Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Grundwasseruntersuchungen in Lansdale, Pennsylvanina

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Grundwasseruntersuchungen in Lansdale, Pennsylvanina"—  Präsentation transkript:

1 Grundwasseruntersuchungen in Lansdale, Pennsylvanina
Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012 Kathrin Kukla Maike Sievers

2 Übersicht Anlass der Grundwasseruntersuchungen Geologie
Grundwassersystem Single- Well Test Multiple- Well Test Simulation mit Numerischen Modell Ausblick Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

3 Untersuchungsgebiet Untersuchungsgebiet (2,6 km²)
Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

4 Anlass der Grundwasseruntersuchung
Frühes 20. Jh.: Grundwasser als Trinkwasserversorgung und industrielle Nutzung Seit ca. 1940: vermehrte industrielle Nutzung 1979: Entdeckung von Verunreinigung (org. Verbindungen) in öffentlichen Versorgungsbrunnen U.S. Environmental Protection Agency (USEPA) setzt kontaminiertes Gebiet auf National Priority List (NPL) 1996: U.S. Geological Survey (USGS) beginnt Studie über Grundwassersystem und Simulation von Grundwasserströmungen mit einem Numerischen Modell Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

5 Anlass der Grundwasseruntersuchung
USEPA nutzt Studie zur Vorbereitung von Sanierungsuntersuchungen und Machbarkeitsstudie Untersuchungszeitraum: 1996 – 1999 Messung von: Basisabfluss Wasserständen in Brunnen Chemische und physikalische Eigenschaften von Grundwasserproben Auswirkung eines abgepumpten Brunnens auf Wasserstände umliegender Brunnen Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

6 Geologie Hauptgesteinsarten:
Schiefer Schluffstein Sandstein Das Gebiet Landsdale bildet eine Wasserscheide zwischen Towamencin Creek (Südwest) Wissahickon Creek (Südost) Neshaminy Creek (Nord) Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

7 Grundwassersystem Grundwasser im Gestein entsteht durch Infiltration des Niederschlags Porosität, Durchlässigkeit und Speicherkapazität im Grundgestein ist sehr gering Oberflächennah: nicht gespannter Aquifer fließt Richtung Fließgewässer und sinkt in die unteren Schichten Tiefere Schichten: gespannter oder halbgespannter Aquifer fließt Richtung Fließgewässer und Pumpbrunnen Entnahme durch Pumpen erzeugt Absenkungen im oberflächennahen Bereich Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

8 Single- Well Test 3 verschiedene Grundstücke ehemaliger Fabriken
Je Grundstück ein Untersuchungsbrunnen Kaliber-Log untersucht Brunnen auf wasserführende Zonen Anschließende Abgrenzung der wasserführenden Zonen durch Verschlussorgane (Packer) Einzelne Zonen des Grundwassers werden abgepumpt um zu prüfen, ob eine Verbindung zwischen oberhalb und unterhalb liegenden Aquiferen besteht Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

9 Lage der Brunnen Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania
Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

10 Single- Well Test Well Mg-1444 Zone C
Beim Abpumpen wurden in den darüber und darunter liegenden Bereichen keine wesentliche Absenkung beobachtet Zone C ist von den anderen Bereichen hydraulisch abgegrenzt Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

11 Single- Well Test Zone C
Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

12 Single- Well Test Well Mg-1444 Zone D
Beim Abpumpen wurden in dem darüber liegenden Bereich eine Absenkung von ca. 0,6 m gemessen Unterhalb wurde eine geringe Absenkung festgestellt Zone D hat entweder eine Leckage in den Verschlussorganen oder hat außerhalb des Bohrlochs eine hydraulische Verbindung zum unterliegendem Bereich Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

13 Single- Well Test Zone D
Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

14 Chemische und physikalische Eigenschaften des Grundwassers
Wassertemperatur in den oberen Bereichen höher, als in den unteren Bereichen In der obersten Zone höhere gelöste Sauerstoffkonzentration, geringer pH-Wert und geringere spezifische Leitfähigkeit als in den unteren Bereichen Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

