TOEGEPASTE GEOLOGE EN HYDROGEOLOGE i l Grondwaterwinningsmogelijkheden in de ondiepe watervoerende lagen ter hoogte van de NV te Staden (Fase 2) AFL 111111 UNVERSTET GENT
111111 UNVERSTET GENT Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Grondwat erwinningsmogelijkheden in de ondiepe wat ervoerende lagen t er hoogt e van de NV t e St aden (Fase 2) G eol og is eh nstituut Krijgslaan 281, SB 8-9 Gent tel 9/264 46 47 fax 9/264 49 88 Opdracht gever NV Leiding: Prof Dr W De Breuck St udie en verslag: Lic D De Sm et Lic K Mart ens Project numm er: TGO 98/12 Dat um : august us 1998
_ NHOUDSTAFEL nhoudstafel Lij st van figuren Lijst van tabellen Lij st van bij lagen nleiding 2 Ligging J J J 2 3 4 5 Terreinwerkzaamheden Boorgatmetingen Geologische bouw 3 4 6 6 GTondwaterwinningsmogelijkheden 61 Algemeen 62 Specifieke putcapaciteit 63 nterpretatie van de stapsgewijze pompproef 631 De methode van Hantush-Bierschenk 632 De methode van Eden-Hazei 633 De methode van Birsoy-Summers 634 Berekende invloedstraal 63 5 Besluit 7 GTondwaterkwaliteit 71 Monstername en analyse 72 GTondwaterkwaliteit 8 Besluit 7 7 7 O O 17 22 24 26 28 28 29 3 Literatuurlij st Bijlagen
Lijst van figuren Figuur 1: Ligging van het studiegebied met aanduiding van de boringen (uittreksel van de topografische kaart 2 /7 Staden, schaal1 /1 (2 d e uitgave, 1982 ) van het NG) Figuur 2: Boorgatmetingen in SB 1 Figuur 3: Figuur 4: Figuur 5: Figuur 6: Figuur 7: Figuur 8: Figuur 9: Meetwaarden stapsgewijze putproef Karakteristieke putcurve Verlagingen gemeten tijdens de stapsgewijze putproef Semi-logaritmische weergave van de verlaging in functie van de tijd Bepaling van Sw door middel van de methode van Hantush-Biershenk SwiQ versus Q, bepaling van C, B en s mbv de methode van Hantush-Bierschenk Verlaging in functie van het debiet na 6 min pompen Figuur 1: Bepaling van de transmissiviteit mbv de methode van Eden-Hazei Figuur 11: Bepaling van de verlaging m bv de methode van Eden-Hazei Figuur 12: Verlaging in de pompput na een willekeurige tijd ifv het debiet (Eden Hazel) Figuur 13: Bepaling van de transmissiviteit m bv de methode van Birsoy-Summers Figuur 14: Voorstel voor de plaats van de bijkomende pompputten Lijst van tabellen Tabel!: Tabel2: Tabel3: Tabel4: Pompdebieten en eindverlaging van elke stap Onttrokken debiet versus invloedstraal Transmissiviteit van het Quartair te Staden aan de hand van de methode Eden Hazei en de methode van Birsoy-Summers Analyseresultaten van het ondiepe grondwater Lijst van bijlagen Bijlage 1: Boorstaten
Augusllls 98 1 Ondiep grondwater Staden 1 NLEDNG Naar aanleiding van de resultaten van de eerste fase van het rapport grondwaterwinningsmogelijkheden in de ondiepe watervoerende lagen ter hoogte van de NV te Staden is één proefboring uitgevoerd Op het terrein bevindt zich één ondiepe watervoerende laag die in aanmerking komt voor een mogelijke winning Het betreft het Quartair en de Formatie van Tielt die voorkomen op een diepte van tot ca 18 m onder het maaiveld Aan de hand van de proefboring is de lithologie en het haalbare debiet ingeschat Deze proefboring was voorzien tot een diepte van ongeveer 2 m Dit rapport bevat de uitwerking van de tweede fase Het rapport is als volgt opgevat: ligging terreinwerkzaamheden; boorgatmetingen; geologische opbouw; grondwaterwinningmogelijkheden; grondwaterkwaliteit; besluit RUG-Laboratori11m voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT (]): 9/2644647; F: 9/2644988 TGO 98112 (fase 2)
Augustur98 2 Ondiep grondwater Staden 2 LG GNG De ligging van het te onderzoeken terrein is weergegeven op figuur 1 Het ligt op ca 2,5 km ten noordoosten van de dorpskern van Westrozebeke in de Voermanstraat, op ca +3 1 Het is gelegen in de Zandleemstreek J F 2 4m Figuur 1: Ligging van het studiegebied met aanduiding van de boringen (uittreksel van de topografische kaart 2/7 Staden, schaal 1/1 (2 d e uitgave, 1982) van hetng ) 1 Alle peilen in dit verslag zijn aangegeven in meters tov het referentievlak van de TAW, de Tweede Algemene Waterpassing van het NG RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie KrijgJlaan281-B-9 GENT(]); 9/26446 47; F: 9/26449 88 TGO 98112 (fase2)
