ISO 5667-22:2010
(Main)Water quality — Sampling — Part 22: Guidance on the design and installation of groundwater monitoring points
Water quality — Sampling — Part 22: Guidance on the design and installation of groundwater monitoring points
ISO 5667-22:2010 give guidelines for the design, construction and installation of groundwater quality monitoring points to help ensure that representative samples of groundwater can be obtained. Within the guidance consideration is given to: a) the impact of installation materials on the environment; b) the impact of the installation on sample integrity; c) the impact of the environment on the installation and the materials used in its construction. These guidelines allow the impacts to be considered and accounted for when designing a groundwater sampling programme. They also allow an informed assessment of data and results obtained from existing installations, the construction of which can potentially have an impact on sample integrity. These guidelines are intended for installations and monitoring in different environments including those where background or baseline groundwater conditions are being established or monitored and those in which impacts of contamination are being investigated.
Qualité de l'eau — Échantillonnage — Partie 22: Lignes directrices pour la conception et l'installation de points de contrôle des eaux souterraines
Kakovost vode - Vzorčenje - 22. del: Navodilo za načrtovanje in namestitev vzorčevalnih mest za monitoring podzemne vode
Ta del ISO 5667 podaja vodilo za načrtovanje, konstrukcijo in namestitev vzorčevalnih mest za monitoring podzemne vode, ki zagotavljajo, da se lahko pridobijo reprezentativni vzorci podzemne vode. V vodilu se upošteva:
a) vpliv inštalacijskih materialov na okolje;
b) vpliv inštalacije na celovitost vzorca;
c) vpliv okolja na inštalacijo in na materiale, uporabljene pri njeni gradnji.
To vodilo omogoča, da se vplivi preučijo in upoštevajo pri načrtovanju programa vzorčenja podzemne vode. Prav tako omogoča utemeljeno oceno podatkov in rezultatov, pridobljenih iz obstoječih inštalacij, ki lahko zaradi konstrukcije potencialno vplivajo na celovitost vzorca.
To vodilo je namenjeno namestitvi in monitoringu različnih okolij, vključno s tistimi, kjer so osnovni pogoji in referenčno stanje podzemne vode vzpostavljeni oz. se spremljajo, in tistimi, kjer se preiskujejo vplivi kontaminacije.
General Information
Standards Content (Sample)
2003-01.Slovenski inštitut za standardizacijo. Razmnoževanje celote ali delov tega standarda ni dovoljeno.DPHVWLWHYQualité de l'eau - Échantillonnage - Partie 22: Lignes directrices pour la conception et l'installation de points de contrôle des eaux souterrainesWater quality - Sampling - Part 22: Guidance on the design and installation of groundwater monitoring points13.060.45Preiskava vode na splošnoExamination of water in general13.060.10Voda iz naravnih virovWater of natural resourcesICS:Ta slovenski standard je istoveten z:ISO 5667-22:2010SIST ISO 5667-22:2011en01-junij-2011SIST ISO 5667-22:2011SLOVENSKI
STANDARD
Reference numberISO 5667-22:2010(E)© ISO 2010
INTERNATIONAL STANDARD ISO5667-22First edition2010-08-15Water quality — Sampling — Part 22: Guidance on the design and installation of groundwater monitoring points Qualité de l'eau — Échantillonnage — Partie 22: Lignes directrices pour la conception et l'installation de points de contrôle des eaux souterraines
©
ISO 2010 All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or ISO's member body in the country of the requester. ISO copyright office Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20 Tel.
+ 41 22 749 01 11 Fax
+ 41 22 749 09 47 E-mail
copyright@iso.org Web
www.iso.org Published in Switzerland
ii © ISO 2010 – All rights reserved
Common drilling techniques used in GQMP installation.30 Annex B (informative)
Headwork completion design examples.33 Bibliography.36
INTERNATIONAL STANDARD ISO 5667-22:2010(E) © ISO 2010 – All rights reserved 1 Water quality — Sampling — Part 22: Guidance on the design and installation of groundwater monitoring points 1 Scope This part of ISO 5667 gives guidelines for the design, construction and installation of groundwater quality monitoring points to help ensure that representative samples of groundwater can be obtained. Within the guidance consideration is given to: a) the impact of installation materials on the environment; b) the impact of the installation on sample integrity; c) the impact of the environment on the installation and the materials used in its construction. These guidelines allow the impacts to be considered and accounted for when designing a groundwater sampling programme. They also allow an informed assessment of data and results obtained from existing installations, the construction of which can potentially have an impact on sample integrity. These guidelines are intended for installations and monitoring in different environments including those where background or baseline groundwater conditions are being established or monitored and those in which impacts of contamination are being investigated. 2 Terms and definitions For the purposes of this document, the following terms and definitions apply. 2.1 annulus void between any piping, tubing or casing and the piping, tubing or casing immediately surrounding it 2.2 aquifer geological formation (bed or stratum) of permeable rock or unconsolidated material (e.g. sand and gravels) capable of yielding significant quantities of water NOTE Adapted from ISO 6107-3:1993[8], 6. 2.3 bentonite clay, formed by the decomposition of volcanic ash, that swells as it absorbs water NOTE 1 Adapted from ISO 6707-1:2004[9], 3.2.18. NOTE 2 Refined bentonite is used to make a watertight seal. Sodium is often added in the refining process to enhance the swelling properties. SIST ISO 5667-22:2011
lifespan;
monitoring requirements;
screen requirements;
location;
identify conflicting
objectivesActions:Consider:
drilling techniques;
diameter;
numbering system;
health and safety;
installation materials;
screen depthInformation requirements:
geology;
hydrogeology;
subsurface infrastructure;
contaminants:
near surface;
at depth;
phase;
concentrationsInformation requirements:
the objectives;
groundwater chemistry;
provisional budgetCollect further dataYesNoNoYesYesNoYesDetaileddesignDrilling andinstallationDevelopmentDe-commissioningSampling andmaintenanceIs sufficientinformationavailable?Is sufficientbudgetavailable?Can objectives ordesign berefined?Can informationbe collected while drilling the GQMP without compromisingobjectives?Actions:Specify:
drilling method -
depth and diameter;
location;
installation materials:
screen;
casing;
filter packs;
seals;
grout;
headworks;
health and safetyInformation requirements:
as intial design;
site owner requirementsActions:Drill, install and developConsider:
cleanliness;
cross-contamination;
health and safety;
material properties;
record keeping;
waste storage and disposalConsider:
health and safety;
record keeping;
casing strength;
borehole strength or stability;
groundwater chemistry;
contamination;
collection, storage and
disposal of waterNo Figure 1 — Design and Installation flow chart SIST ISO 5667-22:2011
cobbles or boulders Drilling method Suitability Stability SamplingSuitabilityStability SamplingSuitability Cable toola 99 999 99 99 999 999 99 Rotaryb 999 99 9 99 99 9 99 Sonica 99 999 99 99 999 999 99 Direct push or jetting 999 × — 9 — — × Hollow stem auger 9 × 9 9 9 9 × Key — not relevant × inappropriate 9 appropriate but not ideal 99 appropriate 999 most appropriate a Using temporary casing. b Drilling without cores.
Table 2 — Drilling techniques for coarse soilsa Dense sand Loose sandb Dense gravel Loose gravel Drilling method Suitability Stability Sampling Suitability Stability Sampling Suitability Stability Sampling Suitability Stability Sampling Cable toolc 999 999 99 99 99 99 999 999 99 99 999 99 Rotaryd 999 99 9 x x 99 999 99 9 9 9 99 Sonicc 99 999 999 99 99 99 99 999 999 99 99 99 Direct push or jetting × — — 999 — — × — — 9 — — Hollow stem auger 9 99 99 99 99 99 9 99 99 99 99 99 Key — not relevant × inappropriate 9 appropriate but not ideal 99 appropriate 999 most appropriate a The degree of consolidation and compaction of a material is used to determine whether it is “dense” or “loose”. A dense sand/gravel is one that is well compacted, has greater bulk density and has a greater shear strength than loose sands/gravels. b In blowing sand, difficulties may be encountered with all techniques. c Using temporary casing. d Drilling without cores.
4.4 Installation design 4.4.1 Monitoring point installation There are three major types of monitoring point installation for collection of groundwater samples. These are: a) single screened or unscreened wells, boreholes or piezometers [Figure 2 a) and b)]; b) nested piezometers in a single borehole completion [Figure 2 c)]; c) discrete horizon or multi-level samplers [Figure 2 d) and e)]; The advantages and disadvantages of each are shown in Table 4. 4.4.2 Locating response zone The response zone is that part of the monitoring point open to the aquifer or geological formation from which a groundwater sample is to be collected. Its location is a function of the monitoring objectives, including the required depth, and the type of liquids. Factors that can influence response zone design include: a) range of water table elevations; b) presence of NAPL; c) thickness of unit to be monitored; d) hydraulic performance requirements; e) avoidance of vertical flows and cross-contamination. Long response zones should be avoided where possible, as these can induce vertical flow and contaminant movement and may therefore disturb the natural flow patterns and geochemistry. They may also form preferential pathways for contaminant migration. In this part of ISO 5667, long response zones are assumed to be greater than 3 m.
Open borehole b)
Screened borehole or piezometer c)
Nested piezometer
1210111211 1213121314 d)
Borehole with packers e)
Multi-level sampler Key 1 sealing material 8 piezometer 2 water table 9 aquitard 3 casing pipe 10 packer gas inflation line 4 open well or borehole 11 packer 5 well casing or piezometer pipe 12 isolated borehole section 6 gravel pack 13 packer or sealing material 7 slotted well or piezometer screen 14 sample port Figure 2 — Major types of monitoring installation SIST ISO 5667-22:2011
not restricted— Incorrect placement of screen can lead to pollutants bypassing well — With angled holes it is possible to get beneath source and/or intercept vertical fissures Single screened or unscreened borehole, well or piezometer — A number of boreholes of different depths can be installed in a small area to establish a multiple borehole array — Concentrations represent means over screened length — Large purge volumes can be required — Allow vertical variation to be investigated— Simple design and operation — Can cause excessive ground disturbance in closely spaced arrays — Potential for cross-contamination between different levels eliminated — Diameter of well only limited by drilling method In addition to those described above, multiple borehole arrays have the advantages and disadvantages listed opposite — Array design can enable complete vertical coverage — Relatively expensive — Allow vertical variations to be investigated — Poor installation and sealing can lead to vertical leakage — Smaller diameters and internal diameters require less purging — Sampling locations can be targeted — Number of sampling points can be restricted by borehole diameter — Maximum practical number is three per borehole — Smaller diameter of piezometers can restrict sampling options — In low hydraulic conductivity zones, low storage volumes can make it difficult to collect sufficient sample volume Nested piezometers — Can allow variations in hydrogeological properties to be determined, e.g. head, hydraulic conductivity — Not recommended for long-term investigations as sealing around and between individual piezometers may degrade and fail
— Installation difficult — Allow discrete sampling from specific points/horizons — Easier to operate than most other installations — Requires specialist knowledge and can be expensive — Minimal purge volumes — Number of sampling points can be limited by borehole diameter Discrete level or multi-level samplers — Minimal aquifer disturbance during sampling — Poor installation can lead to cross-contamination. Sampling method restricted to shallow depth without incurring high costs
PTFE (polytetrafluoroethylene) Ideal in the most aggress
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5667-22
First edition
2010-08-15
Water quality — Sampling —
Part 22:
Guidance on the design and installation
of groundwater monitoring points
Qualité de l'eau — Échantillonnage —
Partie 22: Lignes directrices pour la conception et l'installation de points
de contrôle des eaux souterraines
Reference number
©
ISO 2010
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
© ISO 2010
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2010 – All rights reserved
Contents Page
Foreword .iv
Introduction.vi
1 Scope.1
2 Terms and definitions .1
3 Principle.4
3.1 General .4
3.2 Monitoring objectives .4
4 Design.6
4.1 Introduction.6
4.2 Conceptual model .6
4.3 Drilling method and installation size.8
4.4 Installation design .11
4.5 Construction material selection.14
4.6 Headworks .21
4.7 Surface environment.22
5 Construction phase.23
5.1 General .23
5.2 Record keeping.23
5.3 Borehole drilling practice .24
5.4 Installation practice.25
5.5 Borehole development.26
6 Post-construction activities .27
6.1 Routine inspections and maintenance.27
6.2 Rehabilitation.28
7 Safety precautions .28
8 Quality assurance and quality control .28
Annex A (informative) Common drilling techniques used in GQMP installation .30
Annex B (informative) Headwork completion design examples .33
Bibliography.36
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 5667-22 was prepared by Technical Committee ISO/TC 147, Water quality, Subcommittee SC 6,
Sampling (general methods).
ISO 5667 consists of the following parts, under the general title Water quality — Sampling:
⎯ Part 1: Guidance on the design of sampling programmes and sampling techniques
⎯ Part 3: Guidance on the preservation and handling of water samples
⎯ Part 4: Guidance on sampling from lakes, natural and man-made
⎯ Part 5: Guidance on sampling of drinking water from treatment works and piped distribution systems
⎯ Part 6: Guidance on sampling of rivers and streams
⎯ Part 7: Guidance on sampling of water and steam in boiler plants
⎯ Part 8: Guidance on the sampling of wet deposition
⎯ Part 9: Guidance on sampling from marine waters
⎯ Part 10: Guidance on sampling of waste waters
⎯ Part 11: Guidance on sampling of groundwaters
⎯ Part 12: Guidance on sampling of bottom sediments
⎯ Part 13: Guidance on sampling of sludges from sewage and water treatment works
⎯ Part 14: Guidance on quality assurance of environmental water sampling and handling
⎯ Part 15: Guidance on the preservation and handling of sludge and sediment samples
⎯ Part 16: Guidance on biotesting of samples
iv © ISO 2010 – All rights reserved
⎯ Part 17: Guidance on sampling of bulk suspended solids
⎯ Part 19: Guidance on sampling of marine sediments
⎯ Part 20: Guidance on the use of sampling data for decision making — Compliance with thresholds and
classification systems
⎯ Part 21: Guidance on sampling of drinking water distributed by tankers or means other than distribution
pipes
⎯ Part 22: Guidance on the design and installation of groundwater monitoring points
⎯ Part 23: Determination of priority pollutants in surface water using passive sampling
Introduction
The guidance contained in this part of ISO 5667 covers design and installation of groundwater quality
monitoring points (GQMPs). It should be used in parallel with other guidance on sampling groundwater and for
investigating contaminated or potentially contaminated sites, as any groundwater sampling from such sites is
likely to form part of a much wider investigation programme.
Groundwater sampling, in general, is carried out to determine whether or not the groundwater in or beneath a
site is contaminated. It can also be used to:
a) establish whether any migration of contaminants, derived from the site, is occurring and characterize the
spatial extent (both laterally and vertically) of any contamination and its form;
b) determine the direction, rate and variability of groundwater flow and contaminant migration;
c) provide data for undertaking a risk assessment;
d) provide an early warning system for the impact of contaminants on the quality of groundwater resources,
surface waters and other potential receptors in the vicinity of the site;
e) monitor the performance and effectiveness of remedial measures or facility design;
f) demonstrate compliance with licence conditions, or collect evidence for regulatory purposes;
g) assist in the selection of remedial measures and remediation process design.
The design and installation of groundwater monitoring points is critical to ensure that representative
measurements are to be made of groundwater quality. A wide range of methods and materials is currently
used with no, or very little, guidance on their applicability to the issues being addressed. This results in data
and information that are at best difficult to interpret as well as being highly misleading; at worst, they are
completely useless. The costs involved in installation, sampling and analysis are significant and the potential
impacts of incorrect decisions made on poor quality data even greater. There is therefore a need to develop
best practice guidance to establish a framework that can be adopted to ensure a much greater level of
confidence in groundwater quality data.
Prescriptive guidance on methods and applications is not possible. Therefore, this guidance provides information
on the most commonly applied and available techniques, and lists their advantages, disadvantages and limitations
of use where these are known. When considering design of sampling strategies, the properties of potential
sources of contaminants, pathways for migration, receptors, the purpose of the investigation and the environment
into which the installations are to be emplaced need to be considered.
vi © ISO 2010 – All rights reserved
INTERNATIONAL STANDARD ISO 5667-22:2010(E)
Water quality — Sampling —
Part 22:
Guidance on the design and installation of groundwater
monitoring points
1 Scope
This part of ISO 5667 gives guidelines for the design, construction and installation of groundwater quality
monitoring points to help ensure that representative samples of groundwater can be obtained. Within the
guidance consideration is given to:
a) the impact of installation materials on the environment;
b) the impact of the installation on sample integrity;
c) the impact of the environment on the installation and the materials used in its construction.
These guidelines allow the impacts to be considered and accounted for when designing a groundwater
sampling programme. They also allow an informed assessment of data and results obtained from existing
installations, the construction of which can potentially have an impact on sample integrity.
These guidelines are intended for installations and monitoring in different environments including those where
background or baseline groundwater conditions are being established or monitored and those in which
impacts of contamination are being investigated.
2 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
2.1
annulus
void between any piping, tubing or casing and the piping, tubing or casing immediately surrounding it
2.2
aquifer
geological formation (bed or stratum) of permeable rock or unconsolidated material (e.g. sand and gravels)
capable of yielding significant quantities of water
[8]
NOTE Adapted from ISO 6107-3:1993 , 6.
2.3
bentonite
clay, formed by the decomposition of volcanic ash, that swells as it absorbs water
[9]
NOTE 1 Adapted from ISO 6707-1:2004 , 3.2.18.
NOTE 2 Refined bentonite is used to make a watertight seal. Sodium is often added in the refining process to enhance
the swelling properties.
2.4
dense non-aqueous phase liquids
DNAPL
organic compounds that have low water solubility and a density greater than that of water, e.g. chlorinated
hydrocarbons such as trichloroethane
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 34]
2.5
effective porosity
proportion of saturated openings or pores within a water-bearing formation which contribute directly to the flow
of groundwater
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 43]
NOTE Effective porosity is represented as the ratio of this volume of pore spaces to the total volume of rock.
2.6
geotextile wrap
synthetic inert woven material wrapped around the outside of the screen to prevent entry of solid particles into
the borehole or piezometer without restricting flow of water
2.7
groundwater
water which is being held in, and can usually be recovered from, a saturated or unsaturated underground
formation or artificial deposit such as made ground
[6]
NOTE Adapted from ISO 6107-1:2004 , 41.
2.8
hydraulic conductivity
property of a water-bearing formation that relates to its capacity to transmit water through its internal,
interconnected pathways
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 53]
2.9
light non-aqueous phase liquid
LNAPL
organic compounds which have low water solubility and a density less than that of water, e.g. petroleum
products
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 59]
2.10
multi-level sampler
single installation for sampling groundwater from discrete depths within the subsurface
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 67]
NOTE The device can be driven directly into the ground, installed in a pre-existing borehole or installed in a
purpose-drilled hole. When installed in a borehole, integral packers are used to isolate individual sample ports.
2.11
multiple boreholes
group of individual boreholes or piezometers installed separately to form a monitoring network adequate for
the purposes of an investigation
2 © ISO 2010 – All rights reserved
2.12
nested piezometers
group of piezometers installed within a single larger diameter borehole
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 69]
NOTE In general, each piezometer is designed to allow sampling over a specific depth interval within the aquifer.
Piezometer tips are surrounded by a sand pack which in turn is isolated from adjacent sampling points by installing a
permanent impermeable seal between them to eliminate leakage between sample points.
2.13
packer
device or material for temporarily isolating specified vertical sections within boreholes in order to perform
groundwater sampling from discrete zones or locations within the borehole or aquifer
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 75]
2.14
perched groundwater
isolated body of groundwater, which is limited in lateral and vertical extent, located within the unsaturated
zone overlying a much more extensive groundwater body
[7]
NOTE Adapted from ISO 6107-2:2006 , 79, “perched water table”.
2.15
piezometer
device consisting of a tube or pipe with a porous element or perforated section (surrounded by a filter) on the
lower part (piezometer tip), which is installed and sealed into the ground at an appropriate level within the
saturated zone for the purposes of water level measurement, hydraulic pressure measurement or
groundwater sampling
[7]
NOTE Adapted from ISO 6107-2:2006 , 81.
2.16
receptor
〈sampling of ground water〉 entity that is vulnerable to the adverse effect(s) of a hazardous substance or agent
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 100]
NOTE An entity is something that may suffer harm or damage if exposed to the hazard, e.g. humans, animals, aquatic
ecosystems, vegetation or building services.
2.17
groundwater response zone
section of a borehole or groundwater monitoring point that is open to the host strata
2.18
saturated zone
part of an aquifer in which the pore spaces of the formation are completely water-saturated
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 119]
2.19
well screen
section of borehole casing that is perforated with either slots or holes to allow the entry of groundwater
2.20
tremmie pipe
narrow (25 mm to 50 mm) diameter plastic pipe placed down the annulus of an installation for the purpose of
adding filter materials and sealants
2.21
unsaturated zone
part of an aquifer in which the pore spaces of the formation are not totally filled with water
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 150]
3 Principle
3.1 General
The installation and operation of groundwater monitoring points generally forms one part of an investigation or
operation that also involves other technical considerations and objectives. This guidance includes
consideration of the broader objectives of the investigation and the purpose of boreholes or monitoring points,
and the need to build in flexibility.
The development of a design plan is recommended. This plan should consider all potential factors that
can influence monitoring point installation and operation. This includes whether the facility is required for
short-term or long-term use, the range of parameters that are to be measured or determined, acceptable
tolerances, and quality of data. The design framework in Figure 1 can be used to support the process and
allow the relevant factors and key considerations for monitoring point design and construction to be
considered.
3.2 Monitoring objectives
The principal objective of all groundwater quality monitoring installations is to obtain a representative
groundwater sample to be collected. The purpose for which the sample is being obtained should fall into one
of three categories:
a) strategic: monitoring to obtain background or baseline information on groundwater quality and to identify
wide-scale trends in quality due to changing natural conditions or pollution;
b) defensive: monitoring around a known activity such as a waste disposal site, around a sensitive receptor
(e.g. a groundwater dependent wetland) or to monitor remediation of groundwater;
c) investigative: monitoring to investigate and characterise groundwater below or adjacent to areas of known
or suspected contamination — this also includes monitoring of free-phase liquids (e.g. LNAPLs).
Objectives may change during the lifetime of a groundwater quality monitoring installation and they may also
have multiple objectives at any one time. The monitoring installation should be designed to be as versatile as
possible.
4 © ISO 2010 – All rights reserved
Figure 1 — Design and Installation flow chart
Operation
Start Design Construction
Can
Yes No Abandon
objectives or
Sampling and
design be
Development
project
maintenance
refined?
No
Yes
Is sufficient Is sufficient Yes
Initial Detailed
Objectives information budget
design
design available?
available?
No De-
commissioning
Yes
Can information
No
Collect
be collected while
drilling the GQMP
further data
without compromising
objectives?
Actions:
Actions:
Actions:
Actions: Consider:
Specify:
Drill, install and develop
Refine objectives:
Consider: health and safety;
drilling method -
lifespan;
drilling techniques; record keeping;
depth and diameter;
Consider:
monitoring requirements;
diameter; casing strength;
location;
cleanliness;
screen requirements;
numbering system; borehole strength or stability;
installation materials:
cross-contamination;
location;
health and safety; groundwater chemistry;
screen;
health and safety;
identify conflicting
installation materials; contamination;
casing;
material properties;
objectives
collection, storage and
screen depth
filter packs;
record keeping;
disposal of water
seals;
waste storage and disposal
grout;
headworks;
health and safety
Information requirements:
Information requirements:
geology;
the objectives;
Information requirements:
hydrogeology;
groundwater chemistry; as intial design;
subsurface infrastructure;
provisional budget site owner requirements
contaminants:
near surface;
at depth;
phase;
concentrations
Drilling and
installation
4 Design
4.1 Introduction
4.1.1 General
The design considerations for a groundwater quality monitoring installation can be divided into two phases: a)
initial design and b) detailed design.
Initial design represents a preliminary assessment of the considerations, while detailed design represents a
thorough in-depth examination of the issues and the decision-making leading to installation.
4.1.2 Initial design
The initial design phase should be a quick and relatively simple process. It should consider the design basics
and available options. This includes drilling method (and flushing medium to be used), borehole location and
depth, outline design and cost estimates, and identification of information gaps. This stage of work should
form the basis of the information needed to hold preliminary discussions with stakeholders, clients, and drillers.
Following the initial design stage, potential difficulties should have been identified along with potential
solutions, the likely costs, and any significant health and safety issues.
4.1.3 Detailed design
At this stage, the groundwater quality monitoring installation design is developed in detail to allow the
specification to be finalised, and procurement and construction commissioning processes to be put in place.
4.2 Conceptual model
4.2.1 General
An understanding of the subsurface environment is vital if the groundwater quality monitoring installation is to
operate effectively. This understanding can be developed within the context of a conceptual site model. The
conceptual site model represents a collection of information that allows the subsurface conditions to be
visualised. For groundwater quality monitoring installations, it should comprise geological or hydrogeological
information. The geological environment is the most significant factor in the selection of a drilling technique.
The strata type and thickness influence drilling methodology, choice of materials and design of response
zones. The degree of understanding required to allow a suitable design is determined by:
a) the (anticipated) complexity of the environment;
b) cost-benefit analysis, e.g. whether the cost of further investigation is justified by improved design or
understanding;
c) type of installation being considered, e.g. multi-level installations require more detailed information.
Examples of the geological information that is required for soils and rock are listed in the following.
For soils, the following factors may influence drilling technique selection:
1) degree of cohesion, where fine soils are more likely to stand open than coarse soils;
2) density of coarse, granular deposits, where temporary casing is almost always required in granular
deposits, which tend to “blow” below the water table and require the addition of water;
3) absence or presence of cobbles, boulders, and stones which some soil-drilling techniques may be
unable to penetrate;
6 © ISO 2010 – All rights reserved
4) thickness, where difficult drilling conditions may often be overcome if the soil is thin, but may require
specialist techniques when they are thick;
5) saturated or unsaturated conditions, where unsaturated sands may run into the hole while saturated
sands may blow.
For rock, the important factors are:
i) rock strength, where weak rock can often be penetrated using soil-drilling techniques, while
strong rock slows drilling progress and causes refusal of some techniques;
ii) depth or thickness to be penetrated;
iii) presence of weathered or weak zones, which may require the borehole to be supported by
temporary casing;
iv) presence of voids such as fractures, solution features, and mine workings, which may cause
loss of flushing medium.
4.2.2 Rock strength
The relative strength of a geological deposit affects the rate of drilling, the need for support of the borehole
walls and the strength required of the installation materials. Loose, coarse and soft, fine deposits always need
support with temporary casing or the use of drilling muds, except where direct push installation methods are
used. Support may also be needed in highly-fractured rock where blocks or wedges may move into the
borehole. Drilling through mine workings may encounter loose ground which can block the borehole.
Swelling clays can lead to difficulties during drilling and installation, as these deposits can swell into the
borehole void, reducing the effective diameter. If support cannot be given to the borehole walls (either
because of the drilling method or the risk of having temporary casing seize in the hole), then installation
should immediately follow drilling to reduce the potential loss of the hole. Chemical additives may slow or
eliminate the swelling effect; however, because of their potential effect on groundwater chemistry, additives
should only be used after careful consideration.
Loose sands below the water table often “blow” into the borehole. This results from a head difference between
the water level inside the temporary casing and the surrounding soil, leading to sand moving into the casing.
This effect may be further enhanced by suction created by the drilling action, which draws more material
inwards. The potential outcome is that the temporary casing fills with sand at a faster rate than the drilling
operation can remove it, and it can then become difficult to remove the temporary casing. To minimise the
effect of blowing, it may be necessary to maintain the water level inside the temporary casing above that of
the outside, by adding water.
4.2.3 Depth
The required depth of the groundwater quality monitoring point (GQMP) influences the choice and quantity of
casing materials and the choice of drilling technique (see 4.3). Most techniques are capable of drilling shallow
boreholes, but as depth increases, so does its impact on the design. Some drilling techniques are limited in
the depth to which they can penetrate because of physical constraints, such as excessive frictional resistance
in augering and direct push techniques.
Cable tool drilling is usually limited by the rate of progress, which decreases with depth, and by the size of
equipment needed, where larger rigs are required for deeper holes.
Rotary drilling techniques can be used in shallow boreholes, but the ancillary equipment and relatively
expensive mobilization can constitute a large outlay.
The depth of the borehole and the depth to the water table determine the choice of installation materials and
casing diameter. The casing string should be of sufficient strength to accommodate the extensional stresses
incurred by its own mass when hanging in the borehole. The weakest point on a casing string is usually the
joints, and material suitability is an important consideration for deep boreholes. For buoyant materials, the
critical length when calculating the maximum extensional stress is the depth to the water table.
4.2.4 Hydrogeological considerations
The depth to the water table influences the choice of drilling method, casing and screen materials. For the
drilling technique, some materials may behave differently when saturated or unsaturated, and the drilling
penetration rate and strata stability may be affected. When drilling with a percussive rig, there may be a
requirement to add water or flush to aid the recovery of drill cuttings.