15 Multiple- Well Test 1 Pumpbrunnen Mehrere Beobachtungsbrunnen
Zusammenhang zwischen Transmissivität und Schichtrichtung des Aquifers bestimmen, sowie vertikale und horizontale Transmissivität 3 unterschiedliche Modelle: Isotropic single- aquifer model Anisotropic model Isotropic two- aquifer model Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

16 Multiple- Well Test Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

17 Isotropic single- aquifer model
Theis Modell Isotropie: Durchlässigkeit in einem Aquifer ist in alle Richtungen gleich groß gespannter Aquifer Modellparameter: Transmissivität (T) Speicherkoeffizient (S) radialer Abstand zum Pumpbrunnen (r) verstrichene Zeit seit Pumpbeginn (t) Nur Berücksichtigung von Aquifern mit hohem Durchlassvermögen und hohem Zufluss zum Pumpbrunnen Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

18 Isotropic single- aquifer model
Rogers Mechanical site 6 Beobachtungsbrunnen, 1 Pumpbrunnen Nur ein Beobachtungsbrunnen hat auf Abpumpen reagiert Hydraulische Verbindung besteht zwischen Pumpbrunnen und Beobachtungsbrunnen über gleichen Aquifer Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

19 Isotropic single- aquifer model
Brunnenanordnung Gemessene Wasserstände Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

20 Isotropic single- aquifer model
< 420 s instabile Förderrate > 420 s stabile Förderrate Übereinstimmung von Messergebnissen mit der Simulation Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

21 Anisotropic model Anisotropie: Durchlässigkeit in einem Aquifer ist nicht in alle Richtungen gleich groß Modellparameter: max. Transmissivität (Tmax) min. Transmissivität (Tmin) Winkel zwischen Nordrichtung und Richtung von Tmax (max) radialer Abstand zum Pumpbrunnen (r) verstrichene Zeit seit Pumpbeginn (t) Winkel zwischen Verbindungslinie Pump- und Beobachtungsbrunnen und Absenkung Beobachtungsbrunnen (obs) Nur Berücksichtigung von Aquifern mit hohem Durchlassvermögen und hohem Zufluss zum Pumpbrunnen Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

22 Anisotropic model Keystone Hydraulics site
7 Beobachtungsbrunnen, 1 Pumpbrunnen Absenkung in 6 Beobachtungsbrunnen Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

23 Anisotropic model Brunnenanordnung Gemessene Wasserstände
Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

24 Vergleich Anisotropic- und Isotropic model
Anisotropie Isotropie Anwendung von 4 Beobachtungsbrunnen auf das Modell Vergleich zeigt, dass die Messergebnisse mit der Simulation des anisotropen Modells überwiegend übereinstimmen Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

25 Isotropic two- aquifer model
Annahme von zwei halb gespannten Aquiferen, die durch einen Aquitard getrennt sind Horizontaler Fluss nur in den Aquiferen, vertikaler Fluss nur in Aquitarden Pumpbrunnen durchdringt nur einen Aquifer Beobachtungsbrunnen durchdringen entweder gepumpten oder nicht gepumpten Aquifer Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

26 Isotropic two- aquifer model
Modellparameter Gepumpter Aquifer Transmissivität (T1) Speicherkoeffizient (S1) Nicht gepumpter Aquifer Transmissivität (T2) Speicherkoeffizient (S2) Aquitard Mächtigkeit (B) Vertikale hydraulische Leitfähigkeit (KV) Spezifischer Speicherkoeffizient (SS) Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

27 Isotropic two- aquifer model
Modell kann Wasserstände in Brunnen abschätzen, wobei die Brunnen über Risse hydraulisch mit dem Pumpbrunnen verbunden sind Modell kann Wasserstände in Brunnen abschätzen, wobei die Brunnen stark durchlässige Risse durchdringen, die durch eine gering durchlässige Schicht vom Aquifer getrennt werden Brunnen, die vollständig in gering durchlässigen Bereichen liegen, können mit diesem Modell nicht simuliert werden Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

28 Isotropic two- aquifer model
John Evans site 10 Beobachtungsbrunnen, 1 Pumpbrunnen Positive Absenkung in 7 Beobachtungsbrunnen Negative Absenkung in 3 Beobachtungsbrunnen Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