Augustus98 3 Ondiep grondwater Staden 3 TERRENWERKZAAMHEDEN Op het terrein van is één spoelboring uitgevoerd door het LTGH n het open boorgat zijn geofysische boorgatmetingen uitgevoerd ;naderhand is één filter geplaatst De ligging van de boring is voorgesteld op figuur 1 De coördinaten en andere technische gegevens van de boring en filter zijn samen met de boorstaat terug te vinden in bijlage 1 Aan de hand van de inventarisatie tijdens de eerste fase, werd de diepte van de boring geraamd De werkelijke diepte van de boring is bepaald op het terrein Er werd getracht om minstens 1 m in kleisubstraat te boren Daartoe werd het aangeboorde materiaal onderzocht Op 2 mei 1989 werd de spoelboring SB geboord tot een diepte van 15 m Enkel bovenaan zijn watervoerende sedimenten opgemerkt Gezien de geologie van het studiegebied was het niet relevant tot een grotere diepte te boren De lengte en de diepte van de filter werden bepaald door de hydrageologische opbouw van het grondwaterreservoir (hoofdstuk 4) De diameter van de filter en van de peilbuis bedraagt 125 mm Het filterelement werd omstort met gecalibreerd zand (,7-1,25 mm) en bovenaan afgesloten door een kleistop om doorsijpelen van water langsheen het boorgat te vermijden De boorstaten zijn weergegeven in bijlage 1 Naast de lithologie zijn de technische gegevens van de boring en de peilbuis hierin opgenomen RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT: 912644647; F: 912644988 TGO 98112 (fase 2)
Augustus98 4 Ondiep grondwater Staden 4 BOORG AT METNG EN Teneinde de lithologie beter te onderkennen zijn geofysische boorgatmetingen uitgevoerd Deze gebeurden in open boorgat nadat alle boorstangen uit het boorgat verwijderd waren De resistiviteit (watertemperatuur ca 11 C) werd volgens de lange normaal (LN) en de korte normaal (SN) opstelling gemeten Deze verschaffen informatie over de lithologie en de waterkwaliteit De sonde werd manueel in het open boorgat neergelaten en om de 25 cm werd een resistiviteitsmeting uitgevoerd De waarden zijn uitgezet in functie van de diepte (Fig 2) De boorgatmetingen werden samen met de boorbeschrijvingen op het terrein aangewend bij de interpretatie van de geologische en de hydrogeologische opbouw van het reservoir Uit de boorgatmetingen bleek dat de hoogste resistiviteit voorkomt op een diepte van 8 tot 1,5 m, wat kan wijzen op de aanwezigheid van zandig materiaal Vanaf deze diepte daalt de resistiviteit geleidelijk ndien de boorgatmeting vergeleken wordt met de boorstaat kan vastgesteld worden dat op een diepte van 7, 7 tot 1,5 m fijn zand waargenomen werd De filter werd op een diepte van 8,5 tot 11 m geplaatst RUG-Laboratorlrtm voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281-B-9 GENT (]): 912644647; F: 9/2644988 TGO 98112 (fa se 2)
PROJECT NR: TG98/12 UNVERSTET GENT LABORATORUM VOOR TOEGEPASTE GEOLOGE BOORGATMETNG SBl BORNG NR: DATUM SB 2/5/98 EN HYDROCEOLOClE PrefDrWD BreYak GEMEENTE Staden Dtoph Poll ll (o TAW 5-5 PUNTWEERSTAND PWC----) RESSTVTET LN ( --)/SN(----) - --- ----,/( ' ' ', ' ( / 1-1 ' ' ' fd /---V / / 15 1 2 3 4 5 ahmm CLN/SN> Figuur 2: Boorgatmetingen in SBl
Augu:hu 98 Fa:e2 6 Ondiep grondwater Staden Horafton 5 GEOLOG SCHE BOUW De bouw van de ondergrond wordt geïllustreerd aan de hand van de boorstaat en de boorgatmetingen De lithologische beschrijving en stratigrafische interpretatie zijn opgenomen in bijlage Uit de boorstaten blijkt dat onder het aangevoerd materiaal (met een dikte van 1,6 m) quartaire afzettingen voorkomen De dikte ervan bedraagt 1,1 m; ze bestaan voornamelijk uit lemig zand tot zandige leem Deze quartaire afzettingen rusten op tertiaire lagen De top van de tertiaire afzetting wordt gevormd door de Formatie van Tielt Deze bestaat uit zandige leem tot zandige klei met soms klei- als zandlagen Op een diepte van 2, 7 m tot 4,7 men van 5, tot 6,2 m komen kleilagen voor Vanaf7,7 tot 1,5 m werd visueel fijn zand met glimmers en glauconiet waargenomen De basis van de Formatie van Tielt komt voor op een diepte van 13,2 m De dikte van bedraagt dus 1,5 m De Formatie vantielt rust op de Formatie van Kortrijk Deze formatie bestaat uit grijze klei De dikte ervan werd niet bepaald RUG -Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT aj: 9/2644647; F: 9/2644988 TGO 98112 (fa se 2)
Ar1gustus 98 7 Ondiep grondwater Staden 6 GRON DWATERWNNNGSMOG ELJKHEDEN 61 Al gemeen Om een eerste raming van het maximaal debiet van de put in te schatten werd op 9 juni 998 gedurende 6 minuten het grondwater met verschillende debieten opgepompt De dompelpomp werd in de pompput boven de filter gehangen, op een diepte van ca 8,3 m onder het maaiveld Het grondwaterpeil stond op een diepte van ca 1,2 m onder het maaiveld Het debiet wordt geleidelijk verhoogd en de veroorzaakte peildalingen werden opgemeten Hieruit bleek dat met een debiet van 1,2 1/h het grondwaterpeil daalde tot 8,2 m na één uur pompen Om de putproef uit te voeren dient het maximaal debiet niet groter te zijn dan de,2 