EP0641916A2 - Method and apparatus for drawing gas and/or liquid samples from different layers - Google Patents
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- EP0641916A2 EP0641916A2 EP94113284A EP94113284A EP0641916A2 EP 0641916 A2 EP0641916 A2 EP 0641916A2 EP 94113284 A EP94113284 A EP 94113284A EP 94113284 A EP94113284 A EP 94113284A EP 0641916 A2 EP0641916 A2 EP 0641916A2
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Definitions
- the invention relates to a method and a device for taking gas or liquid samples from different layers via a common measuring tube which penetrates these layers and is divided into individual longitudinal sections by transverse walls and has a tube wall which is permeable in the individual longitudinal sections.
- the invention has for its object to provide a method and a device of the type mentioned so that it is ensured that the gas removed at a sampling point in the measuring tube or the liquid removed there only comes from the surrounding layer located there.
- the object is achieved according to the invention in that from the pipe sections located at the level of the surrounding layers of interest, only as much or less gas or liquid quantity is withdrawn as by normal inflow from the outside into the relevant pipe without changing the flow velocity in front of the measuring pipe Pipe section occurs at the time of sampling.
- the pumps for extracting gas or liquid from the individual measuring tube sections can be controlled via a microprocessor as a function of flow measurement values which are provided by flow meters arranged in the measuring tube sections or adjacent to the layers.
- the method according to the invention can be carried out with a device which has at least one measuring tube introduced into the layers to be monitored with at least partially gas and liquid permeable wall and an interior divided into individual longitudinal sections by transverse walls and with at least one leading from the longitudinal sections after a measuring tube end Perform pump connectable removal lines, in which, according to the invention, the wall openings in the measuring tube sections are restricted to a specific first circumferential area facing the flow direction of the medium flowing in the layers and to be examined.
- additional wall openings can be formed in the measuring tube sections in a second peripheral area opposite the first peripheral area.
- the measuring tubes are aligned to the determined direction of flow with their permeable wall areas, which expediently each extend over a circumferential angle of 90 °. This ensures that in the abovementioned removal criteria with regard to the amount of sample from the layer located at the removal point, only newly flowing medium reaches the measuring tube section. In the case of continuous sampling from a measuring tube section, a first permeable wall area facing the inflow direction is sufficient.
- At least one free one can be found in a flow plane in the surroundings through the two permeable wall areas of the measuring tube sections and the measuring tube axis Pipe with a permeable wall or a non-subdivided additional hole are formed over the entire length of the measuring tube, which is pressurized to trigger a forced flow of the medium to be examined and via which medium is pumped off.
- an additional tube can advantageously be arranged to the side or upstream of the measuring tube or an adjacent additional hole can be created, which is also divided into individual sections and provided with a permeable wall.
- Flow meters of the pump control device are inserted into the individual pipe sections at the height of the surrounding layers of interest and measure the medium flowing through the pipe sections at this layer height in order to determine the flow velocity and thus that per unit of time maximum amount of gas or liquid flowing into the measuring tube sections.
- a deflection of the essentially horizontal flow into a flow level above or below is avoided within the measuring tube by the transverse walls.
- ring-shaped separating surfaces can be arranged horizontally around the measuring tube at certain intervals when filling the cavity between measuring tube and soil. These separating surfaces can be annular disks or foils. A water-permeable material sprayed on in a thin layer can also serve as the separating surface. In the same way, the flow between the additional pipe and the soil can be kept on horizontal levels.
- FIG. 1 can be seen as a purely schematic representation with regard to the design of the individual parts of the device. It shows a measuring tube 10 which is inserted into a bore which is passed through a plurality of bottom layers a - h lying one above the other.
- the measuring tube is divided by transverse walls 11 into a plurality of measuring tube sections 12, of which those measuring tube sections from which a sampling is provided are designated in FIG. 1 with the reference number 12, followed by the letter of the associated bottom layer.
- These are the well pipe sections 12b, 12c, 12e, 12f and 12g.
- the groundwater level 13 in the soil layer b is indicated by a dashed line.