29 Isotropic two- aquifer model
Brunnenanordnung Gemessene Wasserstände Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

30 Isotropic two- aquifer model
4 Beobachtungsbrunnen, mit den größten gemessenen Absenkungen, können auf das Modell angewendet werden Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

31 Chemische Messungen Während der Test sind pH-Werte, gelöster Sauerstoff, spezifische Leitfähigkeit, flüchtige Kohlenwasserstoffe stabil Mg (Keystone Hydraulics site) PCE- (Tetrachlorethylen), TCE- (Trichlorethylen), cis- 1,2- DCE- (Dichlorethylen) Konzentrationen steigen leicht während des Tests an Vermutlich kontaminiertes Wasser durch Pumpvorgang angezogen Mg (John Evans site) Schwacher Anstieg von PCE-, TCE-, 1,1-DCE-, cis-1,2-DCE- Konzentrationen Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

32 Numerisches Modell (MODFLOW)
Basiert auf Darcy Gesetz Stationäre Verhältnisse Berechnung nur regional, nicht lokal möglich Aufbau in 3 Layer Layer 1: oberflächennahes Strömungssystem Layer 2 und 3: tieferliegendes Strömungssystem auf Grundlage geologischer Karten wurden zwei hydrogeologische Gebiete ermittelt Modellkalibrierung (MODFLOWP) anhand von Messungen (1996) und jahreszeitlichen Basisabflussdaten ( ) Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

33 Modellgebiet Einteilung des Modellgebiets in hydrogeologische Gebiete
Lockatong Formation Brunswick Group Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

34 Pumpauswirkungen Regionale Grundwasserströmungen
Simulation von unterschiedlichen Pumpzuständen Kein Pumpen Hohe Pumprate (1994) Mittel bis hohe Pumprate (1997)  Ziel: Simulation von Fließwegen bekannter Kontaminationsquellen Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

35 Kein Pumpen Darstellung natürlicher Fließzustände
Darstellung eines Basiszustandes mit dem andere Pumpzustände verglichen werden können Wiedergabe eines maximalen Abflusses, der durch eine reduzierte Pumprate erreicht werden kann Au Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

36 Hohe Pumprate (1994) Erhöhte Pumprate, da weniger Grundwasser genutzt wird Mehr Oberflächenwasser vorhanden Abnahme des industriellen Wasserverbrauchs Grundwasser ist verunreinigt Filtration von Oberflächenwasser ist ökonomischer als Grundwasser zu behandeln Abpumpen von Brunnen in der Nähe von bekannten Kontaminationsquellen Reduzierung der Ausbreitung der Kontamination Schutz von umliegenden Brunnen Simulation zeigt starke Auswirkung auf Wasserbilanz und Fließwege Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

37 Vergleich keine und hohe Pumprate
Kein Pumpen Hohe Pumprate (1994) Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

38 Mittel bis hohe Pumprate (1997)
Ausfall von vier Brunnen durch defekten Brunnen Stilllegung einer Produktionsstätte Verändertes Fließverhalten des Grundwassers zu intakten Brunnen Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

39 Zusammenhang zwischen simulierter GW-Strömung und GW-Kontamination
Transportrate der Kontamination kann geringer sein als die des Grundwassers, durch Abbaureaktionen Adsorption an der Oberfläche innerhalb des Aquifers Verzögerung der Migration durch Diffusion der Kontamination von Schichten hoher Durchlässigkeit zu Schichten geringer Durchlässigkeit Kontamination mit einem Dichteunterschied zum Wasser können sich auch gegen die Schwerkraft bewegen Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

40 Ausblick Anhand der Messdaten und simulierten Grundwasserströmungen können weitere Planungen hinsichtlich der Machbarkeitsstudie für die Sanierung des Grundwassers durchgeführt werden Grundwasseruntersuchungen in Landsdale, Pennsylvania Allgemeine Hydrogeologie SoSe 2012

41 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!


Herunterladen ppt "Grundwasseruntersuchungen in Lansdale, Pennsylvanina"

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen