De pompproeven M168 en M174, gelegen ten zuid-oosten van Zelhem

:

INSTITUUT VOOR CULTUURTECHNIEK EN WA TERHUISHOUDING NOTA 377, d.d. 31 januari 1967

De pompproeven M168 en M174, gelegen ten zuid-oosten van Zelhem

J. J. de Vries

Nota's van het Instituut zijn in principe interne communicatienid-delen, dus geen officil!le publikaties.

Hun inhoud varieert sterk en kan zowel betrekking h,ebben op een eenvoudige weergave van cijferreeksen, als op een concluderende discussie van onderzoeksresultaten. In de meeste gevallen zullen de conèlusies echter van voorlopige aard zijn omdat het onder-zoek nog niet is afgesloten,

Aan gebruikers buiten het Instituut wordt verzocht ze niet in pu-blikaties te vermelden.

Bepaalde nota's komen niet voor verspreiding buiten het Instituut in aanmerking.

Inleiding

Op 26 en 27 september respectievelijk 3 en 4 oktober 1966 zijn ten zuid-oosten van Zelhem, door het Instituut voor Cultuurtechniek en Waterhuishou-ding, in samenwerking met de Provinciale Haterstaat van de provincie Gelder-land, 2 pompproeven uitgevoerd te 11eten M168 en M174,

Hiertoe werden do boringen M217, M168/25 m, M168/75 m, respectievelijk M218, /.1174/22 m,l4174/66 m gezet,

14168/25 m, M168/75 m en de bestaande exploratie-boring M168 werden ten behoeve van de gelijknamige pompproef afgewerkt als waarnemingsput, terwijl M217 voor deze proef als pompput werd ingericht, De waarnemingsputten zijn respectievelijk op 25 m, 75 m en 225 m van de pompput gelegen,

14174/22 m, M174/66 m en de exploratieboring M174 werden als waarnemings-put voor de pompproef M174 afgewerkt, Hierbij werd M218 als pompwaarnemings-put ingericht,

De afstanden van de waarnemingsputten tot de pompput bedragen hier res-pectievelijk 22 m, 66 m en 198 m.

In beide gevallen werd als pompfilter een met glasvlies omwikkeld

spleet-filter van P,V,C, gebruikt met een diameter van 311

(voor lokatie zie fig. 1 ),

Hydra-geologische situatie

Figuur 2 toont de litho-stratigrafische toestand ter plaatse,

In beide profielen bevindt zich vanaf maaiveld tot ca.8 m diepte een pakket matig- tot middel fijn zand, dat behoort tot het dekzand

(zanddilivi-um) daterend uit het Tuboutien,

Daaronder volgt een 17 m dik pakket bestaande uit matig grof, enigszins grindhoudend zand, dat op grond van haar zware-mineraal inhoud tot de forma-tie van Kreftenheye wordt gerekend (jong-pleistoceen Rijn sediment),

De formatie van Kreftenheye gaat naar beneden toe over in het fluvio-glaciaal, dat hier een dikte van 25 m bereikt en bestaat uit matig grove-tot middel grove-, vaak vrij sterk grindhoudende zanden,

Onder M174 vordt het fluvio-glaciaal aan de onderzijde begrensd door de fijne slibhoudende zanden en kleiën van het plioceen, onder M168 echter be-vindt zich tussen het fluvioglaciaal en het plioceen nog een laag van onge-veer 6 m middel grof zand van het oud-pleistoceen,

r

2

-In figuur 2 is eveneens de ligging van de waarnemingsfilters aangege •• ven, Zoals hieruit blijkt is in elke boring zowel een diep als een ondiep waarnemingsfilter aangebracht,

Grondwaterstandswaarnemingen voor en na de pompproev~~

Teneinde een indruk te verkrijgen van de beweging van de grondwater-spiegel onder invloed ven het seizoen tijdens de pompproeven, zijn in de periode van 21 oktober tot en met 7 november grondwaterstandswaarnemingen gedaan in de waarnemingsputten M168, M174 en M152, welke laatste is gelegen op ongeveer 3 km van het onderzochte gebied. Deze waarnemingen zijn in de figuren 3 en 4 als tijd - stijghoogtelijnen van respectievelijk de diepe en ondiepe filters weergegeven.

