Schurf Schluckversuch 2

Bestimmung des kf-Wertes durch Schluckversuch im Baggerschurf (2)

Durchführung: Versickerungsversuch im Baggerschurf

Der kf-Wert kann im Gelände direkt im Boden mit einem Versickerungsversuch im Baggerschurf als Schluckversuch bestimmt werden. Ein Baggerschurf ist u.a. für die Bestimmung des kf-Wertes in größerer Tiefe vorgesehen. Dabei wird eine Grube bis zur Tiefe der Schicht ausgehoben, für die der kf-Wert ermittelt werden soll. Die Sohle wird mit 2-3 cm Feinkies ausgefüllt, um Verwirbelung und Ausspülungen und damit eine Verschlammung zu vermeiden.

Die Messung in größerer Tiefe ist hier z.B. für eine Rigolenversickerung vorgesehen, oder aber es ist eine relativ undurchlässige Deckschicht vorhanden, die eine oberflächennahe Versickerung nicht ermöglicht. Für den „Schluckversuch“ ist eine entsprechend große Wassermenge vorzuhalten.

Formel zur Berechnung des kf-Wertes nach Lang/Huder

Hier wird das Beispiel für den Versickerungstest im Baggerschurf auf meiner Vorseite nach der etwas umfangreicheren Formel nach Lang/Huder berechnet. Es handelt sich auch hierbei um die Formel für eine instationäre Versickerung (abfallende Druckhöhe).

Im Beispiel ist die Grube 150 cm lang und 80 cm breit. Die Höhendifferenz der Wasserstandsmessung beträgt 10 cm in 10 min. Daraus berechnet sich nach den Formeln von Lang/Huder ein kf-Wert von 1,4*10-4 m/s. Aus den Grubenabmessungen und den Höhenmessungen wird zuerst die wirksame Versickerungsfläche und dann ein äquivalenter Durchmesser eines runden „Versickerungsloches“ berechnet, der weiter in die Formel für den kf-Wert eingeht.

kf  =  d/28 * 1/hm *(∆h/∆t)   [m/s]

kf         gesuchter Durchlässigkeitsbeiwert
L , B     Länge und Breite der Grube
Aw       = L * (B + hm) wirksame Versickerungsfläche
d          = – h1 + √ ( h12 + (4 * Aw / π)) äquivalenter Durchmesser eines runden Loches
hm        = (h1 + h2) / 2 mittlere Druckhöhe für den Messzeitraum ∆t
∆t         Differenz, Zeitintervall t1 – t2
h1        Ausgangsdruckhöhe, Füllhöhe bei Beginn
h2        Druckhöhe zur Messzeit t2 am Ende
∆h        Druckdifferenz h1 – h2

Beispielberechnung (instationäre Versickerung)

Die die Dimension [m/s] für den kf-Wert ergibt sich aus der Dimendion für d [m] und ∆t in [s], wobei hm [m] gegen ∆h [m] gekürzt wird.

kf        m/s]
d        1,178 m
Aw      1,275 m²
hm       0,05 m
∆h       0,10 m
∆t        600 s

kf  =  1,178/28 * 1/0,05 * 0,10/600 = 1,40*10-4   [m/s]

Vergleich der Ergebnisse mit den beiden Formeln

Das Ergebnis mit der Formel kf  =  Q / (t * A) (s. vorige Seite) ergab einen kf-Wert von 1,67*10-4 m/s. Bei einem angenommenen Fehler bei der Höhenmessung von 0,5 cm (= 5 %) liegt das Ergebnis zwischen 1,58*10-4 und 1,75*10-4 m/s und bei 10 % Schwankung zwischen 1,50*10-4 und 1,83 10-4 m/s. (Ein Zeitfehler bei 10 Minuten Messzeit ist dabei zu vernachlässigen). Insgesamt ist dabei von einer möglichen Abweichung von ca. 10 % auszugehen.

Mit der obigen Berechnung nach Lang/Huder von kf = 1,40*10-4 m/s bedeutet das eine geringe Abweichung um ca. – 0,3*10-4 m/s (- 18 %). Wenn auch hier mit 10 % Fehlerabweichung gerechnet wird, ergibt sich schon eine Überschneidung der Ergebnisse (mit max. kf = 1,54*10-4 m/s) bei ca. 1,5*10-4 m/s.

Damit zeigt sich aber, dass das Ergebnis mit der zuvor genannten einfachen Formel ein annähernd in der Größenordnung gleiches Ergebnis liefert. Es sollte von einem realen kf-Wert von 1-2*10-4 m/s ausgegangen werden. Beide Formeln sind also möglich.