Versickerungstest kf-Wert

Bestimmung des kf-Wertes mit einem einfachen Versickerungstest

Aber nur mit der richtigen Auswertung!

(s. Punkt 2. auch als Onlineauswertung möglich)

Zu den Anforderungen zur Durchführung eines Versickerungsversuches siehe Anforderungen an einen Versickerungsversuch.

Durchführung: Versickerungstest in einer kleinen Grube

Vorbereitung der Versickerungsgrube

Der kf-Wert kann im Gelände direkt im Boden mit einem einfachen Versickerungstest überschlägig ohne große Hilfsmittel bestimmt werden. Dabei wird eine kleine Grube von ca. 50 x 30 (50) cm bis ca. 30 bis 60 cm Tiefe (bis ca. 20 cm unter den Mutterboden) ausgehoben und ca. 2 cm hoch mit Feinkies oder Splitt ausgefüllt.

Es wird seitlich ein Maßstab (Zollstock) fest angebracht und dann Wasser eingefüllt und so lange vorgewässert, bis etwa das Volumen der Grube versickert ist (hier min. ca. 30-45 Liter oder eine Stunde lang). Dabei wird zur Vorwässerung immer wieder Wasser nachgefüllt bis auf etwa 2/3 bis 3/4 der Höhe.

Bild 1: Kleine Grube für Versickerungstest vorbereitet (hier 40x40x40 cm)

Sickertest durchführen

Die eigentliche Messung erfolgt dann nach Befüllung auf 15 bis 20 cm Wasserstand mit genauer Ablesung der Anfangshöhe. Nach einem Zeitintervall von ca. 10 bis 30 min. wird die abgesenkte Höhe des Wasserspiegels abgelesen (= instationäre Messung).

Das Zeitintervall ist nach Beobachtung der Vorwässerung so zu wählen, dass mindestens ca. 2 – 3 cm Absenkung abgelesen werden. In einer Messreihe wird die Absenkung 4 mal bei stetigem Absinken abgelesen. Daraus wird dann die versickerte Wassermenge (Mittelwert) berechnet (sie könnte auch zusätzlich mit dem Einfüllgefäß oder bei Schlauchbefüllung mit der Wasseruhr gemessen werden). Mehreres Ablesen der Wasserstandshöhe mit gleichzeitiger Zeitmessung als Messreihe sind für die Auswertung im Diagramm sehr hilfreich (z.B. 4 x 15 min., s. Beispiel Link unten).

Diese Messreihe des Sickertests sollte 2 bis 3 mal wiederholt werden, bis sich nur noch ein geringer Unterschied in der Höhendifferenz (= Wassermenge) bei gleichem Zeitintervall ergibt. Zur Vergleichbarkeit sollte dabei auch die gleiche Anfangshöhe gewählt werden. Eine Abweichung < 10 % wird meist als konstant angenommen und kann toleriert werden.

Bei dieser einfachen Feldmethode wird der kf-Wert überschlägig ermittelt. Das Ergebnis dient zur ersten Einschätzung der Bodenduchlässigkeit. Man sieht dabei auch schon, wie schnell oder langsam das Wasser im Boden versickert. Bei sehr geringer Versickerungsrate ist die Messzeit auf bis zu 1 – 2 Stunden zu verlängern (das ist schon ein Hinweis auf eine geringe Bodendurchlässigkeit).

Auswertung: kf-Wert

Zur Auswertung siehe hier zunächst als Beispiel unter Punkt 1. mit der einfachen Formel nur mit der Grundfläche A als Versickerungsfläche. Sie sollte aber nicht angewandt werden. Hierbei geht durch Kürzung von Q/A rechnerisch neben der Zeit nur die Absenkung in die Rechnung ein.

Unter Punkt 2. wird dann vorzugsweise mit der wirksamen Versickerungsfläche Aw gerechnet, die die benetzten Seitenflächen der Grube während der Versickerung berücksichtigt. Bitte nur diese erweiterte Formel anwenden!

1. Einfache Formel zur Berechnung des kf-Wertes

In diesem Beispiel ist die Grube 50 cm lang und 30 cm breit (Grundfläche A = 0,15 m²). Die versickerte Wassermenge Q bei einer Höhendifferenz von 7 cm in 10 min. beträgt 10,5 Liter (15*0,7 dm3). Daraus berechnet sich nach der oft angewandten einfachen Formel (s. Abbildung 1) ein kf-Wert von ca. 1,2*10-4 m/s. Das würde einem gut durchlässigen Sand entsprechen (Mittelsand).

Der kf-Wert liegt etwas über dem „durchlässigen Bereich“ von 1*10-4 bis 1*10-6 m/s am unteren Ende des „stark durchlässigen Bereichs“ von 1*10-2 bis 1*10-4 m/s nach DIN 18130 Teil 1.

Abbildung 1: Einfache Formel für den Versickerungstest

Anmerkung zu 1.

Bei dieser einfachen Auswertung des Versickerungstests geht rechnerisch nur die Grundfläche A als Versickerungsfläche in die Berechnung ein (Q wird dann mit A gekürzt, so dass nur die Höhendifferenz der Absenkung übrig bleibt). Dabei ist es hier für diese Berechnung unerheblich, wie hoch der Wasserstand zu Beginn der Versickerung ist. Beides beeinflusst aber die tatsächliche Versickerung und die Versickerungszeit nicht unwesentlich (dazu mein Ausführungsbeispiel, s. Punkt 2.).

Daher kann diese Auswertemethode, obwohl sie immer wieder empfohlen wird (im Internet und auch in verschiedenen Hinweisempfehlungen, s. Link unten), recht ungenau für das Ergebnis des kf-Wertes sein und führt dazu, dass der kf-Wert meines Erachtens dann als zu gut berechnet und eingestuft wird (s. mein folgendes Beispiel mit Aw berechnet). Je kleiner die Grube (Grundfläche) und je höher der Ausgangswasserstand ist, desto größer wird der „Fehler“ für den kf-Wert mit 1. Formel sein.

Die Bemessung von Versickerungsanlagen kann mit einem zu guten kf-Wert ein zu kleines Speichervolumen ergeben, mit entsprechenden Auswirkungen im Starkregenfall.

2. Berechnung des kf-Wertes mit wirksamer Versickerungsfläche Aw

Auf der Seite Versickerungsfläche ist eine Beispielberechnung mit unterschiedlichen Wasserständen in einem Baggerschurf unter Berücksichtigung der seitlichen Versickerungsflächen aufgeführt und die Abhängigkeit des kf-Wertes von der Ausgangsmesshöhe in einem Diagramm von 0,1 bis 1,0 m Höhe dargestellt (nur zur Verdeutlichung der Auswirkungen der Wasserstandshöhe auf das Ergebnis).

Hier folgt für das o.g. 1. Beispiel einer kleinen Grube die Berechnung des kf-Wertes bei einem Anfangswasserstand von ho = 15 cm und mit der gleichen Absenkung um 7 cm mit Berücksichtigung der seitlichen Versickerungsflächen bei mittlerer Druckhöhe (hm = 11,5 cm) während dieser Messung. Die wirksame Versickerungsfläche Aw ist hier um mehr als das Doppelte erhöht und der kf-Wert wird damit mehr als halbiert. Und dabei ist der Anfangswasserstand mit 15 cm noch als relativ gering angenommen. Bei höherem Wasserstand wäre das Ergebnis ein noch geringerer kf-Wert.

Es berechnet sich nach der erweiterten Formel mit Aw (s. Abbildung 2) ein kf-Wert von ca. 5,2*10-5 m/s. Das würde nicht mehr einem o.g. Mittelsand entsprechen, eher einem Feinsand.

Eine Onlineberechnung können Sie mit genau dieser Formel hier auf meiner Blog-Seite durchführen: Versickerungsversuch online auswerten.

Abbildung 2: Formel für kf-Wert bei wirksamer Versickerungsfläche

Für einen höheren Ausgangswasserstand von z.B. 30 cm ergibt sich bei sonst gleichen Bedingungen ein kf-Wert von ca. 3,0*10-5 m/s (s. Abbildung 3 aus Onlineberechnung). Er liegt bei einem Viertel des Wertes vom Beispiel 1 oben und bei ca. 58 % des kf-Wertes bei halber Anfangshöhe von 15 cm.

Abbildung 3: Ausschnitt aus Onlineberechnung

Anmerkung zu 2.

Bei einem unterschiedlich hohen Wasserstand kommt es durch die geänderte Druckhöhe auch zu einer Veränderung der Sickergeschwindigkeit und damit der versickerten Wassermenge und wahrscheinlich auch der Zeit. Dazu habe ich o.g. Beispielberechnungen durchgeführt. Je höher die Druckhöhe (bei hier gleicher Zeit), desto größer wird die Versickerungsfläche und um so kleiner der damit errechnete kf-Wert.

Ob sich dabei die Versickerungszeit mit der Druckhöhe in gleichem Maße verändert (verringert) und sich der Effekt möglicherweise nicht so stark auswirkt oder gar aufhebt, bleibt z.Zt. noch unklar. Dazu sind vergleichende Versuche erforderlich. Ggf. ist in der Formel dafür ein höhenabhängiger Faktor (linear oder logarithmisch?) zu berücksichtigen.

Mit Versickerungshöhen im Ausgangsbereich von ho = 15 bis 20 cm (max. bis 30 cm) dürfte der Effekt der Auswirkungen der Druckhöhe auf die Sickergeschwindigkeit in Grenzen bleiben (im Beispiel ca. 45 bis 36 % (26 %) der einfachen Berechnung).

Hier der Link zu meiner Blog-Seite Versickerungstests mit der Bewertung verschiedener Anleitungen aus dem Internet. Dabei sind teilweise Wasserstände bis 1 m Höhe im Schurf angegeben, was zu Problemen bei der Auswertung auch mit der Formel Aw führt, da hierbei die Versickerungsfläche mit der Höhe extrem zunimmt.

Eine Beispielauswertung des kf-Wertes in Diagrammform sehen Sie auf der Blog-Seite Auswertung Sickertest.

Eine Onlineberechnung können Sie mit genau dieser Formel mit Aw hier auf meiner Blog-Seite durchführen: Versickerungsversuch online auswerten.

Die Anleitung zur Durchführung und Auswertung dieses Versickerungstests kann als pdf heruntergeladen werden.


Da sich u.a. mit der Höhe des Wasserstandes beim Sickertest auch die Versickerungsfläche und damit das Ergebnis für den kf-Wert ändert, empfehle ich meine Methode des Versickerungsversuches mit einem eingebauten Versickerungsrohr.