Uit deze figuren blijkt dat in de periode dat de pompproef M168 werd uitgevoerd er een 'natuurlijke' drainage plaatshad die zich uitte in een grondwaterstandsdaling van ruim 4 cm/etmaal.

In de periode van 3 - 4 november, o.us de periode waarin pompproef M174 plaatshad, bleek er een stijging ven de grondweterspiegel van bijna 2 cm/ etmaal te zijn opgetreden, zonder dat er evenwel neerslag was gevallen,

De oorzaak van deze stijging moet 1marschijnlijk gezocht worden in het feit dat in de voorafgaande nacht, bij ca, 5° vorst, de grondwaterspiegel was gedaald tengevolge van condensatie in de bovengrond.

a, Pompproef M168

---Van 26 oktober 9.20 uur tot 27 oktober 10.12 uur werd met een constant debiet van750m3/etmaal gepompt. De hierdoor optredende potentiaaldalingen zijn respectievelijk voor de diepe en de ondiepe filters weergegeven in de figuren 5 en 6 als tijd - potentiaaleurven. Deze curven zijn gecorrigeerd op de 'natuurlijke' grondwaterspiegeldaling die tijdens de proef optrad,

Aan het einde van de pompproef was ten naaste bij een evenwichtstoastand ingetreden, De hierbij behorende maximale potentiaaldalingen waren als volgt:

(

l·laximaal potentiaaldalingen (gecorrigeerd)

diep ondiep

M168/ 25 rl 9,5 cm

4

cm

M168/ 75 m 5,5 cm 2,5 cm

M168/225 m 3,5 cm 2,8 cm

De verschillen in potentiaaldaling tussen de diepe en de ondiepe fil-ters, alsmede het feit dat het potentiaalveld geen logarithmisch verloop vertoont, duiden erop dat het diepe grondwater zich als semi-spanningswater gedraagt,

Voor dit stationaire stromingsgeval kan de formule van De Glee worden toegepast:

h =-Q-K r

m 21rkD o

lkn.c

hierin is:

h de maximale potentiaaldaling in de waarnemingsfilters in m m

Q het debiet van de pompput in m3 /dag kD de doorlatendheid in m2/dag

r

0

de afstand van ponpput tot waarnemingsput in m de verticale weerstand in dagen

À =

lkD.C

do spreidingalengte

K Besselse functie van de 2e soort, orde nul 0

De grafische oplossing van deze vergelijking is in figuur 7 weergegeven. Hierbij zijn de maximale dalingen in de peilfilters uitgezet togen de af-stand tot de pompput, Do aldus verkregen spanningsverhanglijn is zoveel mo-gelijk passend gelegd op de zogenaamde typecurve van de functie

K

(x),

0

De hierbij optredende verschuiving tussen de horizontale assen is ge-lijk aan

_Q_ 21TkD

4

-De uitkomsten voor pom::>proef M168 zijn:

_9_. = 2,3 • 10- 2 2'1TkD

+ c

=

160 dagen Methode van Thiem

Aan het einde van de proef is praktisch gesprolten, een evenwichtstee-stand ingetreden. Verder hebben we te maken met een goed - horizontaal stro-mingsgeval tengevolge van de goede doorlatendheid van het watervoerend pak-ket,

Heliswaar is de pompput niet helemaal te beschouwen als een volkomen put, echter uit berekeningen met eerder uitgevoerde pompproeven in verge-lijkbare gebieden (bv, pompproef M163, nota 360) is gebleken dat de o::>tre"' dende radiale weerstand een te verwaarlozen invloed op de ,otentiaaldalinG heeft.

