Grundlæggende geologi og grundvand

3. Prøvepumpning

3.1 Introduktion
3.2 Formål med prøvepumpning
3.3 Indledning
3.4 Prøvepumpning i forbindelse med oparbejdning
3.5 Trinvis varieret prøvepumpning
3.6 Retliniemetoden (Cooper-Jacob metoden)
3.7 Retliniemetoden anvendt på stigningsdata
3.8 Retliniemetoden anvendt ved sænkning versus afstandsdata
3.9 Forhold der påvirker sænkningskurven (Stigningskurven)
3.10 Anvendelse af hydrauliske egenskaber
3.11   Litteratur

3.1 Introduktion

Lovgivning

Miljøministeriets bekendtgørelse nr. 4 af 4. januar 1980: Bekendtgørelse om udførelse af boringer efter grundvand.

I §8 nævnes, at der efter borearbejdets afslutning skal afholdes en renpumpning og en prøvepumpning.

Renpumpning

I §9 nævnes, at renpumpningen skal afholdes i 3 trin med trinvis stigende kapacitet. 1. og 2. trin pumpes med henholdsvis 1/4 og 1/2 af forventet maksimal kapacitet og på 3. trin pumpes med maksimal kapacitet i mindst 4 timer. Det oppumpede vand skal ved afslutning af alle 3 trin være sandfrie. Umiddelbart før stop af pumpen ved 3. trin foretages en pejling, og efter stop af pumpning foretages en tilbagepejling.

Prøvepumpning

Miljøstyrelsens cirkulære nr. 65 af 28. februar 1980: Cirkulære om udførelse af boringer efter grundvand m.v. I cirkulærets kapitel 3 redegøres mere detaljeret om prøvepumpningens udførelse.

3.2 Formål med prøvepumpning

Formål

Formålet med en prøvepumpning er ved forskellige pumpeforsøg og beregninger at bestemme de lokale hydrauliske forhold omkring boringen for at vurdere, hvor god boringen er til at udnytte disse, samt at bestemme det vandførende lags transmissivitet.

Generelt omfatter prøvepumpningsbegrebet også pumpetest med henblik på beregninger af flere hydrauliske forhold i det vandførende lag. Disse test er mere omfattende og kræver blandt andet flere observationsboringer. Beregningerne er også mere omfattende. Hovedvægten vil således blive lagt på test af pumpeboringen, men prøvepumpning med anvendelse af observationsboringer vil kortfattet blive omtalt.

3.3 Indledning

Indledning

Prøvepumpningsforsøg bygger på en sammenhæng mellem pumpeydelse, sænkning af vandstand i pumpeboringer og eventuelle observationsboringer. I det øjeblik en pumpe startes, begynder vandstanden i boringen at falde, og vand begynder at strømme ind i boringen fra det vandførende lag for at kompensere for den bortpumpede vandmængde. Når der strømmer lige så meget vand ind i boringen, som der pumpes op, ophører vandstanden i boringen med at falde. Udenfor boringen i det vandførende lag vil grundvandsspejlet (ved vandførende lag med frit vandspejl) eller trykniveauet (ved vandførende lag, der er artesiske) også falde, først lige udenfor boringen, men efterhånden i længere og længere afstand fra boringen. Det er denne udbredelse af sænkningen af grundvandsstanden (sænkningstragten), der kan måles i observationsrør (andre boringer), og det er disse måledata, der danner grundlag for beregninger.

Figur 1a
Specifik kapacitet, virkningsgrad og oparbejdning
  

Figur 1b
Variation i specifik kapacitet i en pumpeboring som følge af ydelse og pumpetid

Beregningerne udføres ved hjælp af en matematisk model, det vil sige en formel, eller en grafisk fremstilling af en formel, fx en ret linie eller en typekurve. Den grundlæggende formel (Theis' ligning) er et kompliceret matematisk udtryk, og er i sin oprindelige form udviklet til at beskrive varmens udbredelse i fast stof. Det siger sig selv, at et vandførende lag er et meget mere uensartet medie/legeme end for eksempel en jernstang. Derfor må man gøre sig klart, hvilke forudsætninger, der er gjort for at anvende den matematiske formel, og hvad der sker, hvis disse forudsætninger ikke er til stede.

