Projekt 28299/01

Innovative Düsensauginfiltration (DSI) zur energieeffizienten sowie umwelt- und ressourcenschonenden Grundwasserabsenkung in Baugruben (erste Phase)

Projektträger

Hölscher Wasserbau GmbH
Hinterm Busch 23
49733 Haren
Telefon: 0 59 34/70 70

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die DSI-Technik ist eine Technologie zur Infiltration in Grundwasserleiter und zur Grundwasserabsenkung. Im Gegensatz zu herkömmlichen Techniken verbleibt das Wasser im Untergrund und wird nicht zutage gefördert. Aus der Sicht des Umweltschutzes ergeben sich dadurch in verschiedenen Anwendungsgebieten erhebliche Vorteile.
Arbeiten am Grundwasserspiegel sind immer dort erforderlich, wo Baukörper in den Grundwasserbereich eingebaut werden. Ein weiteres bedeutendes Anwendungsfeld ist der Tagebau, bei dem zur Trockenlegung und -haltung mit konventioneller Technologie in der Regel erhebliche Wassermengen gefördert werden müssen. In allen diesen Anwendungsbereichen ist der den Wasserhaushalt schonende Einsatz der DSI-Technik im Dienst des Umweltschutzes sinnvoll.
Was bis heute nicht bekannt ist und beherrscht wird, ist die Prognose der exakten Bedingungen, wann und wo DSI-Senken auftreten und wie die Zustände in unmittelbarer Nähe der Senken im Bohrloch einzuschätzen sind. Dazu fehlt das Werkzeug (spezielles Bohrgerät) und das detaillierte mathematische Modell. Die Bedingungen an der DSI-Stelle sollten daher im Projekt exakt untersucht und das Simulationsmodell verifiziert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden- Detaillierte Projektplanung, Lastenheft, Kommunikation, etc.
- Abstimmung der Planung mit den regionalen Umweltbehörden
- Konzeptionierung des notwendigen Bohrgerätes
- Definieren der Testbohrfelder für die DSI-Bodenerkundung
- Theoretische Beschreibung und Begleitung der einzelnen Prozessschritte
- Feldversuche zur Untermauerung des Projektansatzes mit geologischer Auswertung (Standort Pots-dam, Werder)
- Hydrogeologische Auswertung
- Aufbau eines 2D Modells und einer effektiven Computer-Simulation


Ergebnisse und Diskussion

Bei der Düsensauginfiltration (DSI) handelt es sich um ein innovatives, patentrechtlich geschütztes Verfahren zur Infiltration von flüssigen Medien in einen Grundwasserleiter. Die Anwendungsmöglichkeiten unterscheiden DSI-Einheiten, die ausschließlich zur Reinfiltration genutzt werden, und kombinierte Einheiten zur gleichzeitigen Förderung und Reinfiltration. Hauptsächlich wird bei der reinen Infiltration die DSI-Einheit Glindow angewendet. Bei der kombinierten DSI-Einheit, dem Typ Brandenburg, wird ein einzelnes Bohrloch nicht nur zum Fördern von Grundwasser, sondern auch zur Infiltration in einen tieferen Grundwasserleiter genutzt - im Gegensatz zu herkömmlichen Absenkungstechniken, bei denen zumeist nur abgepumpt wird (evtl. wird in benachbarten Bohrlöchern begleitend infiltriert, um die Absenkung lokal zu begrenzen). Das Verfahren wurde von Ebneth et al. (2009) dem Fachpublikum vorgestellt, wobei u. a. festgestellt wurde, dass eine systematische Erkundung des Anwendungsbereichs und der Grenzen der Anwendbarkeit noch aussteht. Zu dem genannten Zweck wurde das hier behandelte DSI Projekt ins Leben gerufen.
Das Projekt begann im Juni 2010 und ist in drei Phasen gegliedert, wovon die erste Phase Feldexperimente und Modellierungsarbeiten mit einem Bohrloch beinhaltet. 2010 wurden von der Hölscher Was-serbau GmbH Feldversuche und vom Ingenieurbüro Holzbecher als Unterauftragnehmer Modellierungsarbeiten durchgeführt. Im Dezember 2010 wurde an der Universität Göttingen eine Doktorandin als Bearbeiterin des Projekts eingestellt.
Die in Phase 1 geplanten Feldversuche am Standort Plötzin, als Teilarbeiten der Hölscher Wasserbau GmbH, wurden im Februar 2011 durchgeführt. Es erfolgten drei Pumpversuche mit Einzelbrunnen. Am Standort Korschenbroich ergab sich eine Verzögerung der Arbeiten dadurch, dass sich die Genehmigungen zu den Arbeiten nicht nach dem ursprünglichen Zeitplan einholen ließen.
Modellierungsarbeiten zur Phase 1 wurden vom Ingenieurbüro Holzbecher im August 2010 begonnen. Es wurden zwei Modelle in einer 2D Geometrie, die einem Vertikalschnitt um den Brunnen entspricht, aufgebaut und berechnet. In einem Modell wurde der Grundwasserleiter als gespannt, im anderen als ungespannt, d. h. mit freier Oberfläche, angenommen.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

- Holzbecher E., Jin Y., Ebneth S., An environmentally sound new method for groundwater lowering, International Workshop on Civil Engineering and Urban Planning (WCEUP 2011), Hangzhou (China), 2011
- Jin Y., Holzbecher E., Oberdorfer P., Simulation of a novel groundwater lowering technique using arbitrary Lagrangian-Eulerian method, COMSOL2011, Stuttgart, 2011
- Holzbecher E., Jin Y., Ebneth S., Borehole pump & inject: an environmentally sound new method for groundwater lowering, International Journal of Environmental Protection, Vol. 1, No. 4, 2011


Fazit

Am Versuchsstandort in Plötzin wurden Feldversuche mit varienden Bedingungen (Einhängtiefe, Pumprate) durchgeführt. Die erzielte Absenkung des Grundwasserspiegels bzw. der Piezometerhöhe wurde an zahlreichen Beobachtungspunkten in unterschiedlichen Teufen aufgezeichnet. Mit dem FE-Modellansatz für einen Vertikalschnitt durch den Grundwasserleiter mit freier Oberfläche konnten die beobachteten Vorgänge im Feld gut nachgebildet werden.

Übersicht

Fördersumme

124.860,00 €

Förderzeitraum

02.06.2010 - 01.01.2011

Internet

www.hoelscher-wasserbau.de

Bundesland

Niedersachsen

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik