Onttrekken grondwater, verstopping van onttrekkings- en infiltratiemiddelen, hydrologische en fysische oorzaken

Hydrologische en fysische aspecten van onttrekkings- en infiltratiemiddelen zijn gerelateerd aan de hydraulische weerstand van de ondergrond en de injectiedruk van het systeem. De belangrijkste aspecten zijn:

1. primaire doorlatendheid;
2. kleizwelling en kleidispersie;
3. colloïdale verstopping;
4. ontstaan van gasbellen.

De primaire doorlatendheid is bepalend voor de kritische snelheid van het water op de boorgatwand en vervolgens voor de uiteindelijke capaciteit van een put. De doorlatendheid van de ondergrond kan direct worden bepaald met verschillende in situ methoden (zoals pompproeven) en laboratoriummethoden (zoals korrelgrootte-analyse). Voor een indirecte schatting kan ook gebruik worden gemaakt van geofysische methoden.

Kleizwelling en kleidispersie zijn processen die optreden als gevolg van de kationuitwisselingsreacties. Kleizwelling reduceert de poriëngrootte en kleidispersie veroorzaakt verstopping van de poriën. De risico's van zwelling en dispersie kunnen worden voorspeld op basis van het 'exchangeable sodium percentage' (ESP), dat wordt berekend via chemische analyses van grondmonsters en/of watermonsters.

De colloïdale verstopping hangt af van de hoeveelheid zwevende stof in het water. De snelheid van verstopping door deeltjes neemt kwadratisch toe met het debiet. Het verstoppingsrisico, dat wordt veroorzaakt door zwevende deeltjes, wordt bepaald met de membraanfilterindex (MFI).

Gasbellen kunnen ontstaan door de vrije val van het water in de put, lekken in de leidingen of oververzadiging van gas door drukdaling of verwarming. Metingen van de gasspanning in het water en bepaling van de gasconcentraties in onttrokken grondwater kunnen indicaties geven voor de mogelijke vorming van gasbellen.

In tabel 1 staat een samenvattend overzicht van de mogelijke maatregelen bij verstopping als gevolg van hydrologische en fysische oorzaken.

Tabel 1 Oorzaak van verstopping en te nemen maatregel (hydrologische en fysische aspecten)

1) Als onderhoud van de normale exploitatie het periodiek (dagelijks of wekelijks) kortdurend schoonpompen van de infiltratie of retourput met een vaste onderwaterpomp. Doel is om kleine vast deeltjes te verwijderen uit de directe omgeving van de filterspleten.

BTS PROJECT PUTVERSTOPPING

Binnen het BTS-project Putverstopping is onderzoek gedaan naar verstoppingsgevoeligheid door deeltjes. Het onderzoek naar de aanwezigheid van deeltjes had tot doel om a. een betrouwbare meetmethode te ontwikkelen voor veldonderzoek, b. een relatie te vinden tussen deeltjes en geologie (lithologie), c. een relatie te vinden tussen de concentratie deeltjes en het vóórkomen van putverstopping en d. de relatie tussen onttrekkingsnelheid in het pakket en deeltjesconcentratie verder te onderzoeken.

Conclusies uit het BTS-project Putverstopping

Door het onderzoek naar de relatie tussen het optreden van mechanische verstopping en de hoeveelheid zwevend materiaal in het grondwater is meer inzicht gekregen in het mechanische verstoppingsproces. De belangrijkste relaties in dit onderzoek zijn:

• Er is een betrouwbare meetmethode ontwikkeld om snel en eenvoudig deeltjes in opgepompt water te kunnen meten.
• Er is geen relatie gevonden tussen concentratie van deeltjes en de geologische formatie, omdat de formatie naam geen goede variabele is om de relatie tussen geologie en deeltjes te toetsten.
• De meetresultaten tonen aan dat grondwater in niet-verstoppende putten (zeer) lage concentraties deeltjes bevat. De relatie tussen geringe aanwezigheid van deeltjes en niet optreden van putverstopping is hiermee bevestigd.
• Voor verstoppende putten is geen duidelijke relatie tussen deeltjesconcentratie en verstopping gevonden.
• Tussen deeltjesconcentratie in het onttrokken grondwater en de flux op de boorgatwand bestaat een niet-lineair verband. Deze relatie is specifiek voor iedere put en kan gebruikt worden om voor die put een optimaal onttrekkingdebiet vast te stellen door het knikpunt in de curve te bepalen.

Aan verstopping kunnen ook biologische oorzaken ten grondslag liggen of technologische oorzaken. In deze gevallen gelden andere soorten maatregelen ter voorkoming of ter bestrijding ervan. Voor onderzoek naar de mogelijke oorzaken van verstopping kan gebruik worden gemaakt van een specifiek beslisschema. Verstoppingen van onttrekkings- en infiltratiemiddellen kunnen verder worden veroorzaakt door:

- geochemische oorzaken

- biologische oorzaken

- technologische oorzaken

Zie ook de beslisschema’s onderzoek oorzaken naar verstopping.