- the direction of flow of the groundwater is marked with arrows 14.
- All transverse walls 11 of the measuring tube 10 are fastened on a central tube 15 at a distance of about 30 cm from one another and together with this tube 15 can also be moved together in the measuring tube 10.
- the tube 15 can at the same time also take the sampling lines 16, which lead from individual measuring tube sections to a conveying device 17 located outside the measuring tube 10. These sampling lines 16 are all shown separately in the schematic representation of FIG. 1 and located outside the tube 15.
- different arrangements can be made, as described for example in DE-PS 41 25 141 or patent application P 43 16 973.2 of the applicant.
- pumps 17.1 are arranged, which are controlled or regulated via a microprocessor with regard to their variable delivery capacity as a function of control signals, which are supplied via an electrical collecting line 18 from flow meters 19, which in the exemplary embodiment shown are in a measuring tube adjacent pipe 20 are arranged at the level of the soil layers b , e , f and g taken into account and with which the flow velocity of the groundwater in the individual soil layers is measured.
- the tube 20 is continuously provided with a permeable wall, and the flow meters 19 are arranged in tube sections which are separated from one another by transverse walls 21.
- the partition walls 21 are fastened on a central support tube 22, through which the electrical connecting lines to the individual flow meters 19 are passed.
- the measuring tube 10 is provided with wall openings 23 both in the area of the measuring tube sections from which groundwater samples are to be taken, and in the remaining sections, but these are not distributed over the entire circumferential area of the measuring tube. This is explained below in connection with FIGS. 2 and 3.
- Fig. 1 is shown with dash-dotted lines in the direction of the groundwater flow behind the measuring tube 10, an additional bore 24 in the vicinity of the measuring tube, which extends over the entire length of the measuring tube 10, which can have only a small diameter and which is divided by no transverse walls is.
- a negative pressure is also generated by means of a fan 25, also indicated by dash-dotted lines, or groundwater is sucked off by means of a pump, so that in the case of largely standing groundwater, a forced flow of groundwater can be forced through the individual measuring tube sections 12 of the measuring tube 10.
- the enlarged representation of the measuring tube section 12g in FIG. 2 compared to FIG. 1 shows the structure of the transverse walls 11 sealing the individual measuring tube sections against one another.
- the measuring tube 10 is surrounded by a gravel layer 28. Within this gravel layer there are horizontally annular disks 27 which are at regular intervals (about 15 cm) when filling the cavity between the measuring tube 10 and the ground be placed on the gravel layer.
- the measuring tube 10 has wall openings 23 over its entire longitudinal extent. These are advantageously distributed such that narrow strips are formed at regular intervals (approx. 15 cm) around the tube, on which there are no openings. A good seal between the measuring tube 10 and the transverse wall 11 can be achieved in the area of these bands.
- the wall openings 23 present in the measuring tube 10 are, however, limited to two mutually opposite circumferential regions of the measuring tube, as can be seen from FIG. 3. These two permeable wall areas are each limited to a circumferential angle of 90 ° and are aligned with the direction of flow of the groundwater indicated by the arrows 14. Together with the measuring tube axis, the two wall areas define a flow plane in which the additional bore 24 (FIG. 1) is arranged.
- groundwater flowing in from the right can flow into the measuring tube sections through the first wall area provided with openings 23 and flow out of the measuring tube sections through the opposite second permeable wall area as long as no sample is taken into the tube 15.
- the pumping capacity of the pumps of the conveying device 17 is controlled in such a way during sampling that at most as much groundwater is withdrawn from a measuring tube section as flows through the upstream first permeable wall area into the measuring tube section, here 12g, in the course of the natural groundwater flow 2 and 3 upstream with a dash-dotted flow potential line 26, which here runs straight vertical and ensures that when sampling in a measuring tube section, groundwater from neighboring soil layers is not also sucked in in an undesirable manner.
- Only downstream, behind the measuring tube 10 is a sampling in a measuring tube section noticeable by a reduced outflow speed of the groundwater and a correspondingly deformed flow potential line 26 '.
- One in this area possible mixing of groundwater from adjacent layers has no repercussions on the sampling area.