Met Thiem mogen we dus aannemen dat aan het einde van de proef de hoeveelheid water die naar de pompput stroomt evenredig is met de kD-wao.rde en de gradiënt van de potentiaal. Of in formule:

Q= h - h 2'!Tkl) 1 2 r1 l n -r2 waarin:

Q het debiet van de pompput in m3/dag kD de doorlatendheid in m2/dag

h

1 en h2 respectievelijk de maximaal potentiaaldalingen in de peilfil-ters gelegen op afstand r

1 en r2 van de ::>Ompput,

Op het debiet moet echter een correctie toegepast worden in vcrband met het feit dat er water aan de bovengrond wordt onttrokken,

De potentiaaldaling in de ondiepe filters aan het einde van de proef bedraagt ongeveer 0,8 mm/uur of 2 cm/etmaal

=

Y,

(

De hoeveelheid water die aan de bovengrond onttrokken wordt tussen

M168/25 men M168 is dan:

Stel de bergingscoëfficiënt 11 = 0,1 dan is

Dit bedrag moet in mindering worden gebracht op het debiet van de

pomp--put, Deze hoeveelheid geldt evenzo voor de hoeveelheid Hater die aan de bo·-vengrond wordt onttrokken tussen M168 en M168/75.

Voor M168/25 m en M168 levert de formule van Thiem een kD-waarde op van

4100 m2/dag Voor M168/75 m en M168: Voor M168/75 m en 14168/25 m : kD-waarden gemiddeld: Thiem De Glee Gemiddeld 2 3800 m /dag 5200 m2/dag 4500 m2/dag

Van 3 november 10.10 uur tot 4 november 9.44 uur is met een const<nt debiet van 1050 m3/dag gepompt. De optredende !JOtentiaaHaJ.ingen zijn voor de die:;>e- en de ondiepe filters Heergegeven in de figuren

e

en 9, De me.ximale potentiaaldalingen aan het einde van de pompproef zijr. als volgt:

M174/22 m M174/66 m M174

6

-Maximale potentiaaldalingen diep ondiep 12,5 cm 5 cm 7 cm 5 en 3,5 cm 2 cm

De verschillen tussen de diepe- en de ondie~e filters zijn hier iets geringer dan bij pompproef M168, hetgeen te verklaren is uit de geringere dikte van de fijnzandige bovenlaag, zoals figuur 2 toont,

Beschouwen we het diepe grondwater als semi-spanningswater, dan kan 1{eer de forr.mle van De Glee worden toegepast. Op dezelfde manier alo bij pomp-· proef M168 is de grafische oplossing van deze fornule uitgewerkt in figuur

7.

Dit levert op:

...s_ =

4,4 • 10- 2

21lkD

À = lkD,c = 6,102 ->

De verticale weerstand is dus klein, vle hebben hier dus met een grens-geval te maken tussen semi-spanningsnater en freatisch water, In het laatste geval is de stroming niet-stationair. Echter ook in het geval van semi-span-ningswater zal aan het begin van de pompproef de toestand niet stationair zijn, en mag dus voor de eerste uren zeker de formule van Theis voor niet-stationaire stroming worden toegepast.

Deze formule luidt:

15

-u

e

- - d u

wo.arin: h - h de potentiaaldaling in m de putopbrengst in m3/dag 0 Q kD r t

s

u 1 . . 2;

de door atendheld ln n dag

de afstand van de pomppt!t tot de beschouwde waarnemingsput de tijd in dagen, verlopen sinds het starten van de ponp de storage coëfficiënt

r2

s

= 4kDt

In figuur 10 is de grafische voorstelling van deze intc3raal voor de waarncmingsputtcn op 22 m en op

198

m afstand v2n de pompput gegeven,

Hiertoe zijn de potenti<J.aldalingen per waarnemingsput op dubbel

loga·-2

rithmisch papier uitgezet tegen het quotiënt ~ •

Evenals bij de methode van De Glee zijn de op deze manier verkregen curven zoveel mogelijk passend gelegd op type-curve van de functie:

00

J

e-uu _{• du} u

De hierbij optredende verschuiving van het assenstelsel levert de waarden

Q 4kD 411kD en

S

op. Resultaten:

M174/

22 m:

M174/198

m:

4~kD =

2200 ....9_ = 10- 2 211kD kD

=

3900 m2/dag

.. 8 •.

