Pompproef M163 tussen Dinxperlo en Aalten

(1)

INSTITUUT VOOR CULTUURTECHNIEK EN WA TERHUISHOUDING NOTA 360, d.d. 8 november 1966

Pompproef M 163 tussen Dinxperlo en Aalten

J. J. de Vries

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

Hun inhoud varieert sterk en kan zowel betrekking hebben op een eenvoudige weergave van cijferreeksen, als op een concluderende discussie van onderzoeksresultaten. In de meeste gevallen zullen de conclusies 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.

(2)

1

-Inleiding

Op 21 en 22 september 1966 werd door het I.C.W. in het kader van het geohydrologisch onderzoek in de Achterhoek een pompproef gehouden in het gebied tussen Dinxperlo en Aalten,

Ten behoeve van deze proef werden de boringen M211, M212 en M213 gezet, M211 en M212 en de bestaande exploratie boring M163 werden afgewerkt als waarnemingsput, terwijl M213 ingericht werd als pompput. De waarnemingsput-ten zijn gelegen op respectievelijk 45 m, 15 men 135 m van de pompput,

In iedere boring werd een waarnemingsfilter geplaatst op 2 m - beneden maaiveld en op ongeveer 32 m - beneden maaiveld, terwijl in M163 tevens een

filter op 48 m - beneden maaiveld werd gesteld,

Als pompfilter werd een met glasvlies omwikkeld spleetfilter van P,V,C, met een lengte van 24 m en een diameter van 3", gebruikt, (Voor lokatie en ligging van de filters zie figuren 1 en 2)

Hydrageologische gesteldheid

Figuur 2 geeft een doorsnede door het lithologisch profiel ter plaatse, De boringen zijn geplaatst in een pre-glaciaal dal, dat zich tot zeer diep in het Tertiair heeft ingesneden, Met behulp van boringen en geo-elek-trisch onderzoek kon dit dal vervolgd worden van Dinxperlo tot aan Vreden in Duitsland, Nabij Dinxperlo bedraagt de diepte waarschijnlijk meer dan 80 m, In de omgeving van de pompproef werd op 50 m diepte de basis van de geul niet bereikt, Voor de volgende berekeningen werd een diepte van onge-veer 60 m voor de dikte van het watervoerend pakket aangehouden,

De geul is opgevuld met fluvioglaciaal, dat zich naar boven uitstrekt tot ongeveer 35 m - beneden maaiveld, Dit sediment bestaat uit matig grove, tot middel grove grindhoudende zanden, op grotere diepte overgaande in mid-del fijne zanden,

Van 25 m - beneden maaiveld tot ongeveer 7 m - beneden maaiveld volgt een pakket middel grove sterk grindhoudende zanden, naar boven overgaande in matig grove grindhoudende zanden, Op grond van de zware mineraal inhoud wordt deze laag tot de formatie van Kreftenheye gerekend. (Fluviatiel Rijnsediment) Hier boven tot aan maaiveld ligt een pakket middel fijn, soms zwak slib-houdend eolisch zand, dat tot het dekzand (zanddiluvium) behoort,

Vanaf ongeveer 30 m - beneden maaiveld, manifesteert de geul (die hier Alterra-WUR

(3)

(

2

-ongeveer 800mbreed is) zich als een insnijding in de praktisch ondoorlaten-de, fijne slibhoudende zano.en en kleien van het Marien-Mioceen.

Grondwaterstendswaarnemingen

- - .

·~-""---Vanaf 9 september zijn dagelijks grondwaterstandswaarnemingen gedaan in de peilbuizen M211, ~1212, /.1163 en de op respectievelijk 4 km en 2 km afstand gelegen waarnemingsputten M161 en !4162 (fig. 1). M162 is niet in de geul ge-legen.

Deze waarnemingen zijn in figuren 3 en 4 weergegeven als tijd - stijg-hoogtelijnen van het diepe en ondiepe grondwater.

Uit deze figuren blijkt dat tijdens de 24 uur dat gepompt werd, er een natuurlijke grondwaterspiegeldaling van ongeveer 2 cm plaatsvond.