Vh zodat gedurende één uur aan een constant debiet gepompt kan worden Vervolgens werd op 25 juni 998 een stapsgewijze putproef uitgevoerd Voor vier verschillende pompdebieten Qi (m3/h) werd na één uur pompen met constant debiet de overeenkomstige eindverlaging Si (m) bepaald Gedurende de proef werd de waterstand in de pompput om de seconden automatisch opgemeten Het pompdebiet werd afgeleid uit de totale hoeveelheid opgepompt water tijdens de betreffende stap (gemeten met debietmeter) en uit de duur van de stap (ca 36 seconden) De vier pompfasen werden zonder rustfase onmiddellijk na elkaar uitgevoerd De pompdebieten en de overeenkomstige verlaging na 6 minuten pompen zij in onderstaande tabel weergegeven Tabel l: Pompdebieten en eindverl aging van el ke stap Stap Debiet in m'/ h 1, 322 2,555 3,792 4 1,62 Verl agin g in m 1,911 3,288 4,732 6,218 De waargenomen verlaging gedurende de vier stappen zijn in figuur 3 aangegeven 62 Specifieke putcapaciteit De putproef laat toe de specifieke putcapaciteit, Q/s in m'/h per m verlaging, te bepalen na één uur pompen Het grafisch verband Q/s geeft de karakteristieke putcurve voor de winnigsput (Fig 4) De specifieke capaciteit (Q/s) bedraagt,16969 rol/h per m verlaging in het geteste debietsbereik: tot,62 m3/h Voor elk willekeurig debiet binnen dit bereik is nu de overeenkomstige verlaging gekend na 6 minuten pompen De Q/s waarde geldt na 6 minuten pompen en kan niet a-priori worden geëxtrapoleerd naar langere pomptijden en/of grotere pompdebieten De verlagingen die optreden na 6 minuten pompen voor de verschillende debieten wijzen erop dat de winningsput minstens een debiet van 1,62 m3/h kan leveren RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT 912644647; F: 912644988 TGO 98112 (fase 2}
Augustus 98 "",, 8 Ondiep grondwater Staden 8 (èl - "" : -= E= tf') c = "-1 8 1'-: 1:'< - N Q = "-1 -:> "", Q = ;: 8 M "-1 C"4, (w) 3u!3urJaA, Q '- Figuur3 : Meetwaarden stapsgewijze putproef RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT: 9/2644647; F: 91264 4988 TGO 98/12 (fa se 2)
Augustus 98 9 Ondiep grondwater Staden Horaftast 1- ::> '<t, E 5 Cl) = "ëh ::1 ;::: <'! - ó ::> ei ei ó l(few u 1a!q:la Figuur 4: Karakteristieke putcurve RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT aj: 9/2644647; F: 9/2644988 TGO 98112 (fa:re 2)
Augustus 9 8 JO Ondiep grondwater Staden 63 nterpretatie van de stapsgewijze pompproef 63 1 De methode van Hantush-Bierschenk De methode van Hantush-Bierschenk laat toe de coëfficiënt van het lineair aquifer- en putverlies en van het niet-lineair putverlies te bepalen; hiermee wordt een uitdrukking bekomen voor de verlaging in de pompput in functie van het debiet na een bepaalde tijd (6 t) Het lineair aquiferverlies is de verlaging in het laminair gedeelte van de watervoerende laag Lineaire putverliezen zijn de verlagingen veroorzaakt door de boring en de afwerking van de put De niet-lineaire putverliezen zijn de verlagingen veroorzaakt door wrijving in de put en in de onmiddellijke nabijheid van de put (turbulente stroming) De verlaging in de pompput wordt volgens Jacob gegeven door: Met: B: de coëfficiënt voor het lineair put- en aquiferverlies; C: de coëfficiënt voor het niet-lineair putverlies; P: een constante = 2; Q: het pompdebiet; 5w: de verlaging in de pompput De methode van Hantush-Bierschenk geeft de coëfficiënten voor het putverlies "de parameters B en C" in het geval dat P gelijk is aan 2 Door deze waarden in de hogere formule in te voeren krijgt men de verlaging in de pompput in functie van het debiet op welbepaalde tijd (A t) Hiervoor wordt de waargenomen verlaging in de pompput semilogaritmisch uitgezet tov de tijd De Sw(n), dit is de verlaging toe te schrijven aan de betreffende stap n, wordt gegeven door het verschil tussen de verlaging op het einde van de voorgaande stap en de verlaging na een tijd delta t in de huidige stap een De punten van de grafiek van Sw(n/Qn versus Qn (n = stap) liggen op een rechte; de helling van de best passende rechte geeft de coëfficiënt voor het niet lineair putverlies (C); de snijding van de rechte met de verticale as geeft de coëfficiënt voor het lineair putverlies (B) Figuren 5 en 6 geven de verlaging voor een aantal geselecteerde tijden ifv de tijd lineair en semi-logaritmisch weer Figuur 7 geeft de Hantush-Bierschenk curve met aanduiding van de waarden voor Sw Figuur 8 geeft de grafie van Sw(nYQ<n> voor de vier stappen De tóepassing van de methode van Hantush-Bierschenk op de stapsgewijze putproef geeft de volgende resultaten: B = 2534 d!m2 (coëfficiënt lineair putverlies) C = -776 d2/m5 (coëfficiënt niet-lineair putverlies) RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie TGO 98112 (fase 2) Krijg:t/Jan 281 -B-9 GENT 9/2644647; F: 9 /26449:88
