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Rammkernsondierungen (RKS)
oder Kleinrammbohrungen dienen der Erkundung des geologischen Untergrundes. Je nach Bodenklasse sind effektiv Teufen bis ca.
10 m erreichbar. Der Bohrdurchmesser beträgt maximal 80 mm. RKS sind besonders kostengünstig und erlauben zugleich die
Probenahme von Bodenmaterial z.B. für chemische Untersuchungen oder Sieb-/Schlämmanalysen (zur Bestimmung der Kornverteilung
und daraus Abschätzung der Durchlässigkeit). Der Grundwasserstand kann erfaßt werden. RKS werden sehr häufig in der
Baugrunderkundung, der Altlastenerkundung,
aber auch zur Bemessung von Versickerungsanlagen genutzt.
Das Planungsbüro Hans-Elgar Kirchner verfügt über eine komplette Ausstattung mit hydraulischem Ziehgerät.
Ihr Vorteil: RKS bieten wir stets mit permanenter Betreuung durch einen Diplom-Geologen ohne Aufpreis an.
Rammsondierungen
Im Gegensatz zu Rammkernsondierungen wird bei Rammsondierungen kein Bohrgut entnommen. Hier wird die Anzahl von Schlägen mit
definierter Energie pro Dezimeter Bohrfortschritt gemessen. Damit sind indirekt Rückschlüsse auf die durchbohrten Gesteine
möglich. Das Hauptziel liegt jedoch im Abschätzen der Tragfähigkeit des Untergrundes. Damit werden Rammsondierungen speziell
in der Baugrunderkundung eingesetzt. In der Regel wird eine Rammsondierung mit einer Rammkernsondierung kombiniert.
In Abhängigkeit von der Schlagenergie werden in Deutschland wie folgt unterschieden:
Leichte Rammsondierung (DPL); Gewicht 10 kg, Fallhöhe 50 cm
Mittelschwere Rammsondierung (DPM); Gewicht 30 kg, Fallhöhe 50 cm
Schwere Rammsondierung (DPH); Gewicht 50 kg, Fallhöhe 50 cm
Standard Penetration Test (SPT); Gewicht 200 kg, Fallhöhe 75 cm
Das Planungsbüro Hans-Elgar Kirchner kann Rammsondierungen von der DPL bis zur DPH selbst ausführen.
Pumpversuche und Grundwasserbeprobungen
Pumpversuche sind Wasserentnahmen an Brunnen oder Grundwassermeßstellen mit Aufzeichnung der Wasserstände (im Brunnen und
weiteren Grundwasseraufschlüssen) und der Förderleistung.
Mit Pumpversuchen können mehrere Fragestellungen untersucht werden:
Brunnenleistungstests (meist mehrstufig; zur Bestimmung der Brunnenleistung)
geohydraulische Tests (zur Bestimmung der Durchlässigkeit des Grundwasserleiters)
Demonstrativpumpversuche (über längere Zeit; zur Demonstration der Ergiebigkeit eines Grundwasserleiters)
geochemische Pumpversuche (PV kombiniert mit Beprobungen des Grundwassers; zur Klärung von komplexen Zusammenhängen durch
Korrelation chemischer Parameter mit Dauer oder Förderleistung des Brunnens)
Je nach Zweck kann die Dauer variieren. Bezüglich der Pumpleistung unterscheidet man ein- und mehrstufige Pumpversuche.
Um die Auswertung zu erleichtern, sollte die Fördermenge der Pumpe pro Stufe konstant gehalten werden. Eine andere, wenig
gebräuchliche Möglichkeit ist das Einstellen einer konstanten Absenkung bei variabler Fördermenge. Nach Ende der
Wasserentnahme wird weiterhin die Entwicklung des Wasserstandes bis zum Erreichen des Anfangswertes gemessen. Diesen Teil des
Pumpversuches nennt man Wiederanstieg.
In Umkehrung zum Pumpversuch wird beim Infiltrationstest Wasser in den Brunnen gefüllt und der Wasserstand und die
zugegebene Wassermenge pro Zeiteinheit gemessen. Dieses Vorgehen ist bei sehr geringen Grundwassermächtigkeiten sinnvoll.
Bei sehr geringen Durchlässigkeiten ist auch ein sog. Bail-Test machbar. Hier wird statt Wasser ein Verdrängungskörper in den
Brunnen gelassen, der einen Aufstau im Brunnen bewirkt. Die Entwicklung der Wasseraufhöhung mit der Zeit wird gemessen. Nach
Einstellung des ursprünglichen Wasserstandes wird der Verdrängungskörper wieder gezogen und nun die Entwicklung der Absenkung
gemessen.
Die Grundwasserprobenahme ist im Grunde genommen ein kleiner Pumpversuch. Dabei werden zusätzlich einige Parameter des Wassers
(pH-Wert, Eh-Wert, Temperatur, gelöster Sauerstoffgehalt und die Leitfähigkeit) gemessen. Die Probenahme des Wassers kann erst
erfolgen, wenn
1. die Vor-Ort-Parameter konstant bleiben und
2. eine bestimmte Mindestmenge (abhängig von Bohrdurchmesser, Grundwasserstand und Filterlänge) abgepumpt ist.