Some casing materials are limited by the length that can be suspended in a borehole before failure occurs,
usually at the joints. Many plastics have some buoyancy in water which means that the suspended length can
be increased in a saturated borehole compared to a dry one.
Artesian conditions affect the drilling method, the headworks design, and the installation method. Special
precautions should be taken where artesian heads are expected, as uncontrolled release of water could affect
the environment or create a health and safety risk. Where artesian conditions are likely, specialist drilling
advice should be sought.
Locating the water table and understanding its likely fluctuations are necessary to establish the depth and
length of the screen. The location of the screen should be linked to the objectives and should be cut or
preferably manufactured to size. Casing and screen sections come in standard lengths, typically 1 m or 3 m; if
necessary, these can be cut to size on site.
In general, monitoring zones are located within permeable horizons and need to be accurately located. In
multi-layered aquifer systems and where contamination is present, care is required to prevent different
permeable horizons from becoming connected during drilling or installation. The driller's awareness of the
objectives prior to the start of work benefits data recording during drilling and ensures that important changes
in lithology and water strike information are not missed. The hydraulic properties of the strata affect the filter
pack and screen design, the choice of development technique and the potential for loss of flush during rotary
drilling, and may affect the choice of drilling technique. A guide to material selection is given in 4.5. Where the
groundwater chemistry could be hazardous to health, additional health and safety requirements may be
necessary. Groundwater conditions may also affect the choice of backfill and these should be considered
before finalizing material selection.
The presence of separate phases (LNAPLs and DNAPLs) in the monitored horizon influences the design of
the screen, the choice of casing material, and the drilling technique. The presence of non-aqueous phase
liquid (NAPL) and its implications for screen design are discussed in 4.5.4. In the presence of free-phase
organics, the casing should withstand corrosion by NAPL.
The presence of free-phase contaminants also has implications for health and safety, and for contaminant
migration during drilling. The contaminants likely to be encountered affect the choice of material (suitability in
terms of sorption, contaminant release, risk of corrosion), the drilling method, and the health and safety
assessment. Contaminated spoil and groundwater require special handling, storage, and disposal.
4.3 Drilling method and installation size
4.3.1 General
The choice of technique should be based upon consideration of:
a) ability to penetrate the formations anticipated;
b) depth and diameter requirements — borehole diameter is a function of the installation diameter and the
need to leave space around the casing (the annulus) to permit effective installation of filters and sealing
8 © ISO 2010 – All rights reserved
materials (a minimum annulus of 38 mm is recommended), also it might be necessary to start the
borehole at a large diameter to achieve a suitable final diameter at depth;
c) impact on groundwater quality (particularly the use of flush);
d) sampling requirements for borehole logging;
e) extent of disturbance of the formations encountered (e.g. smearing of side walls);
f) the need to minimise cross-contamination by mobile contaminants between aquifer units;
g) the variability, complexity and requirements of the borehole, e.g. where low permeability layers are
separating aquifers and it is essential these aquifers remain separate;
h) access restrictions;
i) availability;
j) relative costs;
k) other objectives [requirements for geotechnical, hydraulic testing or geophysical (well) logging].
A description of the drilling techniques most commonly used for the installation of GQMP is provided in
Annex A.
4.3.2 Influence of geology on drilling technique selection
The nature of the underlying geology is the most significant factor in the selection of drilling techniques. For
example, the presence of hard rock may preclude the use of cable tool rigs, while a need to employ temporary
casing to prevent caving or collapse of loose deposits favour its use. In difficult ground conditions or where
substantial drift overlies competent strata, a combination of cable tool and rotary drilling techniques may be
required. Since geological conditions are often complex and may be poorly understood prior to drilling, a
number of generic situations have been considered and are outlined in Tables 1 to 3. Each technique is rated
for a range of different ground conditions. The tables should be used as a guide and site-specific information
should be assessed prior to making a decision on drilling technique.
4.3.3 The influence of depth
For deeper boreholes (generally over 50 m), the number of techniques is limited and rotary and sonic drilling
are usually the only suitable options. Cable drilling is suitable, depending on the size of the drilling rig, for
depths up to 50 m.
4.3.4 Borehole diameter
The borehole diameter is dictated by the required installation diameter and the need to leave space around
the casing (the annulus) to:
a) permit effective installation of filters and sealing materials;
b) allow for uneven sidewalls;
c) permit use of installation equipment;
d) minimize risk of installation materials blocking the hole (bridging).
Depending on depth, ground conditions, and drilling technique, it may be necessary to start the borehole at a
larger diameter to achieve a suitable final diameter at depth — drilling costs generally increase as borehole
diameter increases.
Table 1 — Drilling techniques for fine soils
Deposits with
Very soft to firm Firm to hard
cobbles or boulders
Drilling method
Suitability Stability Sampling Suitability Stability Sampling Suitability
a
99 999 99 99 999 999 99
Cable tool
b
Rotary 999 99 9 99 99 9 99
a
Sonic 99 999 99 99 999 999 99
Direct push or
999 × — 9 — — ×
jetting
Hollow stem auger 9 × 9 9 9 9 ×
Key
— not relevant
× inappropriate
9 appropriate but not ideal
99 appropriate
999 most appropriate
a
Using temporary casing.
b
Drilling without cores.
a
Table 2 — Drilling techniques for coarse soils
b
Dense sand Loose sand Dense gravel Loose gravel
Drilling method
c
Cable tool 999 999 99 99 99 99 999 999 99 99 999 99
d
Rotary 999 99 9 x x 99 999 99 9 9 9 99
c
Sonic 99 999 999 99 99 99 99 999 999 99 99 99
Direct push or
× — — 999 — — × — — 9 — —
jetting
Hollow stem
9 99 99 99 99 99 9 99 99 99 99 99
auger
Key
— not relevant
× inappropriate
9 appropriate but not ideal
99 appropriate
999 most appropriate
a
The degree of consolidation and compaction of a material is used to determine whether it is “dense” or “loose”. A dense
sand/gravel is one that is well compacted, has greater bulk density and has a greater shear strength than loose sands/gravels.
b
In blowing sand, difficulties may be encountered with all techniques.
c
Using temporary casing.
d
Drilling without cores.
10 © ISO 2010 – All rights reserved
Suitability
Stability
Sampling
Suitability
Stability
Sampling
Suitability
Stability
Sampling
Suitability
Stability
Sampling
Table 3 — Drilling techniques for rock
Weak to moderately weak rock
Drift conditions Moderately strong and strong rock
(including weathered rock)
Cable tool 99 ×
Rotary 999 999
Rotary percussion 999 999
Key
× inappropriate
9 appropriate but not ideal
99 appropriate
999 most appropriate
4.4 Installation design
4.4.1 Monitoring point installation
There are three major types of monitoring point installation for collection of groundwater samples. These are:
a) single screened or unscreened wells, boreholes or piezometers [Figure 2 a) and b)];
b) nested piezometers in a single borehole completion [Figure 2 c)];
c) discrete horizon or multi-level samplers [Figure 2 d) and e)];
The advantages and disadvantages of each are shown in Table 4.
4.4.2 Locating response zone
The response zone is that part of the monitoring point open to the aquifer or geological formation from which a
groundwater sample is to be collected. Its location is a function of the monitoring objectives, including the
required depth, and the type of liquids. Factors that can influence response zone design include:
a) range of water table elevations;
b) presence of NAPL;
c) thickness of unit to be monitored;
d) hydraulic performance requirements;
e) avoidance of vertical flows and cross-contamination.
Long response zones should be avoided where possible, as these can induce vertical flow and contaminant
movement and may therefore disturb the natural flow patterns and geochemistry. They may also form
preferential pathways for contaminant migration. In this part of ISO 5667, long response zones are assumed
to be greater than 3 m.
7 9
a) Open borehole b) Screened borehole or c) Nested piezometer
piezometer
d) Borehole with packers e) Multi-level sampler
Key
1 sealing material 8 piezometer
2 water table 9 aquitard
3 casing pipe 10 packer gas inflation line
4 open well or borehole 11 packer
5 well casing or piezometer pipe 12 isolated borehole section
6 gravel pack 13 packer or sealing material
7 slotted well or piezometer screen 14 sample port
Figure 2 — Major types of monitoring installation
12 © ISO 2010 – All rights reserved
Table 4 — Advantages and disadvantages of different monitoring point installations
Type Advantages Disadvantages
— Simple, can be designed for all types of
— Can lead to short-circuiting of system
geological formation
and exacerbate problem
— Easy to install
— No potential for vertical cross-
— Unable to provide information on vertical
contamination between sampling points
variations in aquifer, e.g. stratification
Single screened or
— Flexibility in well diameter
unscreened borehole, well or
— Sampler collection method not restricted
— Incorrect placement of screen can lead
piezometer
to pollutants bypassing well
— With angled holes it is possible to get
beneath source and/or intercept vertical
fissures
— Concentrations represent means over
screened length
— A number of boreholes of different
depths can be installed in a small area to
— Large purge volumes can be required
establish a multiple borehole array
— Allow vertical variation to be investigated
— Can cause excessive ground
disturbance in closely spaced arrays
— Simple design and operation
In addition to those described
— Potential for cross-contamination
above, multiple borehole
between different levels eliminated
arrays have the advantages
and disadvantages listed — Diameter of well only limited by drilling
— Relatively expensive
method
opposite
— Array design can enable complete
vertical coverage
— Allow vertical variations to be
— Poor installation and sealing can lead to
investigated
vertical leakage
— Smaller diameters and internal diameters
require less purging
— Number of sampling points can be
restricted by borehole diameter
— Sampling locations can be targeted
— Maximum practical number is three per
borehole
Nested piezometers
— Smaller diameter of piezometers can
restrict sampling options
— In low hydraulic conductivity zones, low
— Can allow variations in hydrogeological
storage volumes can make it difficult to
properties to be determined, e.g. head,
collect sufficient sample volume
hydraulic conductivity
— Not recommended for long-term
investigations as sealing around and
between individual piezometers may
degrade and fail
— Installation difficult
— Allow discrete sampling from specific
points/horizons
— Requires specialist knowledge and can
— Easier to operate than most other
be expensive
installations
Discrete level or multi-level
— Minimal purge volumes
— Number of sampling points can be
samplers
limited by borehole diameter
— Poor installation can lead to cross-
— Minimal aquifer disturbance during
contamination. Sampling method
sampling
restricted to shallow depth without
incurring high costs
Where monitoring for the presence of DNAPLs is required, users should note that the lower parts of most
screen lengths do not contain slots or holes, as this is where the threads are located. Where the intention is to
measure DNAPL at the base of a permeable unit, the hole should be slightly over-deepened to permit DNAPL
sitting at the base of the unit to enter the GQMP, although care should be taken to ensure that DNAPL does
not infiltrate deeper into the aquifer system. Where this approach has been adopted, allowance should be
made in subsequent measurements of DNAPL thickness to take account of the “sump” created at the bottom
of the GQMP.
4.4.3 Multi-level monitoring
Multi-level monitoring (MLM) systems represent a cost-effective and efficient method of installing a number of
GQMPs through an aquifer system where an understanding of vertical hydrogeological processes and
contaminant distribution is required.
Clustered piezometers in separate boreholes can also be used to monitor the vertical variation in groundwater
quality in a similar manner to MLM systems. However, there is a potential lateral variation in the sampling
results, which may be significant in some settings, and in general there are increased drilling and installa
...
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 5667-22
Первое издание
2010-08-15
Качество воды. Отбор проб.
Часть 22.
Руководство по проектированию и
установке пунктов мониторинга
подземных вод
Water quality — Sampling —
Part 2: Guidance on the design and installation of groundwater
monitoring points
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
©
ISO 2010
Отказ от ответственности при работе в PDF
Настоящий файл PDF может содержать интегрированные шрифты. В соответствии с условиями лицензирования, принятыми
фирмой Adobe, этот файл можно распечатать или смотреть на экране, но его нельзя изменить, пока не будет получена
лицензия на установку интегрированных шрифтов в компьютере, на котором ведется редактирование. В случае загрузки
настоящего файла заинтересованные стороны принимают на себя ответственность за соблюдение лицензионных условий
фирмы Adobe. Центральный секретариат ISO не несет никакой ответственности в этом отношении.
Adobe – торговый знак Adobe Systems Incorporated.
Подробности, относящиеся к программным продуктам, использованным для создания настоящего файла PDF, можно найти в
рубрике General Info файла; параметры создания PDF оптимизированы для печати. Были приняты во внимание все меры
предосторожности с тем, чтобы обеспечить пригодность настоящего файла для использования комитетами – членами ISO. В
редких случаях возникновения проблемы, связанной со сказанным выше, просим информировать Центральный секретариат
по адресу, приведенному ниже.
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
Все права сохраняются. Если не задано иначе, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без
предварительного письменного согласия офиса ISO по адресу, указанному ниже, или членов ISO в стране регистрации
пребывания.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii © ISO 2010 – Все права сохраняются
Содержание Страница
Предисловие .iv
Введение .vi
1 Область применения .1
2 Термины и определения .1
3 Принцип.4
3.1 Общие положения .4
3.2 Задачи мониторинга .4
4 Проектирование.6
4.1 Введение .6
4.2 Концептуальная модель .6
4.3 Способ бурения и размер установки.9
4.4 Проектирование установки .12
4.5 Выбор конструкционных материалов.15
4.6 Головное сооружение.22
4.7 Поверхностное окружение.24
5 Строительная фаза .24
5.1 Общие положения .24
5.2 Составление отчетов.24
5.3 Практика бурения скважины .25
5.4 Практическая установка пункта мониторинга качества подземных вод .26
5.5 Разработка скважины .28
6 Деятельность после строительства.29
6.1 Плановые проверки и техническое обслуживание .29
6.2 Реабилитация.29
7 Меры безопасности и предосторожности.30
8 Обеспечение и контроль качества.30
Приложение A (информативное) Общепринятые технологии бурения, используемые для
установки GQMP .32
Приложение B (информативное) Примеры головного сооружения для завершения скважин.35
Библиография.38
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) является всемирной федерацией национальных
организаций по стандартизации (комитетов-членов ISO). Разработка международных стандартов
обычно осуществляется техническими комитетами ISO. Каждый комитет-член, заинтересованный в
деятельности, для которой был создан технический комитет, имеет право быть представленным в этом
комитете. Международные правительственные и неправительственные организации, имеющие связи с
ISO, также принимают участие в работах. Что касается стандартизации в области электротехники, то
ISO работает в тесном сотрудничестве с Международной электротехнической комиссией (IEC).
Проекты международных стандартов разрабатываются в соответствии с правилами Директив ISO/IEC,
Часть 2.
Основной задачей технических комитетов является подготовка международных стандартов. Проекты
международных стандартов, принятые техническими комитетами, рассылаются комитетам-членам на
голосование. Их опубликование в качестве международных стандартов требует одобрения не менее
75 % комитетов-членов, принимающих участие в голосовании.
Следует иметь в виду, что некоторые элементы настоящего международного стандарта могут быть
объектом патентных прав. Международная организация по стандартизации не может нести
ответственность за идентификацию какого-либо одного или всех патентных прав.
ISO 5667-22 подготовил Технический комитет ISO/TC 147, Качество воды, Подкомитет SC 6, Отбор
проб (общие методы).
ISO 5667 состоит из следующих частей под общим заголовком Качество воды. Отбор проб:
⎯ Часть 1. Руководство по разработке программ и методов отбора проб
⎯ Часть 3. Руководство по сохранению проб воды и обращению с ними
⎯ Часть 4. Руководство по отбору проб из естественных озер и водохранилищ
⎯ Часть 5. Руководство по отбору проб питьевой воды из очистных сооружений и
трубопроводных распределительных систем
⎯ Часть 6. Руководство по отбору воды в реках и ручьях
⎯ Часть 7. Руководство по отбору проб воды и пара в котельных
⎯ Часть 8. Руководство по отбору проб мокрых осаждений
⎯ Часть 9. Руководство по отбору проб морской воды
⎯ Часть 10. Руководство по отбору проб сточной воды
⎯ Часть 11. Руководство по отбору проб подземных вод
⎯ Часть 12. Руководство по отбору проб донных отложений
⎯ Часть 13. Руководство по отбору проб донных илистых отложений
⎯ Часть 14. Руководство по обеспечению качества отбора проб воды в окружающей среде и
обращению с ними
⎯ Часть 15. Руководство по сохранению проб осадков и отложений и обращению с ними
iv © ISO 2010 – Все права сохраняются
⎯ Часть 16. Руководство по биологическому тестированию проб
⎯ Часть 17. Руководство по отбору проб массы взвешенных твердых частиц
⎯ Часть 19. Руководство по отбору проб морских отложений
⎯ Часть 20. Руководство по использованию данных отбора проб в целях принятия решений.
Соответствие техническим условиям пороговых значений и систем классификации
⎯ Часть 21. Руководство по отбору проб питьевой воды, распределяемой в цистернах или
другими средствами, чем по трубам
⎯ Часть 22. Руководство по проектированию и установке пунктов мониторинга подземных вод
⎯ Часть 23. Руководство по пассивному отбору проб
Введение
Руководство, содержащееся в настоящей части ISO 5667, охватывает проектирование и установку
пунктов мониторинга качества подземных вод (design and installation of groundwater quality monitoring
points – GQMPs). Его следует использовать вместе с другими руководствами по отбору проб
подземных вод и расследованию загрязненных или потенциально загрязненных участков местности,
так как отбор проб любой подземной воды с таких участков, вероятно, образует часть более широкой
программы научного исследования.
Отбор проб подземных вод вообще осуществляется для того, чтобы установить, есть или нет
загрязнение подземной воды на участке местности или под ним. Отбор проб может быть также
применен, чтобы:
a) установить, возникает ли миграция загрязняющих веществ, извлеченных с определенного участка
местности, и дать характеристику пространственного распространения (как в поперечном, так и
вертикальном направлении) любого загрязнения и его формы;
b) установить направление, скорость и изменчивость потока подземной воды и миграции
загрязнения;
c) предоставить данные для начала оценки рисков;
d) предоставить систему раннего предупреждения о воздействии загрязняющих веществ на водные
подземные ресурсы, поверхностные воды и другие потенциальные приемники вблизи
определенного участка местности;
e) осуществлять текущий контроль исполнения и эффективности корректирующих мероприятий или
разработки оборудования;
f) демонстрировать согласие с лицензионными условиями или собирать доказательство для
законодательных целей;
g) оказывать помощь в подборе корректирующих мероприятий и разработке процесса исправления.
Проектирование и установка пунктов подземных вод являются решающими в обеспечении
репрезентативных измерений качества подводных вод, которые надо делать. Широкий набор методов
и материалов используется в настоящее время без какой-либо или очень малой ориентировки на их
применимость к рассматриваемым проблемам. В результате имеем данные и информацию, которые в
лучшем случае являются трудными для интерпретации, а также вводят в заблуждение; в худшем
случае они являются полностью бесполезными. Расходы, связанные с установкой, отбором проб и
анализом, составляют значимую сумму, а потенциальное воздействие неверных решений, принятых на
основе скудных данных о качестве, будут еще больше. Поэтому есть необходимость в разработке
наилучшего практического руководства, чтобы создать структуру, которая может быть принята для
обеспечения большего уровня доверия к данным о качестве подземных вод.
Предписывающее руководство по методам и применениям не является возможным. Следовательно,
настоящее руководство дает информацию по наиболее общепринятым и доступным техническим
приемам и перечисляет их преимущества, недостатки и ограниченности использования в известных
случаях. При рассмотрении замысла концепций отбора проб необходимо принимать во внимание
свойства потенциальных источников загрязнений, пути миграции, приемники, цель научного исследования
и среду окружения, в которой планируется разместить пункты мониторинга.
vi © ISO 2010 – Все права сохраняются
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 5667-22:2010(R)
Качество воды. Отбор проб.
Часть 22.
Руководство по проектированию и установке пунктов
мониторинга подземных вод
1 Область применения
Настоящая часть ISO 5667 дает руководящие указания для проектирования, конструирования и
установки пунктов мониторинга качества подземных вод в целях обеспечения уверенности в том, что
представительные пробы подземных вод могут быть добыты. В рамках настоящего руководства
рассматривается следующее:
a) воздействие материалов установки на окружающую среду;
b) воздействие установки на целостность пробы;
c) воздействие среды окружения на установку и материалы, использованные в ее конструкции.
Эти руководящие указания позволяют принимать во внимание определенные воздействия и учитывать
их при разработке программы отбора проб подземных вод. Они также делают возможной
компетентную оценку данных и результатов, полученных от существующих установок, конструкция
которых может потенциально влиять на целостность пробы.
Эти руководящие указания предназначаются для установок и мониторинга в разных условиях
окружениях, включая случаи, когда исходные данные и основной режим подземных вод устанавливается
или постоянно контролируется, и те условия, в которых воздействия загрязнений уже расследуются.
2 Термины и определения
В настоящем документе применяются следующие термины и определения.
2.1
кольцевой зазор
annulus
пустота между любой трубой большого диаметра, трубой малого диаметра или кожухом и
определенной трубой большого диаметра, трубой малого диаметра или кожухом, непосредственно
окружающим трубу
2.2
водоносный горизонт
aquifer
геологическая формация (слой или пласт) водопроницаемой породы или незатвердевшего материала
(например, песок и гравий), способная пропускать значимое количество воды
[8]
ПРИМЕЧАНИЕ Адаптированное определение из ISO 6107-3:1993 , 6.
2.3
бентонит
bentonite
глина, образуемая путем разложения вулканического пепла, которая разбухает, так как она
абсорбирует воду
[9]
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Адаптированное определение из ISO 6707-1:2004 , 3.2.18.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Очищенный бетонит используется, чтобы сделать гидравлическое уплотнение. Натрий часто
добавляется в процесс очищения, чтобы усилить свойства разбухания.
2.4
жидкости плотной неводной фазы
dense non-aqueous phase liquids
DNAPL
органические соединения, которые имеют низкую растворимость в воде, а также плотность, которая
выше по сравнению с водой, например, такие хлорированные углеводороды как трихлорэтан
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 34]
2.5
эффективная пористость
effective porosity
доля насыщенных отверстий или пор в пределах водоносной формации, которая непосредственно
способствует потоку подземной воды
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 43]
ПРИМЕЧАНИЕ Эффективная пористость представляется как отношение данного объема полостей пор к
общему объему породы.
2.6
геотекстильная обертка
geotextile wrap
синтетический инертный тканый материал, обернутый вокруг наружной стороны перфорированной
трубы, чтобы предотвращать проникновение твердых частиц в скважину или пьезометр без
ограничения потока воды
2.7
подземная вода
groundwater
вода, которая задерживается в насыщенной или ненасыщенной подземной формации и обычно может
быть извлечена из нее или в искусственном отложении, например, насыпном грунте
[6]
ПРИМЕЧАНИЕ Адаптированное определение из ISO 6107-1:2004 , 41.
2.8
гидравлическая проводимость
hydraulic conductivity
свойство водоносной формации, которое относится к ее способности пропускать воду через ее
внутренние, взаимосвязанные проходы
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 53]
2.9
жидкость легкой неводной фазы
light non-aqueous phase liquid
LNAPL
органические соединения, которые имеют низкую растворимость в воде и плотность меньше, чем у
воды, например, нефтепродукты
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 59]
2.10
многоуровневое устройство отбора проб
multi-level sampler
единичная установка для отбора проб подземной воды на дискретных глубинах под поверхностью земли
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 67]
ПРИМЕЧАНИЕ Это устройство может быть забито непосредственно в землю, установлено в уже существующей
скважине или в специально сделанное буром отверстие. При установке в скважине используются встроенные
пакеры, что отделить каналы индивидуальных проб.
2 © ISO 2010 – Все права сохраняются
2.11
система многочисленных скважин
multiple boreholes
группа индивидуальных скважин или пьезометров, установленных отдельно, чтобы образовать сеть
текущего контроля, которая является адекватной для целей научного исследования
2.12
гнездовые пьезометры
nested piezometers
группа пьезометров, установленных в пределах одной скважины большого диаметра
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 69]
ПРИМЕЧАНИЕ Вообще каждый пьезометр предназначается для обеспечения отбора проб через специфические
глубинные интервалы в пределах водоносного горизонта. Кончик пьезометра окружен песчаным пакетом, который
в свою очередь отделяется от соседней точки отбора проб с помощью установленного между ними постоянного
непроницаемого уплотнения, чтобы исключить утечку между точками отбора проб.
2.13
пакер
packer
устройство или материал для временной изоляции заданных вертикальных секций в пределах
скважины для того, чтобы выполнять отбор проб подземной воды из дискретных зон или
местоположений в пределах скважины или водоносного горизонта
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 75]
2.14
верховодка
perched groundwater
изолированный запас подземной воды, ограниченный в поперечном и вертикальном протяжении,
расположенный в пределах ненасыщенной зоны выше более протяженного запаса подземной воды
[7]
ПРИМЕЧАНИЕ Адаптированное определение из ISO 6107-2:2006 , 79, “perched water table”.
2.15
пьезометр
piezometer
устройство, состоящее из трубы малого или большого диаметра с пористым элементом или
перфорированной секцией (окруженной фильтром) в нижней части (кончик пьезометра), которое
устанавливается и уплотняется в земле на подходящем уровне в пределах насыщенной зоны для
измерения уровня воды, гидравлического давления или отбора проб подземной воды
[7]
ПРИМЕЧАНИЕ Адаптированное определение из ISO 6107-2:2006 , 81.
2.16
приемник
receptor
(отбор проб подземной воды) нечто реальное, которое является уязвимым к неблагоприятному
действию опасного вещества или агента
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 100]
ПРИМЕЧАНИЕ Это нечто реальное может страдать от нанесения вреда или повреждения, если не защищено
от воздействия потенциальной опасности, например, люди, животные, водные экосистемы, растительность или
коммунальные службы здания.
2.17
зона отклика подземной воды
groundwater response zone
секция скважины или пункта мониторинга подземной воды, которая открыта к вмещающему отложению пород
2.18
насыщенная зона
saturated zone
часть водоносного горизонта, в которой полости пор формации полностью насыщены водой
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 119]
2.19
скважинный фильтр
well screen
секция обсадной трубы, которая перфорируется прорезями или отверстиями для проникновения
подземной воды
2.20
труба для закачки жидкого раствора
tremmie pipe
узкая (диаметром от 25 мм до 50 мм) пластмассовая труба, расположенная ниже кольцевого зазора
установки в целях добавления фильтрующих и уплотняющих материалов
2.21
ненасыщенная зона
unsaturated zone
часть водоносного горизонта, в которой полости пор формации не заполнены полностью водой
[7]
[ISO 6107-2:2006 , 150]
3 Принцип
3.1 Общие положения
Установка и функционирование пунктов мониторинга подземных вод образуют, как правило, одну часть
научного исследования или работы, в которую также вовлекаются другие технические предположения и
задачи. Настоящее руководство включает рассмотрение более широких задач научного исследования и
назначения скважин или пунктов текущего контроля, а также необходимость встроенной гибкости.
Рекомендуется разработка плана проектирования. В этом плане следует учесть все потенциальные
факторы, которые могут влиять на установку и функционирование пунктов мониторинга. Эти факторы
включают вопрос о необходимости оборудования для краткосрочного или долгосрочного
использования, диапазон параметров, которые надо измерять или устанавливать, приемлемые
допустимые отклонения и качество данных. Проектная структура на Рисунке 1 может быть
использована, чтобы поддержать процесс и обеспечить рассмотрение уместных факторов и ключевых
предположений для проектирования и сооружения пунктов текущего контроля.
3.2 Задачи мониторинга
Основной задачей всех установок мониторинга качества подземных вод является получение
представительной пробы подземной воды, которые надо накапливать. Цель, во имя которой
добываются пробы воды, попадает в одну из трех категорий:
a) стратегическая: текущий контроль, чтобы добыть исходные данные и основную информацию о
качестве подземных вод и выявить широкомасштабные тенденции качества из-за изменения
природных условий или загрязнения;
b) защитная: текущий контроль вокруг известной деятельности, например, мест для удаления
отходов, вокруг чувствительного приемника (например, заболоченной территории, зависимой от
подземных вод) или контроль процесса исправления подземной воды;
c) исследовательская: текущий контроль, чтобы исследовать и дать характеристику подземной воды
ниже или рядом с площадями известного или подозреваемого загрязнения — это также включает
мониторинг жидкостей свободной фазы (например, LNAPLs).
4 © ISO 2010 – Все права сохраняются
Задачи могут изменяться в течение срока службы установки мониторинга качества подземной воды.
Они могут также иметь многочисленные цели на какой-то один момент времени. Следует
проектировать универсальные установки мониторинга в той степени, в которой это возможно.
Рисунок 1 — Блок схема проектирования и установки
4 Проектирование
4.1 Введение
4.1.1 Общие положения
Расчетные предположения для установки мониторинга качества подземных вод можно разделить на
две фазы: a) исходное проектное решение и b) рабочий проект.