- the measuring tube 10 can also have wall openings 23 in its measuring tube sections provided for sampling only in the upstream first region.
- continuous sampling the inflowing groundwater is at least almost completely discharged via the sampling line.
- intermittent sampling in this case the pent-up older groundwater forming the filling of the measuring tube section must first be suctioned off until newly flowing groundwater reaches the sampling line.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Entnahme von Gas- oder Flüssigkeitsproben aus verschiedenen Schichten über ein gemeinsames, diese Schichten durchdringendes und durch Querwandungen in einzelne Längsabschnitte unterteiltes Meßrohr mit in den einzelnen Längsabschnitten durchlässiger Rohrwandung.The invention relates to a method and a device for taking gas or liquid samples from different layers via a common measuring tube which penetrates these layers and is divided into individual longitudinal sections by transverse walls and has a tube wall which is permeable in the individual longitudinal sections.
Bei der Probenentnahme über ein beispielsweise in den Boden oder in ein Gewässer eingebrachtes Meßrohr besteht die Gefahr, daß die einzelnen Entnahmestellen innerhalb des Meßrohres zwar gegeneinander abgedichtet sind, trotzdem aber eine Probenverfälschung auftritt, weil an einer Entnahmestelle nicht nur Gas oder Flüssigkeit, die aus der dort befindlichen Schicht stammt, aufgenommen wird, sondern auch Medium, das aus höherliegenden oder tieferliegenden Schichten zuströmt. Diese Gefahr tritt nicht nur beispielsweise bei leicht durchlässigen Bodenschichten auf, sondern ist auch dadurch vorgegeben, daß bei Bodenuntersuchungen in der Regel die Meßrohre in ein Bohrloch eingebracht werden, das einen größeren Durchmesser als das Meßrohr hat und bei welchem nachträglich der Zwischenraum zwischen der Bohrlochwandung und der Meßrohr-Außenwandung mit einer Kiesfüllung ausgefüllt wird. Diese Kiesfüllung am Umfang des Meßrohres begünstigt einen Medienaustausch in vertikaler Richtung zwischen den Bodenschichten, sobald hier Druckunterschiede auftreten, die vom Meßrohr ausgehen können.When taking a sample through a measuring tube placed in the ground or in a body of water, for example, there is a risk that the individual sampling points within the measuring tube are sealed against one another, but that sample falsification nevertheless occurs because at a sampling point not only gas or liquid emanating from the layer located there is taken, but also medium that flows in from higher or lower layers. This danger does not only occur, for example, in the case of slightly permeable soil layers, but is also predetermined by the fact that, during soil investigations, the measuring tubes are usually placed in a borehole that has a larger diameter than the measuring tube and in which the space between the borehole wall and the measuring tube outer wall with a gravel filling is filled. This gravel filling on the circumference of the measuring tube favors a media exchange in the vertical direction between the soil layers as soon as pressure differences occur here, which can originate from the measuring tube.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der genannten Art so auszubilden, daß sichergestellt ist, daß das an einer Probenentnahmestelle im Meßrohr entnommene Gas oder die dort entnommene Flüssigkeit nur aus der dort befindlichen Umgebungsschicht stammt.The invention has for its object to provide a method and a device of the type mentioned so that it is ensured that the gas removed at a sampling point in the measuring tube or the liquid removed there only comes from the surrounding layer located there.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß aus den auf der Höhe interessierender Umgebungsschichten befindlichen Rohrabschnitten nur so viel oder weniger an Gas-oder Flüssigkeitsmenge abgezogen wird, wie durch normalen, ohne eine Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit vor dem Meßrohr erfolgenden Zustrom von außen in den betreffenden Rohrabschnitt zum Probenentnahmezeitpunkt eintritt. Hierzu können die Pumpen zum Abzug von Gas oder Flüssigkeit aus den einzelnen Meßrohrabschnitten über einen Mikroprozessor in Abhängigkeit von Strömungsmeßwerten, die in den Meßrohrabschnitten oder benachbart in den Schichten angeordnete Strömungsmesser liefern, in ihrer Förderleistung gesteuert sein.The object is achieved according to the invention in that from the pipe sections located at the level of the surrounding layers of interest, only as much or less gas or liquid quantity is withdrawn as by normal inflow from the outside into the relevant pipe without changing the flow velocity in front of the measuring pipe Pipe section occurs at the time of sampling. For this purpose, the pumps for extracting gas or liquid from the individual measuring tube sections can be controlled via a microprocessor as a function of flow measurement values which are provided by flow meters arranged in the measuring tube sections or adjacent to the layers.