Augustus 98 Fase] <: a a!! Cl 'ij!: E <: 'E < Jl Ondiep grondll'ater Staden + + + + + + + +++++++++++++l llltllllfll'l" ++++, co 'ë 3 :J 1: D ll :li =' D f U 1: - <:!! (/) ",g "!! E!o Cl::C, C- J:,o3:<:Ê Q -ê!! :J: e ::: àl o e ::J z t; D ï D Figuur 5 : Verlagingen gemeten tijdens de stapsgewijze putproef RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT: 912644647; F: 912644988 - TGO 98112 (fa se 2)
Augustus 98 Fase2 'á:&; 5i+ + + + + + +++++++++++++++ 111 ++ g3: ;2 J l 12 Ondiep grondwater Staden B CD E i= o, 9 Hora_frost + + + lll c -; c g" ]!!Ul!l!"ln -g_g e cd!! O ca"uocê + + + + + + + + + i J: E R CD :::: ;; CD a E " z "M "Er Figuur 6: Semi-logaritmische weergave van de verlaging in functie van de tijd RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT(]): 912644647: F: 9 /2644988 TGO 98112 (fase 2)
Augustus 98 13 Ondiep grondwater Staden Horajjost <: o<>, = ê!! c k i E!!! l --- j E ;)!; s!1! -- "! ---- llle al i, - ï i----l cj & " ' Figuur 7: 1n e - e " - <: N' g 2 N Cl - 8' m Cl u!!:: ct c; c; " l!!!"" mw - - z! h ; c i!! E!oE l!l:ro o :t-co3:-=ê Bepaling van Sw door middel van de met RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT(]): 912644647; F: 912644988 TGO 98/12 (fase 2)
Augustus98-5;; e:lil (!) i i -1 14 Ondiep grondwater Staden - i e f a,a r-o m,_ - '; 1 ê E rsc: g: lt) ' :t: S!N itj >ëii :: ' -m! a - z e "<"" "CCJ, "CJC""f t!!oe!! ;; a E 1: :; :fi, o:: ' c"!!,e ë; i =, 8' -9-o -" e "1111 =2-a to b <JUl "ûè'sc:: E q l; C! ;s l!!!! 5 c, M - U')QODOOQ) lij 11) lt) _, 1e n,,,,, og,g:g,,_,_:g:i!:g5!,,,,," o8onooc"ncunooooo "1, % 11)tn1l)11)1t) NNNNNNNNNN---------- ---------<DC»C2C:O,,CDCCtC1 -t?("jnn_w'lo e e j E i ':2 E o s:i! :6' e- c a o <1), Figuur 8: sw/q versus Q, bepaling van C, B en s mblv de methode van Hantush Bierschenk RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281-B-9 GENT(]): 912644647; F: 912644988 roo 98112(/ase 2)
Augustus 98 15 Ondiep grondwater Staden De verlaging i f v het debiet (Q in m3/d) na 6 minuten pompen wordt gegeven door de betrekking s =,2534 Q + (-776) Q 2 Uit hogere formule kan de verlaging in de pompput berekend worden voor elk willekeurig debiet na 6 minuten pompen De resultaten kunnen niet a- priori doorgetrokken worden voor langere pomptij den Figuur 9 geeft het grafisch verband tussen s en Q na 6 minuten pompen De curve geldt na 6 minuten pompen en kan niet a- priori worden geëxtrapoleerd naar langere pomptij den Uit de volgens Hantush- Bierschenk berekende verlagingen die optreden na 6 minuten pompen kan worden afgeleid dat het te realiseren windebiet, rekening houdend met een aangewezen maximaal toegelaten afpomping van 7, 1 m onder het maaiveld, maximaal 31 m3/d (ca 1,3 m3/h) bedraagt Na één uur pompen met een debiet van ca 1,3 m3/h wordt de toegelaten verlaging (afpomping tot aan de top van de filter) reeds bereikt Dit komt nagenoeg overeen met de waarnemingen tijdens de puttest Tijdens de puttest daalde het peil bij een debiet van 1,2 m3/h tot 8,2 m RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT 912644647; F: 9/2644988 TGO 98/12 (fase 2)
Augustus 98 16 Ondiep grondwater Staden """ 1 -= ;:;-- e = - - ::i -= -- - -- - :>, ('< w U! ilu!i11l(jcja ('4 - Figuur 9: Verlaging in functie van het debiet na 6 min pompen RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krtjg:/aan 281 -B-9 GENT a: 9/2644647; F: 912644988 TG 98/12 (fase 2)
Augustus 98 17 Ondiep grondwater Staden 63 2 De methode van Eden-Hazei De methode van Eden-Hazeilaat ons toe de transmissiviteit van de aangepompte laag en de coëfficiënt van het niet- lineair putverlies "C" te bepalen Op basis hiervan kan de verlaging in de pompput op elk tijdstip en voor elk willekeurig debiet ingeschat worden De transmissiviteit is een maat voor het vermogen van een watervoerend pakket om water door te laten Hn wordt gedefinieerd als: Hn = L LQdog( t- t1) Met: Qi: Qi - Qi-1 ti: tijdstip waarop i-de stap begint t: tijdstip sinds start stapsgewijze putproef Voor een test met 4 verschillende pompdebieten wordt H berekend voor n= 1 tot n = 4 De waargenomen verlaging wordt lineair uitgezet t o v Hn met Hn op de x-as en de verlaging op de y-as De best passende rechte voor elk van de vier stappen wordt bepaald rekening houdend met het feit dat de richtingscoëfficiënt de waarde voor de term b bepaald waarmee men de transmissiviteit volgens onderstaande betrekking kan berekenen: waarbij: kd = T: transmissiviteit b = "23 4TCkD Figuur 1 geeft het verband tussen Hn en de verlaging De helling (b- waarde) van de groep van de best passende rechten en de snijpunten van elke rechte met de verticale as zijn op de figuur aangeduid Uit de waarnemingen van de stapsgewijze putproef wordt voor b een waarde van,268 d!m2 afgeleid Dit geeft een transmissiviteit van 6,822 m2jd voor de aangepompte laag De snijpunten van de best passende rechte met de verticale as geeft voor elke stap de waarde voor A; in dit geval van de stapsgewijze putproef is dit respectievelijk 1,54-2,59-3, 7 en 4,8 m Uit de A-waarden wordt de parameter C (coëfficiënt voor het niet- lineair putverlies) bekomen via de volgende betrekking: RUG-Laboratori11m voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT 9/2644647; F: 912644988 TGO 98/12 (fase 2)
Augustus98 18 Ondiep grondwater Staden ""c: 5 c: J: : " "" 1! i! " J: Ë " "" "C " -" -" "" ;; E r!)!i: c l:8 bi $ 1iÖ Z -oêg e ë" r!)j:d o m3:"co3:c:ê e e co q «i 11 11 < < e E 11 11 < < 'è, 'Cl N o ;;! o!!! 'E o - f!, M -co CÏ:Ö t! 8-t ; i ':) ï!l {;}!- Figuur 1: Bepaling van de transmissiviteit mbv de methode van Eden-Hazei RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281-B-9 GENT(]): 912644647; F: 912644988 TGO 98112 (fase 2)
Augustus98 19 Ondiep grondwater Staden A/Q wordt uitgezet tov Q voor de verschillende stappen; de helling van de best passende rechte door de vier punten geeft C, de snijding met de verticale as geeft A Figuur 11 geeft het verband tussen Q en A(nfQ<n> De grafiek geeft voor C een waarde van -5264 d2/m5 en voor a een waarde van,226 d/m2 De verlaging in de pompput in functie van het debiet na een willekeurige tijd t wordt gegeven door onderstaande betrekking: s =(a + blog(t))q + CQ2 Met de bekomen waarden voor a, b, en C wordt de vergelijking herleidt tot: s = (,226 +,2683log(t))Q +,226Q2 Figuur 12 geeft de verlaging in de pompput in functie van de tijd voor verschillende pompdebieten Voor een verlaging van 7 m (top filter op mv- 8,5 m; stijghoogte bij rust op mv- 1,4 m) en een pompduur van 2 jaar geeft de grafiek een maximaal debiet van ca 19 m3/d (ca,8 m3/h) ndien continu met dit debiet wordt gepompt, wordt de maximale verlaging na 2 jaar bereikt Dit in de veronderstelling dat in de nabije omgeving in dezelfde watervoerende laag geen winningen aanwezig zijn RUG-Laboratoriwn voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281-8 9 GENT (]): 9/2644647; F: 912644988 TGO 98/12 (fase 2)
::a :J oq t;:: Q (JC 6--' = i;; Q t-< c t-v :s Q, tov:!r t) Grondwaterwinningsmcgelijkheden 25 junl1 998 Eden-Hazei Graph b:l :S Sladen Weil sb1 s Project NumberTGO 9812 (fase 2) tor <:::> t:tl CD 8 195 - Slopeis -5264 d2jm5 '" 19 - ntereepi s 226 dlm2 185 - Transmisslvity s 6622 m2jday 18-175 - JJ' e 1 < An 17-165 - <:::> = Qn 16 i Q () 15 145 - :áil < 14 - CD 155 135 ::1-13 - $ &l 125-12 S!:l s - 115 - (Q 11-15 F1 - ->6 1 -?" 95 - Oó ;c:: 9 - CD 85 - t-v 8 <:::> - 75-3 7-65- - sa 6 - ::r 55-5 - () < 4-35 - 8 ' tt1 45-3 - 25-2 - CD 15-1 - 9 5 - ::r: Drawdown in lhis well is described by the equation: Discharge rate m3/ d/1 s = (226 + 66221og(t)] Q + -5264 '2 where s = well drawdown n meters a= well discharge ra te in cubic meters per day, ;,, a ;:,!;, OQ a :::s 9- g: ;;;,, Q :; :::s
Augustus98 21 Ondiep grondwater Staden J2;gJ2 :o ÈÈÊ'EËË 11 : i! E!ij ööööööö : l - --- --1------,--- ' ' ',, ' ', ' ' ' ' ' s::: e s::: - "C - i= 8 - N en CD (") w U! 5u!6e1JaJ Figuur 12: Verlaging in de pompput na een willekeurige tijd if v het debiet (Eden Bazel) RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281-B-9 GENT: 9/2644647; F: 9/2644988 TGO 98 / 12 (fase 2)
Augusllu98 22 Ondiep grondwater Staden 63 3 De methode van Birsoy-Summ ers Met de betrekking van Birsoy-Summers kan men de transmissiviteit berekenen De methode steunt op de approximatie van Jacob voor de vergelijking Theis Aangezien deze methode enkel voor afgesloten watervoerende lagen geschikt is, zijn de bekomen resultaten een ruwe schatting De specifieke verlaging (s/q in d/m2) wordt lineair uitgezet tov de (gecorrigeerde) tijd De helling van de best passende rechte is bepalend voor de transmissiviteit Volgens Birsoy-Summers wordt de verlaging in de pompput gegeven door: _ 23 Q n l [ ( 225 T) p ( )] - s og n 2 t(n) t - t n 47rkD r S met: Sn: de verlaging in de pompput kd = T: de transmissiviteit Qn: het pompdebiet na de n-de stap r: de afstand tot de waamemingsput S: de bergingscoëfficiënt flt<n>(t-tn):de betrekking voor de gecorrigeerde tijd De waarnemingen worden in dit geval in de pompput