Forudsætninger

Man forudsætter følgende om vandførende lag:
Det vandførende lag er homogent, isotropt, lige tykt overalt og af uendelig udstrækning. (Isotropt: dersom der gælder, at i et hvert punkt af laget er der de samme egenskaber i alle retninger, der udgår fra punktet).(Homogent: ensartet struktur eller sammensætning i hele laget).
Grundvandsspejlet/trykniveauet er horisontalt før pumpestart.
Pumpeydelsen er konstant.
Pumpeboringen er filtersat svarende til hele det vandførende lags tykkelse. Strømningen til boringen er horisontal.
Boringens diameter er lille, således at vandvolumet i boringen kan negligeres.
Vand, der afgives fra det vandførende lag, afgives momentant og i overensstemmelse med afsænkningen.

Disse forudsætninger er sjældent opfyldte, hvorfor fortolkning af prøvepumpningsresultater omfatter overvejelser over, hvilken indflydelse det får, når en eller flere forudsætninger ikke er opfyldte.

Figur 2
Afsænkningskomponenter i en pumpeboring

Et andet problem er, hvor mange målinger der skal tages for, at man med rimelighed kan sige, at målingerne kan repræsentere den matematiske ligning (graf).

Antal målepunkter

To punkter i et diagram vil altid kunne repræsentere en ret linie, men det virker tilfældigt, om det nu også er den rigtige linie, der er tale om. Tre punkter er bedre, men er der en fejlmåling, således at punkterne ikke falder på en ret linie, kan der tegnes to linier, uden at man kan sige noget om, hvilken der er den rigtige. Det er vanskeligt at sige, hvor mange målinger der er nødvendige. Antallet vil sikkert variere fra gang til gang, i bilag 1 er angivet generelt accepterede forslag.

Måletidspunkter

Endvidere er det ikke ligegyldigt, hvornår målingerne tages. Hvornår skal der tages mange med korte tidsmellemrum, og hvornår kan der tages få med lange tidsmellemrum. I de analysemetoder, der anvendes ved prøvepumpninger bruges generelt en logaritmisk tidsakse. Dette betyder, at måleperiodens første del fra fx 0,1 - 1 minut afbilledes med et lige så langt stykke på tidsaksen som tidsperioderne 1 - 10 min., 10 - 100 min. og 100 - 1.000 min etc. Generelt vil det derfor være bedst at tage mange målinger i begyndelsen af en prøvepumpning.

Sænkning

Det matematiske udtryk for sænkningen i en pumpeboring som funktion af det vandførende lags hydrauliske egenskaber (transmissivitet T og magasinkoefficient S), pumpeydelsen Q, boringens radius rw, pumpetid t og sænkningstab i og omkring boringen CQn, er:

Det komplicerede led foran plustegnet angiver bidraget fra det vandførende lag og kan forkortes til BQ. Ligningen kan herefter skrives som:

Det ses af ligningen, at øges Q, vil begge led på ligningens højre side øges og altså også sw. Også hvis tiden t øges, vil sw vokse.

3.4 Prøvepumpning i forbindelse med oparbejdning

Oparbejdning

Oparbejdning af boringer er en proces, hvorved fint materiale fra boringens umiddelbare nærhed bliver fjernet, og hvorved alle følger af borearbejdets påvirkning af det vandførende lag (mudderbelægning og mudderindtrægning) bliver fjernet. Oparbejdningen er tilendebragt, når boringen er sandfri samt ud fra et hydraulisk kriterium, når der ikke sker nogen yderligere forbedring af den specifikke kapacitet eller virkningsgraden under forudsætning af samme pumpeydelse (Figur 1a). Ændres på pumpeydelsen, vil den specifikke kapacitet aftage, når ydelsen øges. For samme pumpeydelse vil den specifikke kapacitet aftage med voksende pumpetid (Figur 1b).

Ovenfor er nævnt begreberne specifik kapacitet og virkningsgrad, disse ord kræver en nærmere forklaring.

Specifik kapacitet

Den specifikke kapacitet for en boring er pumpeydelsen Q pr. m sænkning (s), altså ydelsen divideret med sænkningen (Q/s).

Det matematiske udtryk for den specifikke kapacitet er:

Det ses, at øges Q vil ledet CQn-1 for n>2 vokse endnu mere, hvorfor den specifikke kapacitet Q/sw vil aftage.