Wenn die vorstehend genannten Verfahrensbedingungen eingehalten werden, wird ein in dem zu überwachenden Umgebungsbereich bestehendes Strömungsgeschwindigkeitsprofil durch die Entnahme von Gas oder Flüssigkeit auf der Zuströmseite nicht gestört, und es treten keine Druckdifferenzen auf, die veranlassen könnten, daß Gas oder Flüssigkeit aus höherliegenden oder tieferliegenden Schichten zu einer unterhalb oder oberhalb von diesen Schichten befindlichen Probenentnahmestelle abgeleitet werden, bei Bodenuntersuchungen auch nicht über eine gut durchlässige Kiesummantelung des Meßrohres. Damit ist sichergestellt, daß die entnommenen Proben nur eine Aussage über die überwachte Schicht machen. Dies ist vor allem bei der Überwachung von Trinkwasserbrunnen, einschließlich Mineralwasserbrunnen, oder von offenen Gewässern ein sehr wichtiger Vorteil.If the above-mentioned process conditions are observed, a flow velocity profile existing in the area to be monitored is not disturbed by the removal of gas or liquid on the inflow side, and there are no pressure differences which could cause gas or liquid from higher or lower layers to a sampling point located below or above these layers, in soil tests also not through a well-permeable gravel casing of the measuring tube. This ensures that the samples taken only make a statement about the monitored layer. This is especially true when monitoring from drinking water wells, including mineral water wells, or from open water is a very important advantage.
Das Verfahren gemäß der Erfindung läßt sich mit einer Einrichtung, die ein in die zu überwachenden Schichten eingebrachtes Meßrohr mit mindestens bereichsweise gas- und flüssigkeitsdurchlässiger Wandung und einem durch Querwandungen in einzelne Längsabschnitte unterteilten Innenraum und mit aus den Längsabschnitten nach einem Meßrohrende führenden, an mindestens eine Pumpe anschließbaren Entnahmeleitungen durchführen, bei welcher erfindungsgemäß in den Meßrohrabschnitten die Wandungsöffnungen auf einen bestimmten, der Strömungsrichtung des in den Schichten fließenden und zu untersuchenden Mediums zugekehrten ersten Umfangsbereich beschränkt sind. Vorteilhafterweise können in den Meßrohrabschnitten zusätzliche Wandungsöffnungen in einem zweiten, dem ersten Umfangsbereich gegenüberliegenden Umfangsbereich ausgebildet sein.The method according to the invention can be carried out with a device which has at least one measuring tube introduced into the layers to be monitored with at least partially gas and liquid permeable wall and an interior divided into individual longitudinal sections by transverse walls and with at least one leading from the longitudinal sections after a measuring tube end Perform pump connectable removal lines, in which, according to the invention, the wall openings in the measuring tube sections are restricted to a specific first circumferential area facing the flow direction of the medium flowing in the layers and to be examined. Advantageously, additional wall openings can be formed in the measuring tube sections in a second peripheral area opposite the first peripheral area.