Verder toont M161 een afwijkend gedrag, de grondwaterstandsveranderingen zijn hier minder extreem.

In de periode van 19 tot 23 september viel geen neerslag. Het verschil in stijghoogte tussen het diepe en ondiepe grondwater bedroeg ongeveer 12 cm, terwijl een grondwaterspiegeldaling van ongeveer 2 cm per etmaal

plaatsvond, hetgeen bij een bergingscoëfficiënt van

o,

1 een drainage van 2 mm per etmaal betekent.

Voor de verticale weerstand C geldt de volgende formule V

waarin:

304 h

1 - h2 is het verschil in stijghoogte tussen het diepe en ondiepe grondwater

is de verticale stroomsterkte Met de bovenstaande gegevens geeft dit

C ~ 60 dagen V

(4)

(

3

-Analyse van de bij de pompproef verkregen gegevens

Van 21 september 9.42 uur tot 22 september 9.58 uur werd met een con-stant debiet van770m3/dag gepompt.

De hierbij optredende potentiaaldalingen zijn als tijd-potentiaal cur-ven in figuur 5 en figuur 6 respectievelijk voor de diepe en de ondiepe fil-ters 1leergegeven.

Op deze dalingen is een correctie aangebracht in verband met de natuur-lijke drainage.

Een correctie van ca. 1,5 cm doet aan het einde van de proef een even-wicht ontstaan. Hanneer een grotere correctie wordt aangebracht ontstaat een grondwaterstandsstijging aan het einde van de proef. Waarschijnlijk werd dus de natuurlijke drainage gereduceerd door de potentiaaldalingen die tengevol-ge van het pompen optraden.

Als correctie is dan ooit 1 , 5 cm aangehouden. De op deze wij ze verkregen maximale potentiaaldalingen aan het einde van de pompproef zijn als volgt:

diep ondiep

M163/135 m I 4,5 cm l1 ,8 cm

I ! 4,0 cm

M211/ 45 m

7,3

cm 5,4 cm

M212/ 15 m 13 cm 8,4 cm

In figuur 7 zijn deze maximale dalingen op semi-log papier uitgezet te-gen de afstand tot de pompput.

Hieruit blijkt dat het potentiaalveld niet zuiver logarithmisch verloopt. De reden hiervan kan zijn: a) De onvolkomenheid van de put tengevolge van het feit dat het pompfilter zich niet over de gehele watervoerende laag uit-strekt. Rierdoor ontstaat radiale stroming in de omgeving van de pompput, waardoor de potentiaaldaling, tengevolge van de radiale weerstand groter wordt dan bij een volkomen put het geval zou zijn. b) Het grondwater ge-draagt zich als semi-spannings;.rater. De kleine verticale weerstand in de bo-venlaag en de grote potentiaaldalingen in het ondiepe water doet dit laatste echter niet vermoeden.

De correctie op de potentiaaldaling van de in de nabijheid van de pomp-Alterra-WUR

(5)

4

-put gelegen peil9ut, kan met de volgende formule worden berekend:

"'

=-L

2D \

'l' - 'l'

volkomen onvolkomen 2nkD

ïibL

n=1

.~ (sin E_nb - sin nDna) , cos ~

n D D K (nnr) o D

waarin:

dus

'l' de potentiaaldaling in m

Q het debiet van de pomp= 770m3/dag

D de dikte van het watervoerend pakket ~ 60 m kD de doorlatendheid

~

4000 m2/dag (geschat) h de lengte van het pompfilter

=

24 m

b de afstand van de bovenkant van het pompfilter tot de ondoorlatende basislaag = 40 m

a de afstand van de onderkant van het pompfilter tot de ondoorlatende basislaag ~ 15 m

z de afstand van het midden van het pompfilter tot de ondoorlatende basislaag

=

28 m

r de afstand van pompput tot waarnemingsput

=

15 m K een gemodificeerde functie van Bessel

0 De constante ...9.__ 4nkD ' 0,05 n1 = 0,0139 n2

=

0,17 n3 = 0,005 n4 = 0,003 4

L

R =

o,

124 1 11"1 ~ 0,0065 m

Er moet dus een correctie van 0,7 cm aangebracht worden op de maximale potentiaaldaling van t-1212/15 m,

Het potentiaalveld geeft nu echter nog geen logarith1nisch verloop te Alterra-WUR

(6)

(

5

-zien.