Damit soll verhindert werden, daß chemisch verändertes Wasser im Brunnenrohr analysiert werden. Eine billige Probenahme hält
diese Kriterien i.d.Regel nicht ein. Sie riskieren aber damit die Aussagefähigkeit der Ergebnisse und damit die Anerkennung
bei den Behörden.
Das Planungsbüro Hans-Elgar Kirchner ist in der Lage, alle genannten Pumpversuchsarten und die Beprobung des Grundwassers
qualitätsgerecht, sowie die Auswertung von Pumpversuchen aller Art anzubieten. Dazu stehen alle technischen Geräte
(verschiedene Pumpen, Lichtlote, Meßgeräte für pH, eH, Leitfähigkeit, Temperatur und den gelösten Sauerstoff, Büretten,
Stromerzeuger u.a.) sowie die entsprechende Spezialsoftware zur Verfügung.
Beprobungen der Bodenluft oder der Raumluft
Schadstoffe in der Gasphase können durch deren Inhalation den Menschen schädigen. Neben bei normalen Umweltbedingungen
gasförmigen Verbindungen wie Methan, Kohlenmonoxid u.a. sind hier auch Flüssigkeiten von Bedeutung die einen hohen Dampfdruck
besitzen. Hierzu gehören z.B. Benzol und einige halogenierte Kohlenwasserstoffe. Bei ihnen stellt sich ein Gleichgewicht
zwischen der flüssigen und der gasförmigen Phase ein, dessen Lage vom Dampfdruck abhängig ist. Die Schadstoffanteile in der
Bodenluft breiten sich überwiegend durch Diffusion aus. So können Schadstoffe im Boden über die Bodenluft und die Luft
innerhalb und außerhalb von Räumen auch dem Menschen gefährlich werden. Besteht somit der Verdacht, daß leichtflüchtige
Schadstoffe in den Boden eingetragen wurden, ist immer eine Untersuchung der Bodenluft angezeigt. Mit dem Stitz-
Bodenluftprobenahmesystem verfügt das Planungsbüro Hans-Elgar Kirchner über eine sehr gute Möglichkeit, teufenorientiert
Luftproben zu gewinnen. Kombiniert mit einer Draeger Accuro- oder Draeger Quantimeter 1000-Pumpe kann die Aktivkohle bzw. das
Silikagel mit einer definierten Luftmenge beladen werden.
Analog der Bodenluft kann auch die Innenraumluft beprobt werden. Sie erhalten auf diese Weise einen Momentangehalt des/ der
Schadstoffe in der Luft. Alternativ können auch Passivsammler eingesetzt werden, die über eine Woche mit der Raumluft in
Kontakt stehen. Hier ist das Ergebnis ein mittlerer Gehalt über den Sammelzeitraum.
Versickerungsversuche
Zur Dimensionierung von Versickerungsanlagen (z.B. für Regen- oder Abwasser) sind Kenntnisse zur Durchlässigkeit der genutzten
Bodenschichten nötig. Diese werden durch einen Versickerungsversuch am Standort und in der Teufenlage der zu planenden Anlage gewonnen.
Bewährt haben sich für oberflächennahe Horizonte Verfahren mit konstantem Wasserstand und Messung der Wassermenge (Open-End-Testverfahren [STECKER 1995]),
aber auch Verfahren mit zeitlich variabler Einstauhöhe und Messung der Absenkung. Wichtig ist, daß die versickernde Wassermenge von der Sättigung des Bodens
abhängt. JONASSON (1984) unterscheidet 5 Phasen, die bei Infiltrationsversuchen über mehrere Tage beobachtet werden können (siehe Abbildung 1).
In der Phase A wird der Bodenspeicher aufgefüllt. Die Infiltration nimmt mit zunehmenden Füllstand ab. Es wird dann ein quasi-stationärer Zustand erreicht (Phase B),
der aber wegen noch eingeschlossener Luft nicht der gesättigten Durchlässigkeit entspricht. Erst nach mehreren Stunden ist die eingeschlossene Luft gelöst oder entwichen
(Phase C). Nun entspricht die Infiltrationsrate dem Durchlässigkeitsbeiwert bei Vollsättigung (Phase D). Erst nach mehreren Tagen wird diese Rate aufgrund mikrobiellen
Wachstums und Kolmation wieder abnehmen. In der Praxis wird nur bis zur Phase B (bis zur Wertekonstanz) gemessen.
Dies sollte jedoch unbedingt geschehen, auch wenn damit eine längere Versuchsdurchführung und damit höhere Kosten verbunden sind. Je kleiner die Versickerungsfläche des Tests ist, desto größer
sind die Unsicherheiten durch Inhomogenitäten (Wurmgänge Trockenrisse usw.). Es wird daher empfohlen, für zuverlässige Aussagen bei kleinen Versickerungsflächen 3 Tests pro
Standort durchzuführen.