Flüssigkeiten und Gase weisen in den überwiegenden Fällen eine mehr oder minder starke Längsströmung in Gewässer-, Raum- oder Bodenschichten auf und nicht nur ein Steigen oder Fallen ihres oberen Pegels. Erfindungsgemäß werden die Meßrohre auf die ermittelte Strömungsrichtung mit ihren durchlässigen Wandungsbereichen ausgerichtet, die sich zweckmäßig jeweils über einen Umfangswinkel von 90° erstrecken. Dadurch ist sichergestellt, daß bei den vorstehend genannten Entnahmekriterien bezüglich der Probenmenge aus der an der Entnahmestelle befindlichen Schicht nur neu zufließendes Medium in den Meßrohrabschnitt gelangt. Bei einer kontinuierlichen Probenentnahme aus einem Meßrohrabschnitt genügt ein erster und der Zuflußrichtung zugekehrter durchlässiger Wandungsbereich. Bei einer intermittierenden Probenentnahme muß in diesem Fall zunächst in dem Meßrohrabschnitt angestautes älteres Medium eine Zeitlang abgesaugt werden, bis mit Sicherheit frisch einströmendes Medium erfaßt wird. Ansonsten empfiehlt sich für eine intermittierende Probenentnahme der Einsatz von auf die Strömungsrichtung ausgerichteten Rohren mit ersten und zweiten, auf entgegengesetzten Seiten ausgebildeten durchlässigen Wandungsbereichen. Hier kann in den Entnahmepausen das Medium die Meßrohrabschnitte quer zur Rohrlängsachse durchströmen, steht in den Meßrohrabschnitten also immer frisches Medium zur Entnahme an.Liquids and gases in the predominant cases show a more or less strong longitudinal flow in layers of water, space or soil and not only an increase or decrease in their upper level. According to the invention, the measuring tubes are aligned to the determined direction of flow with their permeable wall areas, which expediently each extend over a circumferential angle of 90 °. This ensures that in the abovementioned removal criteria with regard to the amount of sample from the layer located at the removal point, only newly flowing medium reaches the measuring tube section. In the case of continuous sampling from a measuring tube section, a first permeable wall area facing the inflow direction is sufficient. In the case of intermittent sampling in this case, older medium that has accumulated in the measuring tube section must first be suctioned off for a time until it is certain that freshly flowing medium is detected. Otherwise, it is recommended for an intermittent Sampling the use of pipes aligned with the direction of flow with first and second permeable wall areas formed on opposite sides. Here, the medium can flow through the measuring tube sections transversely to the longitudinal axis of the tube during the pauses in the removal, so there is always fresh medium to be removed in the measuring tube sections.
In den Fällen, wo Probenentnahmen in Schichten durchgeführt werden müssen, in welchen praktisch keine oder nur eine sehr geringe Längsströmung des zu entnehmenden Mediums auftritt, kann erfindungsgemäß in einer durch die beiden durchlässigen Wandungsbereiche der Meßrohrabschnitte und die Meßrohrachse verlaufenden Strömungsebene in der Umgebung mindestens ein freies Rohr mit durchlässiger Wandung oder eine nicht unterteilte Zusatzbohrung über die ganze Länge des Meßrohres ausgebildet werden, die zur Auslösung einer Zwangsströmung des zu untersuchenden Mediums unter Unterdruck gesetzt und über welche Medium abgepumpt wird. Wichtig ist hierbei, daß diese Unterdruckwirkung in allen von dem Meßrohr erfaßten Schichten vorhanden ist, so daß unter Einhaltung der für die Entnahmemenge geltenden Bedingungen auch bei einer solchen Einrichtung sichergestellt ist, daß das in einen der Meßrohrabschnitte einfließende Medium auch nur aus der diesen Meßrohrabschnitt umgebenden Schicht stammt.In cases where sampling must be carried out in layers in which there is practically no or only a very small longitudinal flow of the medium to be removed, according to the invention, at least one free one can be found in a flow plane in the surroundings through the two permeable wall areas of the measuring tube sections and the measuring tube axis Pipe with a permeable wall or a non-subdivided additional hole are formed over the entire length of the measuring tube, which is pressurized to trigger a forced flow of the medium to be examined and via which medium is pumped off. It is important here that this negative pressure effect is present in all the layers covered by the measuring tube, so that, in compliance with the conditions applicable to the withdrawal quantity, even with such a device it is ensured that the medium flowing into one of the measuring tube sections only comes from the area surrounding this measuring tube section Layer stems.