Toch lijkt het gerechtvaardigd het grondwater als freatisch te

beschou-wen.

Voor dit niet stationaire stromingsgeval kan de formule van Theis wor-den gebruikt: h 0 - h - u e u du ·Haar in: h - h 0 Q kD is de potentiaaldaling in m de putopbrengst in m3/dag

. .

2/

de doorlatendheld 1n m dag

r de afstand van pompput tot peilput in m

t de tijd in dagen, verlopen sinds het starten van de pomp _.

S de starage coëfficiënt r 2

s

u ~ 4kDt

In figuur 8 is deze differentiaal vergelijking grafisch opgelost, Hier-toe zijn de potentiaaldalingen voor iedere put uitgezet tegen het quotiënt

2

r

t

De op deze wijze verkregen curven, zijn zo veel mogelijk passend gelegd op de type curve van de exponentiële integraal

.,

J

- u e , du u 2 r.S 4nkD

De verschuivingen van de assenstelsels die hierbij optreden kunnen wor-den gelijk gesteld aan de constanten:

(7)

In figuur 8: N212/ 15 m M211/45m !>1163/135 m 6 -en 4 kD

_s

2 kD

=

4200 m

I

dag d:--4kD 7

s

= 1,5 • 10

s

=

0,001 2 kD

=

6100 m /dag 4kD

s=

1,7 • 10 7

s

=

0,0014

4~kD

= 6,5 ' 10- 3 2 kD

=

9400 m /dag 4kD 8

s

= 2,6 • 10

s

= 0,0015 2 gemiddelde kD-waarde

=

6600 m /~

Beschouwen ;re het diepe grondwater als semi-spanningswater, dan kan,

304

(8)

· 7

-vanneer aan het einde van de pompproef evenwicht is ingetreden, de formule van .P.e>_saee. voor stationaire stroming worden gebruikt:

h m = _Q_ K r 2rrkD o lkDc l:e.o.rin: h

m .. maximale daling in de waarnemingsput

.;:

~ het de':>iet van de pomp 1n m /dag 3

doorlatendheid in 2

= m /dag

kD

r

=

afstand tot de pompput in m c = verticale Ifcerstand

lkDc

=

À

=

spreidingalengte

in m

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

0

De grafische oplossing van deze vergelijking gaat ongeveer op dezelfde manier als bij de formule van Theis. Hier wordt echter de type curve verge-leken met de spanningsverhanglijn die vcrkregen 1mrdt door de me.ximal~ d~.

lingen van de verschillende putten tegen de respectievelijke afstanden tot de pompput uit te zetten,

In figuur 9 is deze beuerking voor het onderhavige geval uitgevo~rd.

À

'~

3 , 1 02 = fkD , C

V

C -- 25 dagen

V--~--Volstrekt betromrbaar zijn deze uitkonsten niet, aangezien de dalingen :m de ondiepe filters eigenlijk te groot zijn voor echt semi-spanningswater,

(9)

8

-l~ethode van Thiem voor freatisch water

De formule van Thiem is geldig voor een horizontaal stromingsgeval, waarbij aan het einde van de proef een evenwicht is ingetreden, terwijl na verloop van tijd de verschillen in potentiaaldaling tussen de verschillende filters constant is geworden. Aan deze voorwaarden is hier voldaan

Q= h - h 2rrkD 1 2 rl l n -r" ~ hierin zijn h

1 en h2 de potentiaaldalingen in de waarnemingsputten op res-pectievelijke afstanden r 1 en r2 van de pompput, Tussen M212 en t4163 kD

=

~7,..._7.:;..0 ~ 8,2 .112 (ln 135 - ln 15)

-Tussen !4211 en M163 Conclusie 770 kD

=

-;:-'~,...". (ln 135 - ll5) 211 • 3,3 kD

=

4000 m2/dag

De waardering van de verschillende uitkomsten is moeilijk aangezien we hier noch met zuiver freatisch water, noch met semi-spanningswater hebben te maken. De gemiddelde uitkomsten zijn:

freatisch water semi-spanningswater

kD

5-0bO~n('';

dag . 3500 m /dag 2

De werkelijke kD-waarde zal ergens tussen deze twee waarden inliggen, 304

(10)

r 9 r

-Literatuur

GLEE, G,J, DE (1930)- Over grondwaterstroming bij wateronttrekking door

middel van putten. Thesis Delft.