Sænkningsbidrag

Sænkningen i boring er sammensat af flere sænkningsbidrag, idet det strømmende vand på vej mod og i boringen passerer zoner med forskellige modstande mod strømningen. Dette kan udtrykkes således (Figur 2):

sw = s1 + s2 + s3 + s4, hvor
sw er sænkningen i pumpeboringen.
s1 er sænkningen i det vandførende lag udenfor boringen
s2 er sænkningen i filterhudszonen, dvs. den grænsezone mellem det vandførende lag og gruskastningen, der kan påvirkes under borearbejdet og oparbejdningen.
s3 er sænkningen i gruskastningen.
s4 er sænkningen forårsaget af modstand mod indstrømning i filterets slidser, gennem slidserne og op gennem filterrør og foringsrør.

s3 og s4 er ved korrekt valg af gruskastningsmateriale og af filterrør ubetydelige i forhold til de andre sænkningsbidrag.

Virkningsgraden (V) for en boring er defineret som forholdet mellem sænkningsbidraget fra det vandførende lag s1 og summen af alle sænkningsbidrag ved samme pumpeydelse, altså:

Virkningsgrad

Virkningsgraden er altså mindre end 1, da s1 divideres med sig selv plus noget mere. s3 og s4 er normalt ubetydelige og kan derfor lades ude af betragtning. s1 kan beregnes udfra sænknings/stigningsdata og pumpetidsdata ved eller efter en prøvepumpning. s2 kan beregnes udfra sænknings/stigningsdata i flere observationsboringer samt kendskab til afstandene mellem pumpeboring og observationsboringer. Disse beregninger vil blive yderligere omtalt i et senere afsnit.

En anden metode til vurdering af oparbejdningstilstanden, der ikke kræver så omfattende beregninger, er at betragte etableringsforholdet. Det vil sige forholdet mellem stigningen til et givet tidspunkt efter pumpestop og den totale sænkning i pumpeboringen, fx s3/sw, hvor s3 er stigningen efter 3 minutter. Boringens tilstand anses for at være uacceptabel, dersom forholdet er større end 0,90.

Figur 3a
Variation i specifik sænkning som følge af pumpeydelse for en boring under oparbejdning
  

Figur 3b
Variation i specifik kapacitet som følge af pumpeydelse for en boring under oparbejdning

  

Figur 3c
Variation i specifik sænkning som følge af pumpeydelse for en godt oparbejdet boring
  

Figur 3d
Variation i specifik kapacitet som følge af pumpeydelse for en godt oparbejdet boring
 

Specifik sænkning

Sænkningsdata kan i form af den specifikke sænkning sw/Q anvendes til vurdering af oparbejdningstilstanden. Anvendelsen kræver dog, at der har været udført en trinvis prøvepumpning, se senere, idet der kræves mindst tre værdier af den specifikke sænkning. Dersom den specifikke sænkning aftager med voksende pumpeydelse, pågår oparbejdningen stadig (se Figur 3a), fordi den hydrauliske ledningsevne i det vandførende lag umiddelbart udenfor boringen stadig forbedres ved fjernelse af fint materiale. Betragtes den specifikke kapacitet (se Figur 3b) for samme situation, vil denne stige under oparbejdningen. Når den spec. sænkning begynder at vokse med stigende ydelse (Q), er oparbejdningen afsluttet (se Figur 3c). Den specifikke kapacitet vil falde for samme periode (se Figur 3d).

Retablering af vandspejl

Retableringens forløb efter pumpestop kan illustreres som ved Figur 4, hvor retableringsforholdet er plottet mod tid efter pumpestop. Det ses af figuren, at efter 3 minutter er 98% , henholdsvis 92% af sænkningen retableret. Da der kun er gået relativ kort tid siden pumpestop, må retableringsforholdet være influeret af forhold i boringens umiddelbare nærhed (formentlig i filterhudszonen). Der er altså i filterhudszonen en stor modstand mod strømningen, hvilket tyder på, at oparbejdningen kunne forbedres. En meget hurtig retablering af vandspejlet efter pumpestop kan altså ikke fortolkes som et tegn på en god boring, tværtimod.

Figur 4
Retablering af grundvandsstand efter pumpestop
  

fi3,5.gif (5805 bytes)

Figur 5
Sænkning versus ydelse

3.5 Trinvis varieret prøvepumpning

Trinvis varieret prøvepumpning

Trinvis varieret prøvepumpning anvendes til at bestemme, hvor stor en del af den fremkomne sænkning i pumpeboringen der skyldes modstand mod strømning i det vandførende lag, og hvor stor en del af sænkningen, der skyldes egenskaber ved boringen.