Zur Bestimmung der Strömungsstärke in den einzelnen Schichten kann zweckmäßig seitlich oder stromaufwärts von dem Meßrohr ein Zusatzrohr angeordnet oder eine benachbarte Zusatzbohrung geschaffen werden, das oder die ebenfalls in einzelne Abschnitte unterteilt und mit einer durchlässigen Wandung versehen ist. In die einzelnen Rohrabschnitte sind Strömungsmesser der Pumpsteuereinrichtung auf der Höhe der interessierenden Umgebungsschichten eingesetzt und messen das auf dieser Schichthöhe die Rohrabschnitte durchströmende Medium zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit und damit der pro Zeiteinheit in die Meßrohrabschnitte einströmenden und maximal entnehmbaren Gas- oder Flüssigkeitsmenge.To determine the flow strength in the individual layers, an additional tube can advantageously be arranged to the side or upstream of the measuring tube or an adjacent additional hole can be created, which is also divided into individual sections and provided with a permeable wall. Flow meters of the pump control device are inserted into the individual pipe sections at the height of the surrounding layers of interest and measure the medium flowing through the pipe sections at this layer height in order to determine the flow velocity and thus that per unit of time maximum amount of gas or liquid flowing into the measuring tube sections.
Eine Ablenkung der im wesentlichen waagerechten Strömung in eine darüber oder darunter liegende Strömungsebene wird innerhalb des Meßrohres durch die Querwandungen vermieden. Zwischen Meßrohr und Erdreich befindet sich aber eine Kiesschicht, in der ebenfalls Ablenkungen möglich sind. Um eine ausschließlich waagerechte Strömung auch in der Kiesschicht zu erhalten, können beim Befüllen des Hohlraumes zwischen Meßrohr und Erdreich in bestimmten Abständen ringförmige Trennflächen waagerecht um das Meßrohr herum angeordnet werden. Diese Trennflächen können ringförmige Scheiben oder Folien sein. Als Trennfläche kann aber auch ein in dünner Schicht aufgespritztes wasserdurchlässiges Material dienen. Auf dieselbe Weise kann die Strömung zwischen Zusatzrohr und Erdreich auf waagerechten Ebenen gehalten werden.A deflection of the essentially horizontal flow into a flow level above or below is avoided within the measuring tube by the transverse walls. However, there is a layer of gravel between the measuring tube and the ground, in which distractions are also possible. In order to obtain an exclusively horizontal flow also in the gravel layer, ring-shaped separating surfaces can be arranged horizontally around the measuring tube at certain intervals when filling the cavity between measuring tube and soil. These separating surfaces can be annular disks or foils. A water-permeable material sprayed on in a thin layer can also serve as the separating surface. In the same way, the flow between the additional pipe and the soil can be kept on horizontal levels.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten, für die Entnahme von Proben aus dem Erdreich vorgesehenen Einrichtung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.An exemplary embodiment of a device designed according to the invention and intended for taking samples from the ground is explained in more detail with reference to the accompanying drawing.
Im einzelnen zeigen:
- Fig. 1
- einen schematischen Längsschnitt durch ein in das Erdreich eingesetztes Meßrohr und durch benachbarte Zusatzbohrungen;
- Fig. 2
- eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 1 mit II gekennzeichneten Meßrohrabschnittes;
- Fig. 3
- einen Querschnitt durch das Meßrohr in einem Wandungsbereich.
- Fig. 1
- a schematic longitudinal section through a measuring tube inserted into the ground and through adjacent additional holes;
- Fig. 2
- an enlarged view of the measuring tube section marked II in FIG. 1;
- Fig. 3
- a cross section through the measuring tube in a wall area.