IUDDER, ll. A, DE - De geohydrologische gesteldheid ven de Achterhoek (

inte-rim ~apport) 1966 Nota 327 I. C ,\·1,

THEIS, C. V, .• The re lation between the loHering of the piezometric surface

a~d the duration of discharge of a Hell using groundwater storage,

T.A,G.U, vol. 16. 1935,

THIEI-l, G, - Hydrologische Methoden

C~bhardt, Leibzig 1906

Steady flow of groundwater tov1ards 'fells, Commissie voor Hydrologisch

Onder-zoek T,H.O. Den Haag 1964,

(11)

<-9 lL (') ({) 2~ <1.! -.c. <1.! u 0 lil 5_ <!!

o.c;

E

:> 0 .~ (Llf)

'

• • ' ' ' ', • • • .... ""t,. ... "

.

• > •, •

a

C)

.

• • '

'

•

.

• • • D

c

0 tf) +-'

5

0 ••

• •

• '

•

• • I • • • E 0

~

0 ~ 0 Alterra-WUR

(12)

(") lD (\J

:L

0

E

0 0

:o:

. :o:

' '

. .

,

. 'I :0:~

. .

,

.

'

.

'

0 (\J ·a• •o· •, ' ,0. ,0, ,0, >:~ 'n' .o. o'

.

' . o, ·oo ·o· • oo '

.

' .o .. : •o• ·a ' .0. •o• .o. ·o· ' o•

'·

•

J,-..

,

,o.~

.

,

, o I. •0• •0• ~:

.

'

. ,.

.

' '

,

:·

:

.

,.

. I :

i•

r. 0 J' . r • J. • r. :

!·

,

....

• ,. 0 ~-0 (") •o• •0. 'o' 'o' ,o, ·0• • Oo • 0 • .o. ,o, ·a· 'o' ·0• • Oo .oo 0 0 'o' oo.

.g

.

oo· ·o· •(y' o ·o· 'o' ·o· ·o· 'o' ·o· ·o· ·o· ·oo 'o· .... ._ .. : .. l ••• 0

..

,.

.o. ·a· .o. '

'

' . •: : )

.

. ' I . •: . ;r

.o,

,o,

:o:

0 ·o· ·o· ·:::~:

::a:

.

'·

.

'

.

,. ·oo 'o· ' ' "o' 'o' ,0, ,0, 'o' 'o' .o .. 0. 'o' • o, ·o· . 0' ·o· '. ••••• 1 ···:.::.• ···:::·.r -... : :r

'

···:·,.

:,:

' :o• ::,·

::,:

...

,

-:-1: ···:i. :::j 0 ::,. :J •• ·:1'. ·:::J ••

...

:o:

:a:

.

'

.

'

...

.

'

.

'

...

·' '. : 1>:

.

,

.

,

.

.,

.,,;

.,

.

~

.

'

.

'

.

' ' 'o'

:a:

:

. '

.

::a:

·

~

.

: :o:

::.o.

.

,

..

·o· .Oo ,o, 'o •0· ,o. 'o ·a· 'o .o. .o. •0· ·0· ,o •

•

.o. ·0· . o. ·o·

..

o . •Q, •o• .o. ,0, ,0, ·o· ·o· ·o· . ,. 'I

-:

:

-•:

·~ ol. ::.

·~

' o I ·o' • ~ "I :

.

,-..

.o,

..

oo• ·o· oo• oo· oo· oo· ·o· 'oo ·o· ·o· oo· oo• 0 ·o· ·o· 'o'

,

.

