Original paper

Funktionsüberprüfung von Grundwassermeßstellen mit Hilfe geothermischer Untersuchungsverfahren

[Operational check on groundwater observation wells using geothermal test procedures]

Otto, Roland; Limberg, Alexander; Thierbach, Jens

Kurzfassung

Im Rahmen einer von der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Umweltschutz und Technologie Berlin durchgeführten Meßnetzüberprüfung wurde in den südlichen Stadtbezirken von Berlin ein geothermisches Meßprogramm an Grundwassermeßstellen durchgeführt. Diese Untersuchungen hatten zum Ziel, anhand von in den Meßstellen aufgenommenen Temperaturlogs etwaige Meßstellendefekte hinsichtlich ihrer Art und Tiefenlage aufzudecken. Die Beurteilung der Meßstellengüte erfolgte über den synoptischen Vergleich der einzelnen, in einer Meßstellengruppe aufgezeichneten Temperaturlogs in Zusammenschau mit der geologischen Schichtenfolge und den Meßstellenausbauskizzen. Darüber hinaus war eine numerische Modellierung der Untergrundtemperaturen als Interpretationshilfe von Nutzen. Anhand der beobachteten Temperaturanomalien zeigte sich deutlich, daß die Güte der Grundwassermeßstellen von der Art ihres Ausbaus abhängig ist. Vor allem lange und mehrere in einen Rohrstrang eingebaute Filterstrecken führten des öfteren zu hydraulischen Kurzschlüssen und damit zu einer Beeinträchtigung der Meßstellen in ihrer Funktion. Darüber hinaus kam es auch über undichte Rohrverschraubungen und unzureichende Tonabdichtungen im Ringraum zu unerwünschten Leckagen. Die geothermische Meßnetzüberprüfung führte zu der Erkenntnis, daß die eingebauten Filterstrecken eine Länge von 5 Metern möglichst nicht überschreiten sollten, um den Wasseraustausch innerhalb eines Grundwasserleiters über das Meßstellenbauwerk so gering wie möglich zu halten. Ferner sollte darauf geachtet werden, daß der Meßstellenringraum auch in Höhe sandiger Teufenabschnitte ausreichend abgedichtet wird, um hydraulische Kurzschlüsse über die Ringraumverfüllung (z.B. Füllkies) zu unterbinden. In vielen der untersuchten Meßstellen ist zudem eine bis in 100 m Tiefe reichende Untergrunderwärmung zu verzeichnen, welche auf urbane Abwärme und Oberflächenversiegelung zurückzuführen ist.

Abstract

In the course of a general inspection of groundwater observation wells the Ministry for Urban Development, Environmental Protection and Technology of the Federal State Berlin initiated a geothermal groundwater measuring program. The survey was started in the southern districts of the state and was based on the assumption, that possible damages of monitoring groundwater wells can be detected and localized through temperature logs along the tubes. The quality of individual wells was evaluated by synoptic comparison of temperature logs for groups of monitoring wells in relation to the geological layers and the construction feature of the wells. A numerical model of the subsoil temperatures proved to be very helpfull in the interpretative phase of the project. This study proves, that the quality of groundwater monitoring wells principally depends on their construction characteristics. Especially long well screens and more than one built-in filter per well often resulted in hydraulic short-circuits connected with a functional impairment of these wells. Furthermore leakages could be observed along not water-proof pipe joints as well as along insufficient clay-sealings in the annular space of the wells. Based on our results of the geothermal inspection of monitoring wells we recommend, that the length of a the filter pipe string should not exceed 5 m in order to minimize the water-exchange within an aquifer via the well. Moreover in sandy layers the annular space of the observation well should be sufficiently sealed in order to prevent hydraulic short circuits. The geothermal measuring program also revealed subsoil warming down to a depth of 100 m, caused by the input of anthropogenetic waste heat as well as soil sealing by development.