Trinvis varieret prøvepumpning kan endvidere anvendes til at bestemme den i driftsmæssig henseende bedste specifikke kapacitet. Det vil sige den højeste pumpeydelse ved de forhåndenværende sænkningsmuligheder.

Den optimale specifikke kapacitet kan bestemmes ud fra et plot af sænkning versus pumpeydelse, (se Figur 5). Ved hjælp af kurven kan den pumpeydelse, der svarer til den valgte sænkning, aflæses.

Resultaterne fra analysen af en trinvis varieret prøvepumpning kan som nævnt anvendes til at skønne over sænkningsbidrag fra det vandførende lag og fra pumpeboringen.

Se her!

Figur 6
Trinvisvarieret pumpning. Jacob's metode.

Ligningen, der viser sammenhængen mellem sænkning pumpeydelse og de hydrauliske parametre, udtrykkes i dette tilfælde således:

B er faktoren for tabet i det vandførende lag, og C kaldes filtertabsfaktoren og tillægges turbulent strømning i boringen og i boringens allernærmeste omgivelser.

Datagrundlaget til beregningerne er sammenhørende værdier af sænkning og pumpeydelse for 4-5 forskellige ydelser (mindst 3).

Der anvendes i almindelighed to metoder Jacob's og Roarbough's til analysen, og ved begge metoder udtrykker man de ovenstående ligninger ved den specifikke sænkning (sw/Q ).

Jacob's metode

Den første metode (Jacob's) kan udtrykkes således:

sw/Q = B + CQ. Denne ligning kan afbilledes grafisk på lineært papir ved at plotte værdier af sw/Q på y-aksen og Q-værdier ud af x-aksen, og vil fremstille en ret  linie. Liniens skæring med y-aksen giver værdien for B i enheden sek/m2. C angiver liniens hældning og måles i enheden sek2/m5. (Eksempel Figur 6).

Se her!

Figur 7
Trinvisvarieret pumpning. Roarbough's metode.

Roarbough's metode

Den anden metode er Roarbough's metode, der kan udtrykkes som sw/Q = B + CQn-1, hvilket viser en ikke lineær sammenhæng. Omskrives ligningen til et logaritmisk udtryk fås:

log (sw/Q - B) = log C + (n-1)logQ. Et plot på dobbeltlogaritmisk papir af (sw/Q B) versus Q vil med et rigtigt gæt på værdien B fremstille en ret linie. B-værdien vil ligge et sted mellem laveste og højeste værdi af sw/Q, 3-4 gæt vil normalt være tilstrækkeligt. n-1 angiver liniens hældning (målt lineært). C kan beregnes efter følgende formel:

Den her fremstillede opdeling i laminært formationstab og turbulent indstrømningstab er ofte mere teoretisk end svarende til virkeligheden. Ofte er det ikke muligt at foretage den postulerede skelnen. (Eksempel Figur 7).

3.6 Retliniemetoden (Cooper-Jacob metoden)

Retniniemetoden

Under forudsætning af små værdier af størrelsen

(fx <0,05), dvs. små værdier af r og store værdier af pumpetiden t kan retliniemetoden anvendes til analyse af en prøvepumpning med henblik på beregning af det vandførende lags hydrauliske egenskaber, transmissiviteten (T) og magasinkoefficient (S) ved artesiske forhold eller specifik ydelse (sy) ved frie vandspejlsforhold.

Herudover kan metoden anvendes til at beregne sænkninger til tidspunkter ud over den anvendte prøvepumpningsperiode, sænkninger ved andre pumpeydelser end den anvendte, og til at beregne sænkninger i forskellige afstande fra pumpeboringen. Herunder også sænkningen umiddelbart udenfor boringen, hvorved den totale sænkning i pumpeboringen kan opdeles i bidrag fra det vandførende lag og bidrag fra boringen.

Ved denne metode plottes på enkeltlogaritmisk papir sænkningen (s) i m på den lineære akse og pumpetiden (t) i minutter på den logaritmiske akse.