,-,

.

• ,11 0 'o' 'o' .o. ,o, , 0 , 0 o) • 0 ., • '.

.

·,.

.

"

.

•o•::

...

,I ,o, 1 'o· 'o' 'o'

::

.o ..

o.

:a:

:o:

:. 0 .1 ·a· · o-· 0 ·

·'

• • 0. 0 }~

:o:

,o.t:

.o. .o. 'o' 'a·

.

·:::

..

,

..

·O"l'o' 'p' . r, .

,

..

0 ·o· .o. o 'o' .. ~·o·

· O''ro·

:a:;~:

.

,/

.,

.

o'" ., o'

:

~:

::·.

_oo ·o· 'o'

. t\

.o.

.

,

..

.o . 'o'

'·

.,

.

'·

.,

, . ,,·o• ,0, ·'· • ·' . '· ~ ·o· ·I• I

:o:

....

-:: ~ .o. ~·a·

:o:

J • • '

.

~

.

I • • I •. ~.o, :•,.o.

:o:

I

:o:

:a:

c' ,o, .o. ,0, .o. 'o' 'o' ·o· ·o· ·a· .o, .o. •0·

::o·

.

0' '0.

:a::o:

.o

..

o.

,o.

..

,

'·~· ·a· 'o· ·a·

....

:o::o

..

o .. o. 0 0 ~ .o. 0 ·a· .c. .a. ·a· 'o' 0 (\J ·o·

·o:::

'o'

,

..

' I' •

.

::~

:o:

o, ..

.

,

..

·oo •0• ' •.': "I' ,I ,O,ro,· •,..~, I, ,. "i '1,

.

,

...

,.

·'·

,o, ... I· .'· I'' • I I, • 1 ·' "rl'o' l. o .• : .o. . I, •

t

. ,.

..

:a..

0, ~ '· 0 (")

:'l::\.

'

.

'

..

~

..

,

..

,

.

' ' '

..

0 .o

•

I I .o.

•

•o

'

.

0 't ·o·,.

...

·'.

'.

...

,a.:· ,.

..

,.

'. '

:o:

;:

,.

..

,

.

...

.a .• :

'.

• 'I,

.

...

.. a.;: ·'

.

0

.,

·'

o•

.

·' '

..

,

,Q,I '

..

,

o,

.

·,

..

,

·o·' 0

.

\ a·ll,

·!·:

.,

~·

·'

'

-~ (

.

ol I: r .,

....

·• . o J" ~-1 ·,.

, ....

,.

'

,

'

,.

, . ' ' ,OI. ,. ' 0 .. •: 0 't ::·

..

'· '

'

:

~ .

::

:~ 'I .I' • I I" 'I :1• 1 P •O I> • I I· • •

...

·,

..

'

:

{

0 '

'

. 1.

.,

...

..

·' '

.,

·'

·:·

•·

'

.

'

.

'

.

'

.

'

.

'

.

' ' 1

'

\ ·,

:

:::

.

..

,.

• • '1.

...

, • '1 .

...

.

..

.

..

...

,.

...

.,

...

,o o•

.

' ' oO '

...

0 1[) • •

'

0 1[) E 0 M 0 N 0 0 '0 c

'-"'

0 0{1 ' 0 M :J '0 c c N

DD

0 "' :J

"

'0 c c N

n

u.

Centrum Water&Klimaat Alterra-WUR

(13)

• I

2cm • g 10 11

~.---/

·~

..

...__.

"'---

.

.../·

('·

""'·

."-....

""'

' \ \

' '

Tijd -stijg hoogtelijnen van de diepe waarnemingsfilters

'-•-I,.'·,.M

163 (135ml

"'"'·-

.. <i_a

.

M 161

"'--:-:1'1

\

I'

1"~26'

.

·~

~·

_-~

~:1'',,

' _' ' M 212 (15 nh

)'',,~::.~11-

( 45m) ~

...

.

12 13 14 15 16 17 18 1~ 20 21 22 ·-. 24 september

-·

Alterra-WUR

(14)

/:

:~//)

(--.

I ____...•

\.