uitgevoerd Hierdoor is r gelijk aan de straal van de pompput Door de hoger vermelde formule te delen door Qn krijgt men een uitdrukking voor de specifieke verlaging s/q De waargenomen specifieke verlaging wordt lineair uitgezet tegen de gecorrigeerde tijd (logaritmisch), en de best passende rechte wordt getrokken: Figuur 12 geeft deze curve A (Sn/Q) over 1 tijdsinterval is bepalend voor de transmissiviteit volgens de betrekking: A( ) = 2,3 Q n 47rkD Voor de stapsgewijze putproef geeft dit de volgende resultaten: - helling best passende rechte:,1518 d/(m2log(min)) - s/q voor log(j3) = :,2153 d/m2 - transmissiviteit: 12,6 m2/dag RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281-B-9 GENT(]): 912644647; F: 9/2644988 TGO 98112 (fase 2)
àq' = = ""l Grondwaterwinnlngsmogelljkheden 25 juni 1998 Staden Project Number TGO 98112 (fase 2) lor Sn an d/m2 x1"1 Slopeis 1518 daysl(m2 x log(min) s/q at log (Sela)= is 2153 d/m2 EquaUon lor!he best fit line: s/q (d/m2) = 15181og[Beta(minutes)) + 2153 Birsoy-Summers Graph Wellsb1 2 r 1e-6 Transmlsslvtty s 126 m2/day Beta = 6552e-15 minutes at s/q = Storativity s 2551e-15 1e-5 1e-4 1 1 1 1 Adjusled Time (Beta) mlnutes Current Step s 4 of 5
Artgustlts 98 24 Ondiep grondwater Staden 63 4 Berekende invl oedstraal Om de invloedstraal te berekenen in de freatisch watervoerende laag dient men rekening te houden met de neerslag, de doorlatendheid van de watervoerende laag, de berging, de dikte van de watervoerende laag, de transmissiviteit en de duur van de winning, de oppervlaktewaters, Door deze verschillende parameters in rekening te brengen, bekomt men een omvangrijke formule Aangezien men voor enkele hydraulische parameters slechts over benaderde waarden beschikt, wordt in hetgeen volgt aan de hand van een eenvoudige redenering de invloedstraal van de winning berekend op een tijdstip t is oneindig De gemiddelde jaarlijkse neerslag in de streek bedraagt ongeveer 78 mm Het verschil tussen de bruto neerslag en de evapotranspiratie geeft de infiltratie (ca 28 rnrnlj) De invloedstraal kan als volgt berekend worden: Waarin: Q: onttrokken debiet per jaar (m3/j) 1: gemiddelde jaarlijkse infiltratie (mij) R: invloedsstraai in m Q/ = oppervlakte van de bemaling Oppervlakte van de bemaling = 1t R2 ndien de invloedstraal berekend wordt voor een debiet van,8 m3/h bekomt men: 78ml/ j oppervlakte = = 2528,6 m2,28 mij oppervlakte = 1r R2 R= 2528,6 m2 3,14 R= 89,3 m Hieruit volgt dus dat de invloedstraal bij een onttrokken debiet van ca 19 m3/d ongeveer 89,3 m bedraagt Onderstaande tabel geeft een overzicht van de invloedstraal versus het onttrokken debiet indien aangenomen wordt dat een evenwichtssituatie bereikt is RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 28/ -B-9 GENT(]): 912644647; F: 912644988 TGO 98/12 (fase 2)
Ar1gz1stus 98 25 Ondiep grondwater Staden Horafost Tabel 2: Onttrokken debiet versus invloedstraal Onttrokken debiet (m3/d) 1 15 2 25 3 nvloedstraal (m) ±64 ±79 ± 91 ± 11 ± 111 RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en HydrogUJlogie Krijgslaan 281-B-9 GENT 912644647; F: 912644988 TGO 98112 (fase2)
Augusntr98 Fare2 26 Ondiep grondwater Staden 63 5 Besluit De stapsgewijze putproef op de winningsput SB in op de terreinen van te Staden leverde een specifieke putcapaciteit van,16939 m3/h per m verlaging op in het geteste debietsbereik van tot 1,62 m3/h Dit betekent dat men voor elke m3 water die men per uur uit de put wenst op te pompen het waterpeil in de pompput met ca 5,935 m zal doen dalen De specifieke putcapaciteit kan niet a-priori doorgetrokken worden voor langere pomptijden (langer dan uur) en hogere pompdebieten ( buiten het geteste bereik) De transmissiviteit van de aangepompte laag werd bepaald met de methode van Eden-Hazei en met de methode van Birsoy-Summers Tabel 3 : Traosmissiviteit van het Quartair te Stadeo aan de hand van de methode Eden-Hazei en de methode van Birsoy-Summ ers Methode Transmissiviteit in mztd Eden-Hazei 6,822 Birsoy-Summers 2,6 Volgens Haritush-Bierschenk wordt de maximale verlaging na 6 minuten bereikt bij een pompdebiet van ca,3 m3/h Aan de hand van de methode van Eden-Hazei werd berekend dat men gedurende 2 jaar met een maximaal debiet van,8 m3/h (ca 9 m3/d) moet pompen opdat het grondwaterpeil daalt tot de top van de filter ndien continu met een debiet van,8 m3/h wordt gepompt zal de invloedstraal ongeveer 89 m bedragen Bij deze berekening werd geen rekening gehouden met de aanwezigheid van andere ondiepe winningen en oppervlaktewater Om een groter debiet te kunnen onttrekken, zonder de watervoerende laag te belasten, kunnen vier bijkomende pompputten geplaatst worden De filter dient in dezelfde watervoerende laag (fijn zand) te zitten als SB en de pompput dient op dezelfde wijze afgewerkt te worden Een voorstel van de ligging van de pompputten is terug te vinden op figuur 4 ndien uit de drie pompputten een debiet van, 7 m3/h wordt onttrokken, zal de invloed op de omgeving gering Zljn RUG-Laboratori11m voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krtjgrlaan281-B-9 GENT Q): 9/2644647; F: 912644988 TGO 98112 (fase 2)