Исходное проектное решение дает предварительную оценку рассмотрений, тогда как рабочий проект
представляет подробное углубленное изучение проблем и принятие решений, ведущих к монтажу
установки текущего контроля подземных вод .
4.1.2 Исходное проектное решение
Фаза исходного проектного решения является быстрым и относительно простым процессом. В ходе
этого процесса следует рассмотреть вопросы, составляющие основу проекта, и имеющиеся варианты.
Это фаза включает метод бурения (и закладочную среду, которую надо использовать),
местоположение и глубину скважины, контурное проектирование, составление сметы и
идентификацию информационных разрывов. На этой стадии работы следует сформировать основу
информации, которая необходима для проведения предварительных обсуждений с организаторами
общего дела, клиентами и буровыми мастерами. Вслед за стадией исходного проектирования следует
выявить потенциальные трудности вместе с потенциальными решениями, определить вероятные
расходы и любые значимые вопросы охраны труда и техники безопасности.
4.1.3 Рабочий проект
На этой стадии проект мониторинга качества подземных вод разрабатывается в деталях, чтобы
обеспечить составление окончательных технических условий и определение процессов закупки и
ввода в эксплуатацию сооружения на своем месте.
4.2 Концептуальная модель
4.2.1 Общие положения
Понимание окружающей среды под поверхностью земли необходимо для эффективной работы установки
мониторинга качества подземной воды. Это понимание может быть разработано в контексте концептуальной
модели местоположения, которая представляет сбор информации, позволяющей мысленно видеть условия
под поверхностью земли. Для установок мониторинга качества подземной воды в концептуальную модель
следует включить геологическую или гидрогеологическую информацию. Геологическое окружение является
наиболее значимым фактором для выбора технологии бурения. Тип и толщина напластования влияет на
методологию бурения, выбор материалов и проектирование зон отклика. Необходимая степень понимания,
обеспечивающего подходящее проектирование, определяется следующим:
a) ожидаемой сложностью подземного окружения;
b) анализом затрат и выгод, например, оправдывается ли стоимость дальнейшего научного
исследования улучшенным проектом или пониманием;
c) типом рассматриваемой установки, например, установки для отбора проб на нескольких уровнях
требуют более подробную информацию.
Примеры геологической информации, которая требуется для грунтов и скальных пород перечисляются далее.
Что касается грунтов, то следующие факторы могут влиять на отбор технологии бурения:
1) степень связности грунта в случае, когда мелкозернистые грунты более вероятно стоят
пористыми по сравнению с крупнозернистыми грунтами;
6 © ISO 2010 – Все права сохраняются
2) плотность крупных, гранулированных отложений в случае, когда временная обсадная труба
почти всегда требуется в гранулированных отложениях, которые имеют тенденцию к
“прорыву” ниже уровня подземных вод и требуют дополнение воды
3) отсутствие или присутствие булыжников, гальки и камней, через которые при некоторых
способах бурения проникновение невозможно;
4) толщина в случае, когда трудные условия бурения могут быть часто преодолены, если слой
грунта тонкий, но для толстых слоев грунта потребуется специальная техника;
5) насыщенные или ненасыщенные условия, когда ненасыщенные пески могут сыпаться в
скважину, в то время как насыщенные пески могут вздуваться.
Важные факторы для скальных пород следующие:
i) сопротивление скальных пород может быть часто преодолено с использованием
технологий бурения грунтов, в то время как прочная скальная порода замедляет процесс
бурения и является причиной отказа от некоторых технологий;
ii) глубина и толщина проникновения;
iii) присутствие выветрившихся или слабых зон, в которых для прохода скважины может
потребоваться временная обсадная труба;
iv) наличие пустот, например, разломов, свойств растворения и горных выработок, которые
могут вызывать потерю промывочной среды.
4.2.2 Сопротивление скальных пород
Относительное сопротивление геологического напластования влияет на скорость бурения, требует
обсадку стенок скважины и необходимую прочность материалов установки. Рыхлые, крупнозернистые
и мягкие, мелкозернистые отложения всегда требуют временное крепление скважины или
использование глинистого раствора для бурения кроме случаев, когда применяются методы
непосредственного проталкивания установки. Крепь может также потребоваться в сильно треснутых
скальных породах, когда блоки или клинья могут провалиться в ствол скважины. При бурении через
горную выработку может встретиться рыхлый грунт, способный закупорить скважину.
Разбухающие глинистые породы могут создавать трудности для бурения и установки, так как эти
отложения могут разбухать внутрь пустоты скважины, уменьшая ее эффективный диаметр. Если не
применять крепление стен скважины (из-за способа бурения или риска, что временная обсадная труба
может застрять в скважине), тогда установку следует делать сразу после бурения, чтобы снизить
потенциальную потерю скважины. Химические добавки могут замедлять или исключать эффект
разбухания; однако, в силу их потенциального влияния на химический состав подземной воды, добавки
следует использовать после тщательного рассмотрения последствий.
Сыпучие пески ниже уровня подземных вод часто делают “прорыв” внутрь скважины. В результате
возникает разность гидростатического напора между уровнем воды внутри временной обсадной трубы
и окружающим грунтом, что ведет к перемещению песка внутрь обсадной трубы. Этот эффект может
быт далее усиливаться за счет всасывания, создаваемого бурением, которое втягивает больше
материала вовнутрь. Потенциальный исход заключается в том, что песок заполняет временную
обсадную трубу с большей скоростью, чем он может быть удален в процессе бурения. Это затем
создает трудности для извлечения самой временной обсадной трубы. Что минимизировать эффект
прорыва, необходимо поддерживать уровень воды внутри обсадной трубы выше наружного путем
добавления воды.
4.2.3 Глубина
Необходимая глубина пункта мониторинга качества подземных вод (groundwater quality monitoring point –
GQMP) зависит от выбора и количества обсадного материала и технологии бурения (см. 4.3).
Большинство технологий обеспечивают бурение мелких скважин, но увеличение глубины оказывает
свое влияние на проектирование. Некоторые способы бурения ограничены по глубине, на которую они
могут проникать, в силу физических сдерживающих факторов, например, чрезмерное фрикционное
сопротивление при бурошнековой выемке и технологии прямого проталкивания.
Канатное бурение обычно ограничено скоростью продвижения, которое замедляется с глубиной, и
размером необходимого оборудования в случае, когда для более глубоких скважин требуются
крупногабаритные буровые установки.
Технология вращательного бурения может быть применена в мелких скважинах, но вспомогательное
оборудование и относительно дорогостоящая мобилизация могут составлять большую долю затрат.
Глубина скважины и глубина уровня подземных вод определяют выбор установочных материалов и
диаметр крепления скважины. Следует применять обсадную колонну достаточной прочности, чтобы
выдерживать растягивающие напряжения под действием собственной массы при ее подвеске в
скважине. Наиболее слабым местом обсадной колонны обычно являются сочленения. Пригодность
материала также важно рассмотреть для глубоких скважин. Что касается плавучих материалов, то
критической длиной при расчете напряжения растяжения является глубина уровня поземной воды.
4.2.4 Гидрогеологические предположения
Глубина уровня подземной воды влияет на выбор способа бурения, крепление скважины и
фильтрующих материалов. Что касается способа бурения, то поведение некоторых материалов может
быть разным в насыщенном или ненасыщенном состоянии и влиять на скорость проникновения
бурением и стабильность напластования. При бурении ударной установкой может потребоваться
дополнительная вода или промывание сильной струей для извлечения выбуренной породы.
Некоторые крепежные материалы ограничены по длине, на которую их можно подвешивать в скважине,
прежде чем случится разрыв, как правило, в местах соединений. Многие пластмассы обладают
некоторой плавучестью в воде, поэтому длина подвески может быть увеличена в насыщенной
скважине, если сравнивать с сухой.
Артезианские условия влияют на способ бурения, проектирование головного сооружения и метод
установки. Специальные меры предосторожности следует применять, где ожидается артезианский
гидростатический напор, так как неуправляемый выпуск воды может влиять на окружающую среду и
создавать риск здоровью и безопасности. В артезианских условиях следует запросить рекомендации
специалистов бурения.
Расположение уровня подземной воды и его вероятного колебания необходимо для определения
глубины и длины фильтрующей сетки. Местоположение сетчатого фильтра следует связать с
задачами исследования и его следует обрезать или предпочтительно изготовить по размеру.
Обсадные и фильтрующие секции поставляются в стандартных размерах длины, типично от 1 до 3
метров; при необходимости их можно обрезать по размеру на месте исследования.
Как правило, зоны мониторинга должны правильно располагаться в пределах проницаемых горизонтов.
В многослойных водоносных системах и в случае присутствия загрязнения требуется осторожность,
чтобы предотвратить сообщение между разными горизонтами во время бурения или установки. Знание
буровым мастером задач научного исследования до начала работ позволяет регистрировать данные во
время бурения и гарантирует, что важные изменения в литологии, а также информация о залежах воды
не будет пропущена. Гидравлические свойства напластования влияют на проектирование фильтрующего
пакета и сетки, выбор метода разработки и потенциал потерь на смывание во время вращательного
бурения. Они могут также влиять на выбор технологии бурения. Руководство по выбору материала
дается в 4.5. В случае, когда химический состав подземных вод вреден для здоровья, то могут
потребоваться дополнительные требования к охране труда и технике безопасности.
Наличие отдельных фаз (LNAPLs и DNAPLs) в контролируемом горизонте влияет на проектирование
сетчатого фильтра, выбор крепежного материала и способа бурения. Присутствие жидкости неводной
фазы (NAPL) и ее последствия для проектирования сетчатого фильтра рассматривается в 4.5.4. В
присутствие трехфазной органики обсадная колонна должна противостоять коррозии от NAPL.
