dann über die Verrohrung 2 des Hauptbohrloches 1 dem Brunnen ent­ nommen werden.

Um zu verhindern, daß Filterkies aus der Bohrloch­ füllung 6 in den Hohlraum 11 der Filterkörper 8 eindringt, können die offenen Stirnseiten der Filterkörper 8 ent­ sprechend den Fig. 5 und 6 mit einem Netz, einem Gitter oder einem Sieb 13 abgedeckt werden.

Bestehen die Filterkörper 8 beispielsweise aus ge­ bundenem Quarzkies, so ist es vorteilhaft, diese Filter­ körper zu armieren, wobei die Armierung 14 zur Erhöhung der Wasserdurchlässigkeit des Filterkörpers geschlitzt oder ge­ locht ausgebildet sein soll. Diese Armierung kann in Form von Schlitzbrückenfiltersegmenten vorgenommen werden, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist. An Stelle dieser Schlitz­ brückenfiltersegmente in Form einer Halbschale können auch entsprechend den Fig. 6 bis 8 gelochte U-Profile eingesetzt werden. Diese Armierungen 14 eignen sich vorteilhaft zur Halterung eines Schraubanschlusses 15 für ein Peilrohr, weil dieser aus einer Mutter od. dgl. bestehende Schraubanschluß mit der Armierung einfach, z. B. durch eine Schweißung, verbunden werden kann.

Bei einer vertikalen Anordnung der rohrartigen Fil­ terkörper 8 bedarf es für den Peilrohranschluß eines die offene Stirnseite des Filterkörpers 8 abschließenden Deckels 16, der zugleich den Hohlraum 11 vor dem Eindringen von Filterkies bewahrt. Dieser Deckel 16 wird wiederum mit der Armierung 14 verbunden, wie dies in den Fig. 7 und 8 ange­ deutet ist.

Die Filterkiesfüllungen 9 der Nebenbohrlöcher 6 können wie die Filterkiesfüllung des Hauptbohrloches 1 mit einem Sandpolster 17 abgedeckt werden, an den sich nach oben eine Abdichtung 18, beispielsweise aus Beton, anschließt. Der den Brunnenabschlußkopf 19 aufnehmende Brunnenvorschacht 20 stützt sich dabei auf dieser Abdichtung 18 ab.

Claims (9)

1. Filterbrunnen, bestehend aus wenigstens einem Haupt­ bohrloch, das eine Verrohrung mit einer Filterrohrstrecke aufweist, und aus dem Hauptbohrloch zugeordneten Nebenbohr­ löchern, die zumindest im Bereich der wasserführenden Schicht mit Filterkies gefüllt sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Filterkiesfüllung (9) wenigstens eines Neben­ bohrloches (6) zumindest ein Filterkörper (8) mit einer gegenüber der Filterkiesfüllung (9) größeren Wasserdurch­ lässigkeit vorgesehen ist.

2. Filterbrunnen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Nebenbohrlöcher (6), vorzugsweise alle Neben­ bohrlöcher (6), Filterkörper (8) aufweisen.

3. Filterbrunnen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Filterkörper (8) hohl ausgebildet sind.

4. Filterbrunnen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Filterkörper (8) rohrförmig ausgebildet sind.

5. Filterbrunnen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die offenen Stirnseiten der rohrförmigen Filter­ körper (8) durch ein Netz, Gitter oder Sieb (13) abge­ schlossen sind.

6. Filterbrunnen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß in dem Hohlraum (11) wenigstens eines Filter­ körpers (8) ein aus dem jeweiligen Nebenbohrloch (6) ge­ führtes Peilrohr (12) mündet.

7. Filterbrunnen nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Filterkörper (8) zumindest in den Nebenbohr­ löchern (6) mit dem größten Abstand vom Hauptbohrloch (1) an je ein Peilrohr (12) angeschlossen sind.

8. Filterbrunnen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterkörper (8) eine vor­ zugsweise gelochte oder geschlitzte Armierung (14) auf­ weisen.

9. Filterbrunnen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die Armierung (14) der Filterkörper (8) einen Schraubanschluß (13) für ein Peilrohr (12) trägt.