Augustus 98 27 Ondiep grondwater Staden N ' * r- ' ' ' : i 2i (1 " () : l= / FR_PSJ j tj- -:- 17:::, :HQo; : :-- _( - " - - - Legende ieuwe peilput * voorstel bijkomende pompput " p i 1 c=:::====---- Figuur 14: Voor stel voor de plaats van de bijkomende pompputten RUG-Laboratorium voar Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281-B-9 GENT aj: 9 /264 4 647; F: 9 12644988 TGO 98/12 (fase 2)
Augustus 98 Fase 2 28 Ondiep grondwater Staden 7 GROND WA TERKW ALlTElT 71 Monste rname en analyse Vooraleer grondwatermonsters te nemen is op 29 mei 1998 de peilput schoongeblazen Het doel was het spoelwater uit de put te blazen Het peil van het grondwater komt voor op 1,3 m onder het maaiveld Uit de put SB 1 werd op 19 juni 1998 een grondwatermonster genomen en vervolgens in het laboratorium geanalyseerd De grondwaterbemonstering gebeurde met een dompelpomp nadat het volume water, aanwezig in de peilbuis een voldoende aantal keren was uitgepompt De eigenlijke monstername vond plaats wanneer de geleidbaarheid en de ph van het opgepompte water niet meer veranderden Op het terrein werden de volgende parameters bepaald: - temperatuur (lucht en grondwater) - ph - geleidbaarheid - redoxpotentiaal De nodige conserveringsmiddelen werden ter plaatse toegediend n het laboratorium werden de concentraties gemeten van verschillende kationen en anionen ter bepaling van de ionenbalans Al ge mee n TA TAC ph Redoxpotentiaal Katione n Na+ K+ Ca 2+ Mg 2+ Fe tot Mn 2+ NH4 + Anione n sol er No3 NO:z HC3- C3:z Pol RUG -Laboratorium wor Toegepaste Geologie en HydrogeologiB Krijg :slaan 281 -B-9 GENT al: 9 /264 464 7: F: 91264 49 _ 88 TGO 98/J 2 (fa se 2)
Augustlls98 29 Ondiep grondwater Staden 72 Grondwaterkwaliteit Bespreking van de analyseresultaten Aan de hand van de classificatie van Stuyfzand werd het type van het grondwater bepaald Het grondwater onttrokken aan de peilbuis is hard en zoet Tabel 4: Analyseresultaten van het ondiepe grondwater ph Parameter Eenheid Gemeten Vlarem Waarde Richtnorm MTC Veldwaarneminge n Geleidbaarheid Temperatuur Lucht Water TA TAC 11S/cm o e o e Laboratoriumresultaten Geleidbaarheid Redoxpotentiaal Totale hardheid ph Na+ é Ca2+ M(+ Fe (Fe2) Mn2+ NH/ er sol- No3- N 2 - HCOi col- PO/-!Cgcnae: op op 11S/cm mv mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 mg/1 Ml"-: - CCO<>:UUUC t:ursif eversebrijding """ de richtnorm VET: OVerschrijding """ de MTC 6,9 6,5 x 8,5 522 4 27, 12,9 11,6 489 4 157 57,47 6,51 6,5 x 8,5 38, 3 2 9,2 1 5,41 1 7,6 3 4,,5,31,2,16,5 56, 1 25 55, 3 25 3,6 25,2 141,52 -,97,4 De meetfout op de analysen bedraagt niet meer dan,33% - - 15 12-5,2,5,5-25 5,1-5 Aan de hand van de analyseresultaten kan besloten worden dat de maximaal toegelaten concentratie voor Fe (tc:a) ' Mn 2+, en N2- overschreden zijn Voor de parameters geleidbaarheid, Na +, NH/, er, POl en S4 2 - wordt de richtnorm overschreden RUG-Laboratori11m voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgsloan281 -B-9 GENT aj: 9/26 4 46 47; F: 9/26449 88 TGO 98/12 (fase 2)
A11gustus 98 3 Ondiep grondwater Staden 8 BESLillT Aan de hand van de boorstaat en de boorgatmetingen uitgevoerd op het terrein van NV werden de geologische en hydrogeologische opbouw van de ondiepe ondergrond nagegaan Onder het aangevoerde materiaal (ca 1,6 m dik) werden twee geologische eenheden aangeboord: een quartaire afzetting en een tertiaire afzetting Het Quartair bestaat uit lemig zand tot zandige leem De dikte van het Quartair bedraagt 1,1 m Onder het Quartair treft men tertiaire afzettingen aan De eerste tertiaire afzetting is de Formatie van Tielt Deze formatie bestaat uit zandige leem tot zandige klei waarin zowel kleials zandlagen kunnen voorkomen Deze formatie is 1,5 m dik De Formatie van Tielt rust op de Formatie van Kortrijk De formatie van Kortrijk is een slecht doorlatende laag en bestaat uit grijze klei n het boorgat werd een filter in het meest doorlatende deel van de Formatie van Tielt geplaatst De filterlengte bedraagt 2,5 m en komt voor ter hoogte van de zandlaag op een diepte