Rigolentest: Wie gut ist die Versickerung tatsächlich?

Zur Ermittlung der realen Versickerungsleistung wird an einer fertigen Hohlkörperrigole mit vorgeschaltetem Tank ein hydraulischer Funktionstest (Versickerungstest) durchgeführt. Es wird erwartet, dass eine deutlich bessere Versickerung nachgewiesen werden kann (s. vorab berechnetes Beispiel).

Ausgangsdaten der Rigole (14 Blöcke)

• Breite = 1,60 m
• Länge = 5,60 m
• Höhe = 0,36 m
• Grundfläche = 8,96 m²
• Sickerfläche = 11,55 m²
• Volumen = 3,06 m² (berechnet 3064 l)
• Versickerungsleistung = 0,020 l/s
• aus Bemessung: k_i-Wert = 1,73_*10^-6 m/s
• Versickerungsdauer = 42,6 Stunden
• geschätztes Messintervall = 1 Stunde (zu Beginn 15 min. wählen und beobachten)
• geschätzte Absenkung <= 1 cm/h pro Intervall

Untersuchungsansatz, Methodik

Nach der „Flutung der Rigole bis zur Vollfüllung“ wird die Höhe des Wasserstandes (Absenkung) und die Zeit in angepassten Abständen gemessen. Daraus wird die versickerte Wassermenge pro Zeitintervall für die Sickerfläche berechnet und grafisch ausgewertet. Dieses Vorgehen liefert direkt in situ den Versickerungsnachweis mit dem realen k_f-Wert für die Bodendurchlässigkeit.

Nach erster Einschätzung mit möglichen Messungen im 1 cm-Bereich ist mit einer Messreihe von bis zu 36 Messwerten zu rechnen. Bei günstigen Bodenverhältnissen ist der Rigolentest an einem Tag durchzuführen (s. Beispiele).

Ansatz bei Vollfüllung: q_s = Q_v / t = k_{f *} A_s
k_f = q_s / A_s = Q_v / t / A_s
q_s = 0,00000173_*11,55_*1000 = 0,020 l/s

Durchführung des Rigolentests

Der Rigolentest ist während einer voraussichtlich niederschlagsfreien Zeit von 1-2 Tagen durchzuführen, nachdem im Tank eine ausreichende Wassermenge von > 3,5 m³ vorhanden ist (sofern die Rigole leer ist). Damit wird die Rigole für den Test gefüllt. Dazu ist die Tauchpumpe tiefer zu hängen und ggf. der Schwimmer zu deaktivieren. Der Anfangswasserstand im Tank ist zu messen.

Bei einer Pumprate von ca. 2 l/s ist die Rigole in einer knappen halben Stunde gefüllt (25,5 min.). Mit vorhandenem und aktivierten Wasserfüllstandssensor wird die Pumpe nach Erreichen der max. Rigolenfüllung durch die Sensorsteuerung abgeschaltet (nicht vom Schwimmer der Pumpe). Ein Nachpumpen während der Dauer des Tests ist durch Abschalten der Stromversorgung der Pumpe auszuschließen. Der Endwasserstand im Tank ist zu messen.

Zum Rigolentest wird der Wasserstand mit einem Akustiklot im Standrohr neben der Rigole gemessen, in dem sich auch der Sensor befindet. Es ist eine möglichst genaue Ablesung im mm-Bereich anzustreben. Die Messwerte und Zeiten sind zu dokumentieren.

Da die Versickerung sehr langsam verläuft, ist zu Beginn eine geringere Versickerung/Absenkung möglich, da unter ungesättigten Bodenverhältnissen zuerst die Porenluft verdrängt werden muss. Das wird sich ggf. im grafischen Verlauf der Messwerte in der Auswertung abzeichnen.

Gleichwohl kann auch schon bei der Befüllung durch eine schnelle Versickerung in den seitlichen Füllsand ein gegenteiliger Effekt auftreten, was aber sehr schnell erfolgt. Das wird sich in einer größeren Wassermenge zeigen, die mit dem Differenzwasserstand im Tank ermittelt werden kann.

Es kann nach 2 Methoden, in Schritten von 1 cm Absenkung bei variablen Zeitintervallen, oder bei gleichen Zeitabständen und möglichst genauem Wasserstand gemessen werden. Messungenauigkeiten im mm-Bereich können durch die grafische Auswertung ausgeglichen werden.

Abschätzung der Einflüsse auf den Versickerungsverlauf

• Bodenluft: Der Einfluss der verzögerten Versickerung im ungesättigten Boden wird üblicherweise bei Versickerungsversuchen mit einem Faktor 2 für den k_f-Wert korrigiert. Bis zu dieser Größenordnung kann das Ergebnis anfangs geringer ausfallen. Die Dauer wird bis zur Bodensättigung anhalten, mit abnehmender Tendenz.
• Füllsand: Bis auf Höhe der Oberkante der Rigole ist die Baugrube um die Rigole herum mit Sand aufgefüllt worden. Die Breite wird mit ca. 20 bis 40 cm angenommen (Umfang ca. 11,5+4 m). Das Sandvolumen beträgt ca. 1,1 bis 2,2 m³. Hier kann später mit den realen Abmessungen gerechnet werden.
• Mit einer Porosität von ca. 20 bis 25 % liegt das Porenvolumen bei ca. 220 bis 550 Litern, gemittelt bei ca. 10 % des Rigolenvolumens. Diese Wassermenge sickert schon während der Befüllung in die Seitenbereiche, verändert aber nicht den folgenden Versickerungsverlauf.

Auswertung: Beispiel 1 (q_s = 0,05 l/s)

Als erstes wird ein Beispiel mit den Daten aus der Dimensionierung überschlägig mit einer geschätzten etwa mehr als doppelten Versickerungsrate gerechnet.

Ausgangsdaten

Sensor-Schalthöhendifferenz: 1 cm
Versickerungszeit: t= 30 min. = 1800 s
Sickerfläche: A_s = 11,55 m²
Rigolengrundfläche: A= 8,96 m²
Versickerungsvolumen: Q_v = 8,96 m² x 0,01 m = ca. 90 Liter
gesamte Versickerungszeit: 17 h (linear u. konstant)

Ergebnis: k_f-Wert

k_f-Wert: k_f = Q_v / t / A_s
k_f = 0,090/1800/11,55 = 4,33_*10^-6 m/s

Damit liegt der k_f-Wert in diesem Beispiel um den Faktor 2,5 über dem k_i-Wert aus der Rigolenbemessung (k_f-Wert vor Korrektur = 2,7_*10^-6 m/s).

Die Versickerungsrate beträgt jetzt 0,050 l/s und die Versickerungsdauer liegt bei 17 Stunden.

Ergebnis: Beispiel 2 (q_s = 0,1 l/s)

Mit einer nochmals doppelten Versickerungsrate von 0,1 l/s ergibt sich auch ein doppelter k_f-Wert von 8,66_*10^-6 m/s mit 8,5 h gesamter Versickerungsdauer.

Das entspricht einer Absenkung von 1 cm in 15 Minuten (Faktor 5 von k_f/k_i und der Versickerungsleistung).