Det vandførende lags transmissivitet kan beregnes efter formlen: Dersom de samme forudsætninger, som er nævnt i indledningen, er opfyldt, vil de plottede punkter ligge på en ret linie. Herved kan der opnås endnu en beregningsmæssig forenkling, idet man i stedet for s kan anvende hældningen over en dekade s, herved fås:

Magasinkoefficienten beregnes efter formlen.

hvor t0 er den tid, der svarer til skæringspunktet mellem data-linien og linien, der svarer til sænkning lig med 0.

Bemærk at ved plotning på tidsaksen anvendes enheden minutter. Men ved indsættelse i formler anvendes altid SI-enheder, dvs. for tid, sekunder. (Eksempel, Figur 8).

Cooper-Jacobs formel kan også anvendes i tilfælde, hvor der kun er data fra pumpeboringen, dog kan man i dette tilfælde ikke beregne magasinkoefficienten.

3.7 Retliniemetoden anvendt på stigningsdata

Retliniemetoden, stigningsdata

I stedet for sænkningsdata kan man anvende stigningsdata. Dette har blandt andet den fordel, at eventuelle uregelmæssigheder i pumpeydelsen under pumpning udjævnes under stigningen. Metoden anvendes hyppigt til beregning af det vandførende lags transmissivitet og til beregning af en borings virkningsgrad ud fra stigningsdata fra en enkelt pumpeboring.

Figur 8
Retliniemetoden. Tid-sænkning.
  

Se her!

Figur 9
Retliniemetoden. Stigningsdata.

Fremgangsmåden svarer helt til den, der blev anvendt ved sænkningsdata. Stigningsdata i m plottes mod stigningstider i minutter på semilogaritmisk papir med stigningen på lineære akse og tid på den logaritmiske akse. Anvendte tidsintervaller fremgår Bilag 1. Hældningen s over en dekade af den rette linie gennem punkterne måles, og T-værdier beregnes efter samme formel som ved sænkningsdata (se Figur 9). Transmissivitetsværdien bruges til at beregne den teoretiske stigning efter 60 minutter (=3.600 sekunder) s3600. Der skelnes mellem minutter og sekunder, fordi det er mest praktisk at anvende minutter som tidsenhed ved plotning, men ved indsættelse af værdier i formler er det bedst at bruge sekunder.

Virkningsgrad

I Danmark er der blevet praksis at anvende stigsningsdata efter 1 time til beregning af virkningsgraden. Denne beregnes jf. tidligere ved at dividere den teoretiske stigning s3600 med den målte stigning efter 1 time smålt (se Figur 8). Metodens anvendelse forudsætter dog, at det vandførende lag i den del, der påvirkes indenfor 1 time, ikke ændres med hensyn til de hydrauliske parametre. Ligeledes bør man sikre sig, at der ikke er påvirkninger, der kan henføres til forerørseffekt. En effekt, der ved sænkning skyldes påvirkning af det vandvolumen, der står i boringen, og ved stigning skyldes, at vand for længe vedbliver at strømme ind i boringen efter pumpestop. Teorien forudsætter ubetydeligt vandvolumen i boringen. Forerørseffekten forekommer især ved en kombination af stor borediameter og lille T-værdi. Jf. de forudsætninger, der er nævnt i indledningsafsnittet. Eventuelle ændringer i T og S og forerørseffekt vil vise sig ved, at den tegnede kurve vil knække en eller flere gange.

Figur 10
Retliniemetoden. Afstandsænkning.
 

Figur 11
Virkning af forerørseffekt på sænkningsforløbet.
  

Figur 12
Virkning af sænkningsdæmpende forhold.

3.8 Retliniemetoden anvendt ved sænkning versus afstandsdata

Retliniemetoden, afstandsdata

I stedet for at plotte sænkning versus pumpetid, kan man for samme tidspunkt efter pumpestart plotte sænkningen i forskellige observationsboringer versus afstanden til observationsboringen. (Eller stigningsværdier efter pumpestop).

Ved afstand-sænknings eller stignings-plot anvendes følgende formler til beregning af de hydrauliske parametre:

hvor ro er den afstand, der svarer til sænkningen (s) lig med 0. (Eksempel Figur 10).

Ved ekstrapolation af sænknings/stigningskurven til en afstand, svarende til boringens radius, kan en sænkningsværdi aflæses, der angiver den sænkningsandel, der skyldes det vandførende lag. Den resterende del af den totale sænkning målt i pumpeboringen skyldes indstrømningstab og andre sænkningstab.

