Formel kf-Wert stationär

Formel zur Berechnung des kf-Wertes

Bestimmung des kf-Wertes im Feldversuch

Der kf-Wert kann im Gelände direkt im Boden mit einem in-Situ-Versickerungsversuch bestimmt werden. Bei diesen Feldmethoden wird das Ergebnis mit einem Korrekturfaktor von 2 malgenommen und dann als Bemessungs-kf-Wert verwendet. Später bei der Bemessung wird der kf-Wert in der Formel durch den festen Faktor 2 dividiert.

Die Versickerungsversuche werden i.d.R. in der wasserungesättigten Bodenzone durchgeführt. Durch die Lufteinschlüsse ist dieser Wert geringer als unter Wassergesättigung. Das kann durch eine ausreichend lange Vorwässerung ausgeglichen werden.

Verschiedene Feldmethoden für unterschiedliche Tiefen:

  • Grube (einfacher Sickertest, in ca. 20 bis 30 cm Tiefe)
  • Schurf (Baggerschurf: Sickertest/Schluckversuch, in ca. 60 bis 80/200 cm Tiefe)
  • Doppelring-Infiltrometer (oberflächennah, bis ca. 10 / 20 cm Tiefe)
  • Versickerungsrohr in einer Grube (eigene Methode, ab ca. 30 bis 60 cm Tiefe)
  • open-end-test (verrohrte Sondierbohrung, in ca. 1 bis 2 m Tiefe)
  • offenes Bohrloch (i.d.R. im Grundwasserbereich, Tiefe mehrere Meter)
  • verrohrtes Bohrloch (slug & bail-test im Grundwasser, Tiefe mehrere Meter)
  • verrohrtes Bohrloch (Pumpversuch im Grundwasser, Tiefe mehrere Meter)

Stationäre Versickerungsmethode

Hier wird meine entwickelte Methode in einer kleinen Grube mit Versickerungsrohr beschrieben. Es wird ein Feuchtigkeitssensor auf das Versickerungsrohr aufgesetzt, der die Wasserzufuhr mittels einer kleinen Pumpe steuert und konstant hält (= ho). Im Gefäß wird die abgepumpte Wassermenge nachgefüllt und dabei das Volumen gemessen.

Versuchsanordnung: Grube mit Versickerungsrohr

Bei dieser stationären Methode bleibt der Wasserspiegel (Druckhöhe) kostant. Im Versickerungsrohr wird der Wasserstand automatisch mit einer Dosierpumpe und Messfühler-Kontaktüberwachung auf einer Höhe (nahezu randvoll) gehalten. Die Formel zur Berechnung des kf-Wertes lautet:

kf  =  Q * L / (d² * ho)   [m/s]

kf         gesuchter Durchlässigkeitsbeiwert
Q         Wassermenge pro Zeitintervall
L          Einbaulänge (Versickerungsstrecke im Boden)
d          Innendurchmesser (Rohr)
ho         Druckhöhe, konstanter Wasserstand

Beispielberechnung (stationäre Versickerung)

Die Umrechnung von ml in Liter und min in Sekunden erfolgt mit dem Quotienten 1000 ml/l und dem Faktor 60 s/min sowie von Liter in m³ nochmals durch 1000 l/m³. Daraus ergibt sich die Dimension m/s für den kf-Wert.

kf         [m/s]
Q         810 ml / 15 min
L          0,20 m
d          0,119 m
ho        0,365 m

kf  =  (810/1000 / 15*60) / 1000 * 0,20 / (0,119² * 0,365) = 3,48*10-5   [m/s]

Die Bodendurchlässigkeit beträgt 3,5*10-5 m/s. Er liegt damit im mittleren „durchlässigen Bereich“ von 1*10-4 bis 1*10-6 m/s nach DIN 18130 Teil 1.