van 8,5 tot 11 m Op 25 juni werd een stapsgewijze putproef uitgevoerd op de put De gegevens werden volgens verschillende methoden geïnterpreteerd Hieruit bleek dat de specifieke putcapaciteit gelijk is aan,16969 m3/h per m verlaging in het geteste debietsbereik van tot 1,62 m3/h Dit wil zeggen dat men voor elke m3 water die men per uur uit de put wenst op te pompen het waterpeil in de pompput met ca 5,9 m zal doen dalen De specifieke putcapaciteit kan niet a-priori doorgetrokken worden voor langere pomptijden (langer dan 1 uur) en hogere pompdebieten ( buiten het geteste bereik) Volgens de methode van Hantush-Bierschenk wordt de maximale verlaging (7 m) na 6 minuten bereikt bij een pompdebiet van ca 1,3 m3/h Aan de hand van de methode van Eden-Hazei werd berekend dat men gedurende 2 jaar met een maximaal debiet van ca,8 m3/h (ca 19 m3/d) moet pompen opdat het grondwaterpeil daalt tot de top van de filter Rekening houdend met de analyseresultaten kan gesteld worden dat het onttrokken water hard en zoet is De analyseresultaten tonen aan dat: de maximaal toegelaten concentratie voor Fe(trx), Mn 2 +, en N 2 - overschreden zijn; de richtnorm overschreden wordt voor de parameters geleidbaarheid, Na+, NH/, Cr, Pol en Sol- Het grondwater dient waarschijnlijk aan voorafgaande behandelingen onderworpen te worden indien het als proceswater gebruikt wordt Er kan besloten worden dat ter hoogte van het studiegebied het grondwaterreservoir in het de Formatie van Tielt geschikt is voor een beperkte waterwinning Door vier bijkomende pompputten, op voldoende afstand van elkaar te plaatsen en in dezelfde watervoerende laag af te werken kan een debiet van, 7 m3/h in elke pompput onttrokken worden RUG-Laboratori11m voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT: 9/264 4647; F: 9/2644988 TGO 98112 (fase 2)
Augustus98 31 Ondiep grondwater Staden Gezien de kwaliteit van het water dient het waarschijnlijk behandeld of gemengd te worden vooraleer het in productie kan genomen worden RUG -Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeowgie Krijgslaan 28 1 -B-9 GENT (]): 9/264 464 7: F: 9/26449 : 88 TGO 98/12 (fase 2)
Augushu98 32 Ondiep grondwater Staden LTERATUURLJST KRUSEMAN, GP & DE RDDER, NA (1994) Analysis and Evaluation of Pumping Test Data (second edition) Wageningen, nternational nstitute for Land Rectamation and mprovement, 377p RUG-Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Krijgslaan 281 -B-9 GENT (]): 9/2 64464 7; F: 9/2644988 TGO 981 12 (fase 2)
BJLAGE Boorstaten
8 Laboratorium voor Toegepaste Geologie en Hydrogeologie Universiteit Gent - Prof Dr W De Breuck Krijgslaan 281 - B-9 Gent tel: 912644647 fax: 912644988 PROJECT: GrondwaterwinningsmogeliJ"kheden PROJECT No: TGO 98112 (fase 2) Opdrachtgever: Date: 2 mei 1998 Boring: SB1 Krt: 2n Staden Boorsysteem/-tocstel: SPOBO 2: gespoeld Boormcester: RB Maaiveld: ca +27,5 (m TAW) Top peilbuis:? Geofysische boorgatmetingen: manueel: LN en SN Plaats: Staden X: 56 -Y: 18278 Boorploeg: RB/EP/KM Grondbeschrijving door: KM Einddiepte: 15 m -mv Type: filterput Boorwijze Diameter boring Diepte onder Doel in mm mv in m Gespoeld 22-15, boorgatmeting, uitbouw totpeilbuis, putproef Diepte Lengte Diam Materiaal van - tot m diepte in m in mm Stijgbuis, -8,5 8,5 125 PVC Filter 8,5-11, 2,5 125 PVC Pilteromstorting 15, -8,25 6,75 Gecal zand 6,5-1,1 5,4,75 -,,75 Stop 8,25-6,5 1,75 kleistop 1,1 -,75,35 Afwerking PVC-buizen ca 2 cm boven het maaiveld, afgesloten met dop Kenmerken zaagsnede,3 mm,7-1,25mm compactonit Diepte (in m - mv) Grondbeschrijving Van tot, 1,6 Aangevoerd materiaal 1,6 2, Grijs lemig zand 2, 2,7 Okerbeige zandige leem 2,7 4,7 Lichtgrijze slappe klei 4,7 5, Grijs lemig zand afgewisseld met zandige klei 5, 5,7 Harde grijze klei 5,7 6,2 Slappe klei 6,2 7,4 Zandige klei, gehalte aan zand neemt toe met de diepte, glimmers, dun kleilaagje op 7,3 m 7,4 7,7 Grijze zandige leem, glauconiet,_glimmers 7,7 1,5 Fijn zand, glimmers, glauconiet 1,5 11,7 Grijze zandige leem, dunne zandlensjes, glimm ers, glauconiet 11,7 13,2 Kleüg leem, kleigehalte neemt toe met de diepte 13,2 15, Harde vaste grijze klei, glimmers, glauconiet 15, Einde boring nterpretatie Quartair Qu artair Quartair Formatie van Tielt Formatie van Tielt Formatie van Tielt Formatie van Tielt Formatie van Tielt Formatie van Tielt Formatie van Tielt Formatie van Tielt Formatie van Tielt Formatie van Kortriik Formatie van Kortrijk nterpretatie (diepte in m):, - 1,6 m: Aangevulde en vergraven gronden 1,6-2,7 m: Quartair 2,7-13,2 m: Formatievan Tielt 13,2 - einde boring: Formatie van Kortrijk