3.9 Forhold der påvirker sænkningskurven (Stigningskurven)

I indledningen er nævnt 6 forhold, der skal være opfyldt, for at analysen kan gennemføres ved de nævnte metoder. Er disse forhold ikke opfyldt, sker der afvigelser fra det retliniede forløb. Disse afvigelser viser sig ved knæk på den rette linie i diagrammerne.

Forerørseffekt

Dersom det vandførende lag har en lille T-værdi og en stor forerørsdiameter, kan der gå nogle minutter, inden virkningen (forerørseffekten) af det vandvolumen, der står i foringsrøret, er ophørt. Sænkningsforløbet (se Figur 11) viser, at der i de første minutter er en meget stejl sænkningskurve, der senere afløses af en kurve med mindre hældning, og som repræsenterer forholdene i det vandførende lag. Beregninger foretaget på det første kurvestykke vil give en for lav T-værdi. T-værdien beregnet på det sidste kurvestykke giver den korrekte værdi. Beregning af virkningsgrad ud fra data svarende til begge kurvestykker vil give en for lav værdi.

Forerørseffektens ophør kan beregnes ved følgende ligning:

tc = 0,192 (dc 2 - dp 2)* s/Q, hvor
tc er antal minutter fra pumpestart(pumpestop) til ophør af forerørseffekt.
dc er forerørsdiameter i m.
dp er pumperørsdiameter i m.
s/Q er specifik sænkning m pr. m3/sek.

Sænkningsdæmpende forhold 

Forsinket vandafgivelse/lækage/infiltration/hydrologisk positiv grænse/forøget lagtykkelse/ forøget transmissivitet vil virke sænkningsdæmpende. Det vil sige, at sænkningskurven vil knække og få en mindre hældning, (Figur 12).

Forsinket vandafgivelse er et fænomen, der optræder ved vandførende lag med frit vandspejl. Det skyldes, at al vand ikke afdrænes momentant, idet vand i de største porer afdrænes hurtigere end vandet i de mindre porer. I den første del af sænkningsperioden optræder en normal sænkningskurve, men når det forsinkede vand afdrænes, formindskes sænkningen, og kurven bliver fladere.

Lækage er et fænomen, der opstår under artesiske forhold, når trykniveauet i det vandførende lag som følge af pumpningen falder i forhold til trykniveauet i det overliggende halvgennemtrængelige lerlag. Trykniveauforskellen presser vand ud af lerlaget, og dette tilskud formindsker sænkningen, hvorfor sænkningskurven får en fladere hældning.

En hydrologisk positiv grænse opstår, når sænkningstragtens udbredelse når et område, hvorfra der er et tilskud af vand til det vandførende lag. Det kan være vandløb eller søer. Tilskuddet dæmper sænkningen.

Sænkningsforøgende forhold

Formindskelse af T-værdi og lagtykkelse og hydrologisk negativ grænse vil virke sænkningsforøgende, (Figur 13). En hydrologisk negativ grænse opstår, når sænkningstragten når en impermeabel grænse fx et lerlag, hvorved sænkningstragten ikke længere kan udbrede sig i denne retning. Området, hvorfra der strømmer vand til boringen, er blevet formindsket, hvilket medfører, at sænkningen forøges. Dette fremtræder på sænkningskurven som et knæk med en efterfølgende stejlere kurve.

3.10 Anvendelse af hydrauliske egenskaber

Påvirkning

Der kan opstå konflikter mellem naboer, dersom den ene ved pumpning fra en boring (A) påvirker (sænker) vandstanden i naboens boring (B). Således at ejeren af boring B enten må sænke sin pumpe eller foretage en uddybning af sin boring.

Man kan anvende de hydrauliske parametre til at forudsige sænkninger af grundvandsstanden i en given afstand fra en pumpeboring.

Eksempel:

Fra boring A foreligger følgende data:

Diameter 12" (=0,305 m). Ro-vandstand 14,69 m u.t.
Pumpeydelse. 36 m3/h (= 10,0 * 10-3 m3/sek)
Tilbagepejlingsdata: 3 min/ 17,14 m; 10 min/ 16,40 m; 30 min/ 15,82 m; 120 min/ 15,17 m, 360 min/ 14,76 m.
Trinvis pumpning: 1. trin: 12,0 m3/h / 3,16 m. 2. trin: 24,0 m3/h / 6,51 m. 3. trin: 36 m3/h / 9,81 m.