Methode van Thien

Op dezelfde manier als voor pomp:>roef 1-1168 is hier de formule van 'rhiem toe te passen:

Dit geeft voor de ve.arnemingsputten, op 22 m en 66 m afstand van de pompput:

22 n en 198 m:

2

kD = 3900 m jdar,_

66 m en 198 1'1:

Overzicht van de uitkomsten van pomppro'lf !1174: De Glee: Th eis Th i en 3800 n2/dag 3900 m2/dag en 8000 n2/dag 2 2 2

3900 n /dag, 3200 m /dag en 5000 ,n./dag

Dit levert evenals voor pol'lpproef 11,168, een gemiddelde kD-vaarde op vo.n ongeveer 4500 n2/dag,

=:======::::===

t

~~~

M~17_25m

=

~~~

" -75 11 M 168 0 500 1000m 6

b

d

b•ek

'7tj~~~~~1é~~-

, M 218 " -22m " -66 " 1~---~--~~---- M174

m 0 10 20 30

40

50 22m M218 66m M174

--

. .:..:...; .: :.: . ..;. ;..:...; .;.. ::

:~.:-:..:.-::i i~~~~ .-:~:-:

-.-.-;

~:: -:-~-.-:-~-:-

;-;;

~ -:-~-·: =~-.-.-;

;';'";""

9:

:o::

9: :0: :9:

p;: ~;

;o:::: ;o;:;: :o;::;

van Kreflenhel}e::;::::::::::: o -

_{--- : =--::-_- .. _ / ...}

~--l 6 • o· · 9 · · · · _~'1"'~-Y;. ~ · · ·

_..

"j._,;, • • • • · • • • • • • • • • • I · · _·.: 0- ;-.:~:::.z-i==i::s::-:-.-:

-:-.-. ·

• 0 • : : : : : : : : : : -~-=~-:-·-;-:~:~_ M217 25m 75m M 168 ~-

.;..;...·-·-·-·---

...

---...

Q :

:o: : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : : :

:: :: ·Formatie van Kreftenhetje:::::::

.:~_; ~-:,_; ;~ ~~; ~.: ~~·:Y"?~f:~:~;:o~;~~{

• .., • .., •• .., •• ..,. 1 :Q.=.Q: -o· "'Q: oO· • ~· • •o· • • · · · · • ·

-..rT-;-;-;-:-.--: :- : : : :_:_:_:·:-: : : : : : - : : : :::;~ , , , p, , , 0, ,

...

"";-,-;-:-:-

...

_____ _

.

. . .

. .

.o . . o. ~ . o. • • • • • 0 • .o. ~ . c: .o. I? • o . . o. ~ . o . .0. ~ . 0. ,o .

.

I-~i~-:O?~f:~ö~: i:~o::?:-=:~-:-~0~-:=::-:;-~~Z:~~~~:::

:o:::: :o::

=:

~:

=

=::

~) ~) ~

\

r!~~iJ :-:J,~:;!~~1~)

i:)

~r ~:~ ~~-~L:~-F-~~::~

·.--.•• c'""

~

·

~ Fluvio -glaciale· ·o· · o · ·o· · o · ·o· · o · ·o·. •

-~- ~

. 0: :0:::0: : :-:-:

·:-~-:-:::·<-~~~:::-:_::<·:-::-~~:-:_:;~

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 , 0 0 0 0 0 · · · : qt~epmg~n_ : : : : : : . . .

~ ~ -:=:=-:--::-~~~~;_:-~~:-~:·:.

ó o o o o o o ·0_--.t-

J"'·.

Y • • • 0 • • • • • • • • • • • • - ; · - : - : - - . · 0 20 40 60m waarnemingstilter r;:::~:::J zand>U80 pompfilter ~ L.;_;_j _" u 50-60

0 0 0 "o ö 0 "o ö 0 0 0 0 _{atieitin"gëti} 0 0

..

? o. • o _? 0 _{.o ?} 0

..

_{? o.} 0 0 _{o ••} 0 0 o .

• • • • • _._.,.,. ... 1-.-.-rrT-.

9

.o ..

c.

9

.o.

p lil

.o .. o.

<? ... •

o

q

.o.?

q

.o.

:-:..::_~-:~_:_

:o:

p ~~-:_o~~o_:_~~~:-~.:.J_:~~~-=-'!-~~"t~-~-:~~

_{. ... .}

: :o: : : : :c: : : : :o: : : : :o: : : ·. :o: : :: :c: : : : :o: : :

I

:o: : : : :o

... "". _·_·_·_ ·.::: :.1-- --c

-1

r ·

T.rJ:.Oud

en JJJ.-crrJJ_,.-,-r IJ::t:trll

-~

· ·r

For t1e van Harderwuk) ·

~~ü~~i1!l-~ä;t{{~+t~tü]t~t{f·IHDl!