Fig. 1 ist bezüglich der Ausbildung der einzelnen Einrichtungsteile als rein schematische Darstellung zu sehen. Sie zeigt ein Meßrohr 10, das in eine durch mehrere übereinanderliegende Bodenschichten a - h hindurchgeführte Bohrung eingesetzt ist. Das Meßrohr ist durch Querwandungen 11 in mehrere Meßrohrabschnitte 12 unterteilt, von denen diejenigen Meßrohrabschnitte, aus welchen eine Probenentnahme vorgesehen ist, in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 12, gefolgt von dem Buchstaben der zugehörigen Bodenschicht, bezeichnet sind. Es sind dies die Brunnenrohrabschnitte 12b, 12c, 12e, 12f und 12g. Der Grundwasserpegel 13 in der Bodenschicht b ist mit einer gestrichelten Linie angedeutet. Die Strömungsrichtung des Grundwassers ist mit Pfeilen 14 gekennzeichnet.1 can be seen as a purely schematic representation with regard to the design of the individual parts of the device. It shows a
Alle Querwandungen 11 des Meßrohres 10 sind auf einem zentralen Rohr 15 in einem Abstand von etwa 30 cm voneinander befestigt und zusammen mit diesem Rohr 15 auch gemeinsam im Meßrohr 10 verschiebbar. Das Rohr 15 kann gleichzeitig auch die Probenentnahmeleitungen 16 aufnehmen, die von einzelnen Meßrohrabschnitten zu einer außerhalb des Meßrohres 10 befindlichen Fördervorrichtung 17 fuhren. Diese Probenentnahmeleitungen 16 sind in der schematischen Darstellung der Fig. 1 alle gesondert und außerhalb des Rohres 15 befindlich dargestellt. Hier können aber unterschiedliche Anordnungen getroffen sein, wie sie beispielsweise in der DE-PS 41 25 141 oder der Patentanmeldung P 43 16 973.2 der Anmelderin beschrieben sind.All
In der Fördervorrichtung sind in der Zeichnung schematisch angedeutete Pumpen 17.1 angeordnet, die über einen Mikroprozessor hinsichtlich ihrer veränderbaren Förderleistung in Abhängigkeit von Steuersignalen gesteuert oder geregelt sind, die über eine elektrische Sammelleitung 18 von Strömungsmessern 19 geliefert werden, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel in einem dem Meßrohr benachbarten Rohr 20 auf der Höhe der in die Überwachung genommenen Bodenschichten b, e, f und g angeordnet sind und mit welchen die Strömungsgeschwindigkeit des Grundwassers in den einzelnen Bodenschichten gemessen wird. Das Rohr 20 ist durchgehend mit einer durchlässigen Wandung versehen, und die Strömungsmesser 19 sind in Rohrabschnitten angeordnet, die durch Querwandungen 21 voneinander getrennt sind. Die Trennwandungen 21 sind auf einem zentralen Tragrohr 22 befestigt, durch welches die elektrischen Verbindungsleitungen zu den einzelnen Strömungsmessern 19 hindurchgeführt sind.In the conveying device, schematically indicated pumps 17.1 are arranged, which are controlled or regulated via a microprocessor with regard to their variable delivery capacity as a function of control signals, which are supplied via an
Das Meßrohr 10 ist sowohl im Bereich der Meßrohrabschnitte, aus welchen Grundwasserproben entnommen werden sollen, als auch in den übrigen Abschnitten mit Wandungsöffnungen 23 versehen, die aber nicht über den gesamten Umfangsbereich des Meßrohres verteilt sind. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit den Fig. 2 und 3 erläutert.The
In Fig. 1 ist mit strichpunktierten Linien in der Grundwasserströmungsrichtung gesehen hinter dem Meßrohr 10 eine Zusatzbohrung 24 in der Nachbarschaft des Meßrohres niedergebracht, die sich über die gesamte Länge des Meßrohres 10 erstreckt, die nur einen kleinen Durchmesser aufweisen kann und die durch keine Querwandungen unterteilt ist. In dieser Zusatzbohrung 24 wird mittels eines ebenfalls mit strichpunktierten Linien angedeuteten Ventilators 25 ein Unterdruck erzeugt oder mittels einer Pumpe auch Grundwasser abgesaugt, wodurch bei weitgehend stehendem Grundwasser eine Zwangsströmung von Grundwasser durch die einzelnen Meßrohrabschnitte 12 des Meßrohres 10 hindurch erzwungen werden kann.In Fig. 1 is shown with dash-dotted lines in the direction of the groundwater flow behind the