Figur 13
Virkning af sænkningsforøgende forhold.
  

Figur 14
Stigning efter pumpestop

Fremgangsmåde

  1. Af plottet stigning versus tid (Figur 14) beregnes wpe21F3.jpg (733 bytes) = 1,14 m; T =
      

       
    magasinkoefficienten skønnes til 3 * 10-4, da det vandførende lag er artesisk. Virkningsgraden (V) beregnes til 0,80.
  2. Fra trinvisvarieret prøvepumpning plottes s versus Q. (Figur 15)
  3. Ved boringens yderkant afsættes (se Figur 15) sænkningen i det vandførende lag (sænkning i boring gange virkningsgraden). Fra dette punkt tegnes en linie med en hældning over en dekade svarende til to gange den fundne wpe21F3.jpg (733 bytes)-værdi fra stigningsplottet. Jævnfør at ved afstandsænkningsplot erwpe21F3.jpg (733 bytes) = 0,366 Q/T. Sænkningen i forskellige afstande kan nu aflæses på diagrammet.
  4. Den til den halve pumpeydelse (18 m3/h) svarende sænkning aflæses på plottet sænkning versus pumpeydelse. Der korrigeres med virkningsgraden, og samme procedure som ovenfor gennemføres.

Figur 15
Sænkning versus pumpeydelse.
 

Figur 16
Beregning af sænkning i naboboringer

3.11 Litteratur

Andersen, L. J. og Hamann, Z., 1970: Nye metoder for prøvepumpning af boringer og grundvandsreservoirer. Danmarks Geologiske Undersøgelse III rk. nr. 38., København. 91 sider.

Andersen, L. J., 1971: Prøvepumpning: Forudsætninger og muligheder. I Kursus i Vandforsyningsteknik XX. Dansk Vandteknisk Forening. Århus. Side 137-163.

Bouwer, H., 1978: Groundwater Hydrology. McGraw-Hill. 480 sider.

Driscoll, F. G. ed., 1986. Groundwater and Wells. Johnson Division, St. Pouls Minnesota. 1089 sider.

Hamann, Z., 1971: Prøvepumpning, eksempler fra praksis. I Kursus i Vandforsyningsteknik XX. Dansk Vandteknisk Forening. Århus. Side 166-215.

Krusemann, G. P. and de Ridder, N. A., 1970: Analysis and Evaluation of Pumping Test Data. Bulletin 11. Intern. Inst. for Land Reclamation and Improvement, Waageningen. 200 sider.

Magtengaard, J. R., 1979: Tryktab i filterkonstruktioner. Vandteknik nr. 3., 1979. Side 71-80.

Miljøstyrelsen, 1979: Vandforsyningsplanlægning 1. Del. Vejledning nr. 1/1979. Miljøstyrelsen, København. 101 sider.

Roscoe Moss Company, 1990: Handbook of Ground Water Developement, John Wiley & Sons, New York. 493 sider.

Sørensen, T., 1977: Boringers virkningsgrad, Vandteknik nr. 4. 1977. Side 1-9.

Todd, D. K., 1980: Groundwater Hydrology. John Wiley, New York. 535 sider Williams, D.E., 1985: Modern Techniques in Well Design. Journ. Amr.

Water Works Association. Sept. 1985. Side 68-74.

Bilag 1
Prøvepumpningsvejledning

For at få kendskab til den vandmængde, en boring vil kunne yde, og hvilke sænkninger i boring og grundvandsstand en valgt oppumpning vil medføre, er det nødvendigt, at renpumpning og prøvepumpning af en boring udføres systematisk. GEUS vil foreslå følgende prøvepumpningsprocedure for vandforsyningsboringer.

Indledende forberedelser.

Målepunkt 

For både pumpe- og observationsboringer vælges et fast målepunkt, sædvanligvis top af foringsrør, og alle pejlinger angives i m under dette målepunkt. Hovedet på vedlagte prøvepumpningsskema udfyldes så fuldstændigt som muligt.

Ved pumpevandets udløb placeres et målekar (200 l) til måling af pumpeydelse. Det vil være en fordel at montere et vandur for løbende kontrol af ydelsen.

Prøvepumpningstyper

En fuldstændig undersøgelse af en boring og det vandførende lag kræver tre typer for prøvepumpning.

  1. Renpumpning (Oparbejdning)
  2. Prøvepumpning med trinvis varieret pumpeydelse.
  3. Prøvepumpning med konstant pumpeydelse.