_'--·

.

"'--

. / '

)\.

__

.

~.---/

J

2

cm

pompproef

:~."

·~

·""'·""'

:~

~·..._·r·-·

''\

\ \ \ \ \ \ M 162

·---~ _\

):,.:::.:.

_.

'·

_{M 163 (135}_m) M211(45m)

·--

...

,

'-'"-.,_M 161

·-·

\ M 212 ( 15 m) \

\

_• Tijd-stijghoogtelijnen van de ondiepe waarnemingstilters Alterra-WUR

(15)

\

.

\

Q} o> 0 c ÏJ L "0 Q} ~ :=-L :::J :::J

...

0 c (\J

E

u

.

I

l

I

.

I

.

\

x I _I I I I I I I x •

;",/

.0

E

I[) (")

j/

C")fX,

.

<!) I ~ I '

L:/

' I

/.'

.

I

•

I

I X'

,

/ I I .

,.a

.ei

E

I[) ""'" • I X I I I I I

, ,

I I I

/

I I I I

.

,,

I I • I

E

u ,....

-Q} "0 c 0 > c Q} > L :::J u 0 0 :;::; c Q} +-' 0 0. I "0 ::=- f-1/l L Q} +-' ;;::: 1/l o> c

E

Q} c L 0 0

3

Q} 0. Q} "0 c 0 (\J 0 ~ 0 ~ Alterra-WUR

(16)

"\

.

\

I

.

I • I •

\

•

~I

0 •

~

\

u •

f

\

(

~

j

(\JE

V •

I

•

1

• I •

I

J. J. •

I

.

/.

r

1/

~

x

;

~

/

r

/

'f</

XI• >< /.

I

I I I >< I >< /

~

I /

H

I

I ~ ' ~ I I[) X'

E

I

E

~

;/

~;~/

(") X 1 • 0 I (J) ;·/ (Y) / ~I (J)•I I I

2:

•/

..-I

I!

2 •I ~·

l·

l

/

I

•

!

I

•

f

i

I

•

I

/

,I

I

_•

(

.

I

.

I" I. I I I I I

r

/

I

i

r"

E

>< /

~

//

~I ~ / ~ I (\1 ,'

L:'

/

•

/

I

•

I

•

},

1 ₁

/,/

'·

I I I

~

ll

E

x I I[)

j./

~ I

;;~><.Y

~ I (\1 / 2 :

.

I I .'

i

I' I I

x-'

' '

.

I I

,'·

E

V (1/ u c 0 > c (1/ > L ::J V 0 Q

t

(1/

....

0 Q_ I u

==- 1-(/) L (1/ ~ ;;::::: (/) Ol c

E

(1/ c L

g

~ (1/ Q_ (1/ '6 Alterra-WUR

(17)

cm 0 1 2 3 4 5 6 7 C1l 8 .!;;; 0

9

"0 0 .!:!

...,

c Q) ..., 11 0 0. 12 13 1 10 ·M163(135m) • / IV1 211 ( 45 m) IV1212(15m)

)

2 10 Spanningsverhanglijn, gecorrigeerd naar een volkomen put

r in m

3 10

(18)

E

c 0'1 .!:: 0 -o 0 -~

....

c Q)

0

Cl. -3 10 -2 10 -1 10 0 0 0

y

<:---

4

~

D ---

---:;.;-0/ __ ---- ---

o / / - o

-t.-

+

oM 163(135m) x M 211 (45m)

~

o/

x / X : x x / / :

~

~---+--=.;

---•

M 212 (15 m) -o-o ' W ( X),l', X

~

0-o

)t, / x ' I l· l )(...- I I

~

0 x~

x--

o'

'

' o

~x----

x-x-- _4rrkD ' _ - x - x x ; -x - -x - -x -x ' _.1>-X _ x _•

.

-·-·--·-·-·- ·-·-·

_v

' ' 104 105 106 107

r~t

in m per dag 108 Alterra-WUR

(19)

1~---o)~

---)

:tx

~I

E

".._---;:.._+

0 c ~ X L C\J '0 ~

•

0 ~ Alterra-WUR