Abbildung 1: Schematischer Infiltrationsverlauf bei Langzeitversuchen
Tracerversuche
Tracerversuche dienen meistens der Bestimmung von Fließwegen und Fließgeschwindigkeiten. Dazu wird an einem Punkt ein Markierungsstoff
eingebracht und dieser in Wasserproben aus dem Abstrom untersucht. Als Markierungsstoffe werden meist ungiftige Farbstoffe (z.B. Uranin),
aber auch Salze und radioaktive Isotope eingesetzt. Besonders effektiv ist mit Tracerversuchen die komplexe Wechselwirkung zwischen Oberflächengewässern
und Grundwasser. Untergeordnet kann aber auch die Gebirgsdurchlässigkeit bestimmt werden, sofern die effektive Porosität bekannt ist.
Grundwassermodelle
Komplexe hydrogeologische Systeme lassen sich nur schwer mit analytischen Formeln beschreiben. Wird eine quantitative Aussage
zu einem Sachverhalt gewünscht, sind daher Modelle nötig, die die Wirklichkeit vereinfacht wiedergeben. Der Grad der
Vereinfachung ist dabei von der gewünschten Aussagegenauigkeit und den Kenntnissen innerhalb des Untersuchungsgebietes
abhängig. Ganz wichtig ist dabei eine umfassende Kenntnis der Geologie (durch Bohrungen, Rammkernsondierungen), der
hydraulischen Eigenschaften der Gesteine (z.B. durch Pumpversuche) und weiterer Einflüsse (Brunnenentnahmen, Interaktion mit
Flüssen u.ä.). Die hydraulischen Modelle, die im wesentlichen Wassermengen und Wasserstände berechnen, können mit Berechnungen
der Ausbreitung von chemischen Verbindungen und Isotopen kombiniert werden. Ein gut geeichtes Modell ist in der Lage, künftige
Entwicklungen vorherzusagen oder bestimmte Anordnungen (z.B. die Lage mehrerer Brunnen) zu optimieren.
Für Modellrechnungen nutzt das Planungsbüro Hans-Elgar Kirchner v.a. MODFLOW, MOC3D, MT3DMS. Für Spezialfälle steht aber auch
andere Software zur Verfügung.
Oberflächenwassermodelle
Analog den Grundwassermodellen, sind auch bei Fließgewässern Modelle für genauere Berechnungen nötig. Dies können sein:
-Berechnung von Wasserspiegellagen bei vorgegebenen Durchflüssen
-Berechnung von Schadstoffausbreitungen
-Berechnung von Auswirkungen gewässerbaulicher Maßnahmen u.a.
In der Praxis werden vorrangig 1- und 2-dimensionale Modelle eingesetzt, die bei vertretbarem Rechenaufwand eine ausreichende Genauigkeit bei Bächen
und Flüssen gewährleisten. Grundlage eines Modells sollten möglichst genaue und umfangreiche Daten zur Sohle des Gewässers und der Vorländer (Höhendaten, Rauhigkeiten)
als auch Angaben zu technischen Einrichtungen (wie Brücken, Wehre, Durchlässe) und Wasserspiegellagen bei möglichst verschiedenen Durchflußmengen (zur Eichung) sein.
Niederschlags-Abfluß-Modelle
Ausgehend von meteorologischen Eingangsgrößen berechnen sie die Verteilung des Wassers im Boden und den verschiedenen Abflußarten.
Je nach Modellansatz werden dazu teilweise sehr umfangreiche Daten zu den Böden, der Vegetation und des Reliefs benötigt.
Mit diesen Modellen lassen sich Fragestellungen zum Wasserhaushalt, zum Abfluß kleiner Bäche (z.B. Hochwasserabflußmengen) und
zur Grundwasserneubildung klären. Die Auswirkungen einzelner Landnutzungsänderungen auf das Wasserregime können durch Veränderung
der Boden- und Vegetationsparameter untersucht werden.
Je nach Datenlage bietet das Planungsbüro Hans-Elgar Kirchner einfache SCS-Verfahren oder komplexere Berechnungen mit WASIM-ETH
an. Wie bei allen Modellen ist eine umfangreiche Eichung an möglichst mehreren Datensätzen nötig. Für Beratungen zur Datenerhebung
und Modellrechnung sollten Sie einen Anruf unter 0351/ 56355625 nicht scheuen.
Geografische Informationssysteme
Geografische Informationssysteme (GIS) werden überall dort genutzt, wo räumliche Daten erhoben, verwaltet oder weiterverarbeitet werden.
Wir bieten hier u.a. an:
- Anlage von Datenbanken mit räumlicher Verknüpfung (Koordinaten) und statistische Auswertungen
- Erstellung thematischer Karten u.a. durch Verschneidung verschiedener Ebenen
Des weiteren wird das GIS intern zur Datenaufbereitung für numerische Modelle und zur Darstellung von Berechnungsergebnissen genutzt.
Chemische Analysen
Mit Ausnahme von Vor-Ort-Parametern wird für alle chemischen Analysen ein akkreditiertes und unabhängiges Labor mit
Qualitätsmanagement nach ISO 9001 beauftragt.
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