For boringer, der anvendes til mindre forsyninger er en renpumpning almindeligvis tilstrækkelig. Ved boringer, der indgår i en større vandforsyning (vandværker), anvendes alle tre prøvepumpningstyper.

1. Renpumpning (Oparbejdning)

Renpumpning

Renpumpning udføres i 3 trin af sædvanligvis 2, 4, og 8 timers varighed. I tilfælde af at vandet bliver hurtigt sandfrit, kan varigheden af de enkelte trin nedsættes, dog ikke til under en time pr. trin. Renpumpningen bør altid fortsætte, til boringen er sandfri.

Pumpeydelsen af de 2 første trin vælges til henholdsvis en fjerdedel og til en halvdel af den forventede maksimale ydelse. Der pumpes med maksimal ydelse på 3. trin. Pumpens ydelse måles regelmæssigt på hvert trin, mindst 3 målinger pr. time.

Pejlinger udføres jævnt med mindst 6-8 målinger pr. trin. Tidspunkterne for pejlingerne noteres ned.

Tilbagepejling

Tilbagepejling udføres efter stop af renpumpningen i en time på følgende tidspunkter: 1; 2; 3; 5; 7; 10; 20; 30; 40 og 60 minutter efter pumpestop.

I observationsboringer i pumpeboringens nærhed pejles på start og stop af pumpning, således at den totale sænkning i observationsboringen kan beregnes.

2. Prøvepumpning med trinvis varieret pumpeydelse

Trinvis varieret pumpning udføres for at bestemme en borings specifikke kapacitet og boringskonstruktionens indflydelse på den totale sænkning i pumpeboringen. Den trinvise prøvepumpning udføres med mindst 3 forskellige pumpeydelser, helst fire.

Den maksimalt opnåede pumpeydelse under renpumpningen fordeles jævnt på hvert trin. Pumpeydelsen måles under hvert trin så tit som muligt dog mindst 3 gange. Varigheden af hvert trin bør være 1 time. Pumpeydelsen bør holdes konstant på hvert trin.

Pejleintervaller

Pejlinger under hvert trin foretages med følgende intervaller:

1. - 10. minut hvert minut
10. - 20. minut hvert 2. minut
20. - 40. minut hvert 5. minut
40. - 60. minut hvert 10. minut

Tilbagepejling foretages efter sidste trin i en time med samme tidsintervaller som ovenfor.

I observationsboringer pejles umiddelbart før start og stop af pumpning, således at den totale sænkning i observationsboringerne kan beregnes.

3. Prøvepumpning med konstant pumpeydelse

Denne prøvepumpningstype foretages for at bestemme det vandførende lags hydrauliske egenskaber (transmissivitet og magasinkoefficient og lækagekoefficient mv.) samt for at bestemme randbetingelser.

Under en prøvepumpning med konstant kapacitet pejles med følgende intervaller.

Umiddelbart før start af pumpning, og herefter:

0. - 10. min. hvert minut
10. - 20. min. hvert 2. minut
20. - 30. min. hvert 5. minut
40. - 60. min. hvert 10. minut
60. - 90. min. hvert kvarter
90. - 240. min. hver halve time
4. - 10. time hver hele time
10. - 18. time hver 2. time
18. - 26. time hver 4. time
26. - 62. time hver 6. time

herefter 2 gange pr. døgn

Sidste pejling umiddelbart før pumpestop.

Pumpeydelse

Pumpeydelsen måles hver gang der pejles i pumpeboringen.

Måletidspunkter for pejling og pumpeydelse noteres.

Pumpeydelsen bør holdes så konstant som muligt og angives, som den er målt. Fx med målekar i antal liter pr. antal sekunder eller med vandur i antal 1.000 liter pr. antal sekunder. Vandurets stilling ved start og slutning af pumpning bør noteres.

Pumpningens varighed kan ikke afgøres på forhånd, men bør vare mindst 1 døgn.

Alle benyttede observationsboringer pejles umiddelbart før pumpestart og pejles med samme hyppighed som pumpeboringen fra det øjeblik, de er påvirkede.

Tilbagepejling efter pumpestop foretages i såvel pumpeboring som observationsboringer med samme tidsintervaller som under pumpningen. Varigheden af tilbagepejlingen er den samme som under pumpning.

Se her!