Zur Funktionsprüfung von Grundwassermessstellen: Bestimmung von Brunneneintrittsverlusten mittels Slug-Interferenz-Tests

Kurzfassung

Slug-Tests gehören heute zu den kostengünstigen Verfahren, die für die Bestimmung der hydraulischen Leitfähigkeit eines Grundwasserleiters zur Verfügung stehen. Mit der vorliegenden Untersuchung wird ein neues nicht-lineares Slug-Test-Modell für unvollkommene Brunnen vorgestellt. Es besitzt Gültigkeit für den gesamten Bereich von unterkritischer bis überkritischer Dämpfung und gestattet neben der Berücksichtigung von turbulenter Reibung, Skin-Effekten sowie der Trägheit der Wassersäule im Borhrloch auch die verzerrungsfreie Repräsentation von Slug-Tests, die mit großen Anfangsauslenkungen intiiert werden. Darüber hinaus ermöglicht das Modell die Analyse von oszillatorischen bzw. nicht-oszillatorischen Reaktionen, die während eines Slug-Interferenz-Tests in einem benachbarten Beobachtungsrohr induziert werden. Ein Anwendungsbeispiel veranschaulicht den Einsatz des neuen Verfahrens und zeigt, dass die Durchführung von Slug-Interferenz-Tests bei günstigen Testbedingungen im Zusammenhang mit der Funktionsprüfung eines Messstellenpaares einen sensitiven Nachweis von Skin-Effekten erlaubt und die Parameterschätzung der hydraulischen Kennwerte des gekoppelten Systems Brunnen/Grundwasserleiter/Beobachtungsrohr im Vergleich zu konventionellen Slug-Tests deutlich verbessert.

Abstract

Slug tests are commonly used to estimate the hydraulic conductivity of an aquifer. In the presented paper a new nonlinear slug test model is proposed for partially penetrating wells which covers the whole range of underdamped, critically damped and overdamped system responses. The model allows for the analysis of slug tests induced by large initial displacements and supports the analysis of system responses measured in an observation well located close to the slugged well. An application of the model to our field data shows that the consideration of such additional observation well data significantly improves the estimation of the hydraulic aquifer parameters. Additionally, an appropriately designed slug-interference-test procedure can enable a sensitive determination of skin effects; therefore, slug-interference-testing appears to be suitable to support an evaluation of whether an observation well hydraulically operates in a proper manner or not.