Aus der gegenüber Fig. 1 vergrößerten Darstellung des Meßrohrabschnittes 12g in Fig. 2 ist der die einzelnen Meßrohrabschnitte gegeneinander abdichtende Aufbau der Querwandungen 11 ersichtlich. Das Meßrohr 10 ist von einer Kiesschicht 28 umgeben. Innerhalb dieser Kiesschicht liegen waagerecht ringförmige Scheiben 27, die in regelmäßigen Abständen (etwa 15 cm) beim Befüllen des Hohlraumes zwischen Meßrohr 10 und Erdreich auf die Kiesschicht aufgelegt werden. Das Meßrohr 10 hat über seine gesamte Längsausdehnung Wandungsöffnungen 23. Diese sind vorteilhafterweise so verteilt, daß in regelmäßigen Abständen (ca. 15 cm) schmale Streifen um das Rohr gebildet sind, auf denen keine öffnungen liegen. Im Bereich dieser Bänder ist eine gute Abdichtung zwischen Meßrohr 10 und Querwandung 11 zu erzielen. Die in dem Meßrohr 10 vorhandenen Wandungsöffnungen 23 sind aber auf zwei einander gegenüberliegende Umfangsbereiche des Meßrohres beschränkt, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Diese beiden durchlässigen Wandungsbereiche sind jeweils auf einen Umfangswinkel von 90° begrenzt und sind auf die durch die Pfeile 14 gekennzeichnete Strömungsrichtung des Grundwassers ausgerichtet. Die beiden Wandungsbereiche definieren zusammen mit der Meßrohrachse eine Strömungsebene, in welcher die Zusatzbohrung 24 (Fig. 1) angeordnet ist. In den Figuren von rechts anströmendes Grundwasser kann durch den ersten mit Öffnungen 23 versehenen Wandungsbereich in die Meßrohrabschnitte einströmen und durch den entgegengesetzten zweiten durchlässigen Wandungsbereich wieder aus den Meßrohrabschnitten abströmen, solange keine Probenentnahme in das Rohr 15 erfolgt. Da bei der Probenentnahme die Pumpen der Fördervorrichtung 17 in ihrer Förderleistung so gesteuert sind, daß höchstens so viel Grundwasser aus einem Meßrohrabschnitt entnommen wird, wie durch den stromaufwärts ausgerichteten ersten durchlässigen Wandungsbereich in den Meßrohrabschnitt, hier 12g, im Verlauf der natürlichen Grundwasserströmung einfließt, bleibt stromaufwärts eine in den Fig. 2 und 3 mit einer strichpunktierten Linie angedeutete Strömungspotentiallinie 26 erhalten, die hier geradlinig vertikal verläuft und sicherstellt, daß bei der Probenentnahme in einem Meßrohrabschnitt nicht auch Grundwasser aus benachbarten Bodenschichten in unerwünschter Weise angesaugt wird. Nur stromabwärts, hinter dem Meßrohr 10, macht sich eine Probenentnahme in einem Meßrohrabschnitt durch eine verminderte Abströmgeschwindigkeit des Grundwassers und eine entsprechend deformierte Strömungspotentiallinie 26' bemerkbar. Eine in diesem Bereich dadurch mögliche Vermischung von Grundwasser benachbarter Schichten hat aber keine Rückwirkungen auf den Probenentnahmebereich.The enlarged representation of the
Das Meßrohr 10 kann in seinen für eine Probenentnahme vorgesehenen Meßrohrabschnitten Wandungsöffnungen 23 auch nur in dem stromaufwärts gerichteten ersten Bereich aufweisen. Bei einer kontinuierlichen Probenentnahme wird das einfließende Grundwasser zumindest annähernd vollständig über die Probenentnahmeleitung abgeführt. Bei einer intermittierenden Probenentnahme muß in diesem Fall zunächst das die Füllung des Meßrohrabschnittes bildende angestaute ältere Grundwasser abgesaugt werden, bis neu zufließendes Grundwasser in die Probenentnahmeleitung gelangt.The measuring
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