1: : : : :1

zand U 30- 50

D

"<U30 ~grind

lDJI]

leem m 0 10 20 30

40

50

I

2 cm

r;

'--J..f\

M152 --·"1""1" +_+ .... Tijdstijghoogtelijnen van de diepe waarnemingstilters M168 •M 174 ?<M 168 /75m M 174/22m M 174/66

~

•

~x~

~

', 24110 25 26

'

_'

' '

_'

'

_' \

'

\ '

_'

27

•

•

x 28 Tijdstijghoogtelijnen van de ondiepe waarnemingsfilters

I

2cm pompproef M 174

·---•

-~~

152 l.b.b

X----X~~ ~J'·•'•-•

_{o~ .."".0..-o}

-,

---•

29 30 31 1111 2 3 4 5 6

....

(\)~ .>(. ·~ c L. ·-Cl> 1:0..., ::J > 0

.3

Ol

3:

0 c u c

==

c: 0 0 '·,U L ·,,Cl

'·

'

'

I I I I I I I I I \ I

\/

'!..

/

/!"

/

.'

·.

I I • '

E

I .I l() I C\J I (\J I I ' OOI <D I• ~'I

L_~·

I

.

!

I

.

I

I

.

I

/

I

I

i

j

I

/

' /

y

.··

'

..

!/

I

"i

;

/~

I

/.

I ./• I I I • I I I •

:

/

E

//

~

//

~

11

2 ,.

:I

'

.

:I

/

I

/

I

E

u ~ 1----t

.I

/

I

I

I

I

i

/

/

I

I

j

;.

/"

I •

r

/

//

'

.

,'f '.

E

!!

~

!/

~,!"

<Dl ~I I

2..:

/

.I

I

/

I

Cl> u c lil L. 0 Cl>

>

~ c ;;::: Cl> lil

>

(Jl L. c ::J

.E

u 0 Cl> 0 c :;::; L. c 0 Cl> 0

....

3:

0 a. Cl> I a. u Cl> :=- 1-u

·---._f':'11?8-225m l.b.b.

--Tijd- potentiaalcurven van de

--

---

...

ondiepe waarnemingstilters _{natuurlijke daling van}

---het grondwater 1cmJ

-·---:---

_-.

--;-. -:-.

--

M 168 -75 m l.b.b.

-·-·----·

'>-:::..~---

_.

\

-.---

.

~---.

M168-pomppu ---l.b.b. ..._

- . -

----,...

___ _

-~

M168-25m

~---

__

"'\

_\

----

_,,,

.

\----5cmJ \ \ 100 1000 minuten ·,

\.

0.1 1 10 100 1000 minuten

-·--.

--=---I

1cm

...

...

Tijd- potentiaalcurven van de diepe waarnemingstilters 0.1 1

·---~~19~m

·-·

-·~·-~-~=·---

---

----

/

'"'-...._

·--

·-...:...._. M 174 - 66

m

~

·---.

.

...

----·----

--·--

-~-·-

_·

_____

---~

~--._.____

· ·

--.-

--

·-

-·---

._-

---M 174-22

m

10 102 10

3

1 cm

I

Tijd- potentiaalcurven van de ondiepe waarnemingstilters 0.1 M 174- 22m ;..

...

M174-66m ' '

_--'

...

' _' ' ' _-~ ' _' ' '

---...

'

...

,

, ,

_...

' ,:-~ M174-198m

---·-·-.

.- ·-·-·--·-·----= ..

-=-:.:=-=-~--

.: __

:::-.::-:-~-:-=-:_

- ~-' -~ 2 3

"'0 0

...

_CD

;a.

-2

ëï

10

1-0 0: 0 ::J <0

s·

3

-1 10

t-10 4 10 ~0---0 j_ 105

4kD

s

---0~0

s

0

•

0.

---+'

..

0

•

' ' I I I I I I

/ .

~--v/ril

~)?_-::19sm

•

: 1 _j_ 106

---+~-174-22m

o

w

~---11

x I I _j_ 107 Q Q

4't1kD

4'MkD

--' 10

8

r 2 tt in m per dag