8 © ISO 2010 – Все права сохраняются
Присутствие трехфазных загрязнений также имеет последствия для здоровья и обеспечения
безопасности и миграции загрязняющего вещества во время бурения. Загрязняющие вещества,
которые вероятно могут встретиться, влияют на выбор материала (его пригодность на основе сорбции,
выделение загрязняющих веществ, риск коррозии), способ бурения и стоимостную оценку охраны
труда и техники безопасности. Загрязненный вынутый грунт и загрязненная подземная вода требуют
специального обращения, хранения и удаления в отход.
4.3 Способ бурения и размер установки
4.3.1 Общие положения
Выбор технологии следует делать на основе рассмотрения следующих вопросов:
a) способность проникать сквозь ожидаемые формации;
b) требования к глубине и диаметру — диаметр скважины является функцией диаметра установки и
потребности свободного пространства (кольцевого зазора) вокруг обсадной колонны для
обеспечения эффективного монтажа фильтров и уплотняющих материалов. Минимальный
кольцевой зазор рекомендуется величиной 38 мм. Возможно, что потребуется начать бурение
скважины большего диаметра для достижения подходящего конечного диаметра на глубине;
c) влияние на качество подземных вод (в частности, при смывании сильной струей воды);
d) требования к отбору образцов или проб для геофизических исследований в скважине;
e) степень возмущения встречающихся формаций (например, размазывание боковых стенок);
f) необходимость свести к минимуму перекрестное загрязнение подвижными загрязняющими
веществами между водоносными слоями;
g) изменчивость, сложность скважины и требования к ней, например, в случае, когда
малопроницаемые слои разделяют водоносные горизонты, и весьма важно, чтобы эти горизонты
оставались отделенными между собой;
h) ограничения доступа;
i) годность;
j) относительные затраты;
k) другие задачи (требования для геотехнических, гидравлических испытаний или геофизических
исследований в скважине).
Описание технологий бурения, которые наиболее часто применяются для установки GQMP, дается в
Приложении A.
4.3.2 Влияние геологии на выбор технологии бурения
Природа подземной геологии является наиболее значимым фактором при выборе технологии бурения.
Например, присутствие твердых скальных пород препятствует использованию канатных буровых
установок, тогда как необходимость применения временной обсадной колонны для предотвращения
образования пустот или обрушения рыхлых отложений говорит в пользу их использования. В трудных
грунтовых условиях или в случае, когда значительное боковое отклонение скважины накрывает
твердое напластование, может потребоваться комбинация канатного и вращательного бурения. Так
как геологические условия являются часто сложными, ряд общих ситуаций рассмотрены и выделены в
Таблицах 1 – 3. Каждая технология оценивается для диапазона разных состояний грунта. Эти таблицы
следует использовать в качестве руководства, а привязанную к рабочему месту информацию следует
оценить до принятия решения по технологии бурения.
4.3.3 Влияние глубины
Для более глубоких скважин (как правило, больше 50 м) ряд технологий лимитирован, а только
вращательное бурение и акустическое зондирование являются обычно подходящими вариантами.
Канатное бурение подходит, в зависимости от размера буровой установки, для глубин до 50 м.
4.3.4 Диаметр скважины
Диаметр скважины определяется требуемым диаметром установки и необходимостью кольцевого
зазора вокруг обсадной колонны, чтобы:
a) позволить эффективную установку фильтров и уплотняющих материалов ;
b) принять во внимание неровные боковые стенки;
c) обеспечить использование оборудования установки;
d) свести к минимуму риск закупоривания отверстия материалами установки (образование
перемычки).
В зависимости от глубины, состояний грунта и технологии бурения может быть надо начать скважину
большего размера, чтобы получить подходящий окончательный диаметр на глубине — расходы
бурения обычно возрастают с увеличением диаметра скважины.
Таблица 1 — Технологии бурения для мелкозернистых грунтов
Отложения с
От очень мягкого до крепкого От крепкого до твердого булыжниками или
галькой
Способ бурения
Отбор Отбор
Годность Прочность Годность Прочность Годность
образцов образцов
a
Канатный 99 999 99 99 999 999 99
b
999 99 9 99 99 9 99
Вращательный
a
99 999 99 99 999 999 99
Акустический
Проталкивание
999 — 9 — —
× ×
или подмыв
Полый бур 9 × 9 9 9 9 ×
Обозначение
— не уместен
× непригодный
9 подходящий, но не идеальный
99 подходящий
999 наиболее подходящий
a
Использование временной обсадной колонны.
b
Колонковый бур не применяется .
10 © ISO 2010 – Все права сохраняются
a
Таблица 2 — Технологии бурения для крупнозернистых грунтов
b
Плотный песок Рыхлый песок Плотный гравий Рыхлый гравий
Способ бурения
a
999 999 99 99 99 99 999 999 99 99 999 99
Канатный
b
Вращательный 999 99 9 x x 99 999 99 9 9 9 99
a
99 999 999 99 99 99 99 999 999 99 99 99
Акустический
Проталкивание
× — — 999 — — × — — 9 — —
или подмыв
9 99 99 99 99 99 9 99 99 99 99 99
Полый бур
Обозначение
— не уместен
× не пригоден
9 подходит, но не идеальный
99 подходит
999 наиболее подходящий
a
Степень отверждения и уплотнения материала используется для определения “плотный” или “рыхлый”. Плотный песок
/гравий плотно распределен, имеет большую плотность в куче и большее сопротивление сдвигу, чем рыхлый
песок/гравий.
b
В случае прорыва песка могут встретиться трудности для применения всех технологий.
c
Использование временной обсадной колонны.
d
Колонковый бур не применяется.
Таблица 3 — Технологии бурения для скальных пород
Условия От слабой до умеренно слабой
От умеренно прочной до прочной
отклонения скальной породы (включая
скальной породы
скважины выветривание)
Канатное бурение 99 ×
Вращательное
999 999
бурение
Вращательное
999 999
точное бурение
Условное обозначение
× не подходит
9 подходит, но не идеально
99 подходит
999 наиболее подходящий
Годность
Прочность
Отбор
образцов
Годность
Прочность
Отбор
образцов
Годность
Прочность
Отбор
образцов
Годность
Прочность
Отбор
образцов
4.4 Проектирование установки
4.4.1 Установка пункта мониторинга
Имеются три главных типа установки пунктов мониторинга для сбора проб подземных вод. К ним
относится следующее:
a) колодцы с одним сетчатым фильтром или без фильтра, шпуры или пьезометры скважины
[Рисунок 2 a) и b)];
b) гнездовые пьезометры в комплекте одной скважины [Рисунок 2 c)];
c) дискретный горизонт или отбор проб на многих уровнях [Рисунок 2 d) и e)];
Преимущества и недостатки каждого типа установки показаны в Таблице 4.
4.4.2 Местоположение зон отклика
Зона отклика есть часть пункта мониторинга, открытая к водоносному горизонту или геологической
формации, для которых надо собирать пробы подземных вод. Ее местоположение зависит от задач
текущего контроля, включая необходимую глубину и тип жидкостей. Факторы, которые могут влиять на
проектирование зоны отклика, включают следующее:
a) диапазон поднятия уровня подземных вод ;
b) присутствие NAPL;
c) толщина блока воды, подлежащего текущему контролю;
d) требования к гидравлическим рабочим характеристикам;
e) недопущение вертикальных потоков и перекрестного загрязнения.
Длинные зоны отклика следует по возможности избегать, так как они могут стимулировать
вертикальный поток и перемещение загрязнения и, следовательно, возмущать естественную картину
потоков и геохимии. Они могут также формировать преимущественные проходы для миграции
загрязнения. В этой части ISO 5667 принимают длину зон отклика не больше 3 м.
12 © ISO 2010 – Все права сохраняются
) Открытая скважина b) Скважина с сетчатым c) Гнездовой пьезометр
фильтром или пьезометр
d) Скважина с пакерами e) Отбор проб по нескольким
уровням
Обозначение
1 уплотняющий материал 8 пьезометр
2 уровень подземных вод 9 водоупорный горизонт (aquitard)
3 обсадная труба 10 линия наполнения газом пакера
4 открытый колодец или скважина 11 пакер
5 крепление ствола колодца или труба пьезометра 12 изолированная секция шпура
6 компактная масса гравия 13 пакер или уплотнительный материал
7 перфорированный колодец или фильтр пьезометра 14 порт отбора проб
Рисунок 1 — Главные типы установки для мониторинга
Таблица 4 — Преимущества и недостатки разных установок пунктов мониторинга
Тип Преимущества Недостатки
— Простая и может быть разработана для
— Возможно короткое замыкание в
всех типов геологической формации
системе и обострение проблем
— Легкая для монтажа
— Нет потенциала для перекрестного — Не дает информацию по
загрязнения между отборами проб вертикальным изменениям в
водоносном горизонте, например,
Одна скважина с сетчатым — Гибкость по диаметру колодца
расслоение
фильтром или без него,
— Метод отбора проб не ограничен — Некорректное размещение сетки
колодец или пьезометр
фильтра ведет к загрязнению в обход
— При наклонных отверстиях можно
колодца
спуститься под источник и/или
перехватить вертикальные трещины
— Концентрации представляют среднее
— Ряд скважин разной глубины могут по длине сетки фильтра
быть установлены в небольшом месте
— Требуется большой объем продувки
для создания набора скважин
— Исследование по вертикали — Может вызывать чрезмерное
возмущение грунта вблизи
— Простая конструкция и работа
разнесенного набора скважин
Дополнительно к типу
выше, ряд скважин,
— Исключен потенциал перекрестного
которые имеют
загрязнения между разными уровнями
преимущества и
— Диаметр колодца ограничивается
недостатки, перечисленные
— Относительно затратная установка
только способом бурения
напротив
— Проект набора скважин дает полный
вертикальный охват
— Можно исследовать вертикальные
— Плохой монтаж и уплотнение могут
колебания
привести к вертикальной утечке
— Меньшие диаметры и внутренние
диаметры требуют меньше продувки
— Число мест от
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.
Loading comments...