Versickerungsversuche – Videos

Vorbemerkung zu der Vergleichbarkeit

Auf dieser Seite werden einige im Internet verfügbare praktische Versickerungstests im Video verlinkt und beschrieben und es wird von mir eine Auswertung versucht, um die k_f-Were überschlägig zu bestimmen. Diese sind nur für den jeweiligen oberflächlichennahen Bodenhorizont (oberer Mutterboden) gültig, der i.d.R. aufgelockert und durchwurzelt und dadurch auch durchlässiger ist.

Sie unterscheiden sich damit von dem Durchlässigkeitsbeiwert der tieferen Bodenhorizonte hinsichtlich Methodik und Auswertung zu den Versickerungsversuchen für die Dimensionierung einer Versickerungsanlage in größerer Tiefe.

Zum Vergleich des Wasseraufnahevermögens der oberen Bodenschicht sind diese Tests bei jeweils gleicher Methode aber durchaus geeignet.

Die in den Versuchen verwendeten Wassermengen entsprechen durchaus üblichen Starkregenmengen (> 25 mm/h) bis zum Jahrhundertereignis (> 50 mm/h). Siehe auch dazu meine Seite zum Jahrhundertunwetter im Juli 2021.

Versickerungsvergleich: feuchter und trockener Boden

Ein Versickerungsversuch auf Facebook: Kurzvideo des Geologischen Dienst NRW.

Quelle: „Versickerungsversuch | Eigentlich ist es sonnenklar – nach einer Hitzeperiode nimmt der Boden nur sehr schlecht Wasser auf. Wie schlecht veranschaulicht das Experiment| By Geologischer Dienst NRW | Facebook“

Die Wasseraufnahme von feuchtem Boden im direkten Vergleich zu trockenem Boden. Es werden geschätzt ca. 300 ml Wasser im umgestülpten Glas auf den Boden aufgesetzt (Durchmesser 82 mm).

Beim feuchten Boden ist das Wasser in ca. 1 Minute versickert. Es versickert sehr viel schneller als auf trockenem Boden (ca. 10 Minuten).

Daraus ergibt sich nur grob ein k_f-Wert abschätzen, da weitere genaue Angaben fehlen.

Auswertung: Mit der Annahme von geschätzten Werten der Fläche ca. 53 cm² und dem Volumen ca. 300 cm³ (= 300/53 = 5,7 cm = 57 mm/m² Niederschlag) errechnen sich etwa k_f-Werte von ca. 9,5*10^-4 m/s für den feuchten und ca. 1*10^-4 m/s für den trockenen Oberboden. Das ist für den feuchten Boden ein sehr guter Wert und auch für den trockenen Boden sehr gut.

Versickern auf ausgetrocknetem Boden kaum möglich

Beeindruckendes Experiment: Meteorologe zeigt, warum trockene Böden zu Überflutungen führen.

Das Experiment eines britischen Meteorologen erklärt, wie Dürre und starke Überflutungen miteinander zusammenhängen. Auf dem Rasen der Universität Reading zeigt er, wie Trockenheit Sturzfluten begünstigen.

Quelle: Ein Beitrag auf stern.de von Linda Richter 18.08.2022, 13:02

Ein ähnlicher Sickertest wie zuvor, mit 3 Gläsern. Nach knapp 9 Sekunden ist auf feuchtem, gut bewässertem Gras das Wasser versickert. Nach ca. 53 Sekunden ist das Glas auf feuchtem, leicht bewässertem Gras leer. Das ist ähnlich zu dem o.g. Versuch.

Auf trockenem, sonnenverdorrtem Grasboden dauert es über 4,5 Minuten, bis etwa 1/3 des Wassers versickert ist. Der Versuch wurde dann im Video abgebrochen.

Auswertung: Mit den Annahmen vom vorigen Versuch errechnen sich etwa k_f-Werte von ca. 6*10^-3 m/s für den nassen, ca. 1*10^-3 m/s für den feuchten und ca. 7*10^-5 m/s für den ausgetrockneten Oberboden.

Versickerungstest auf bewachsenem Ackerboden

Ein Versickerungstest von Wolfgang Ruch auf YouTube (Quelle).

In einen oberflächlichennah (ca. 4-5 cm tief) eingegrabenen Rohrring (DN ca. 40 cm) mit einer Versickerungsfläche von 1/8 m² werden 10 Liter Wasser eingefüllt und gleichzeitig versickert (10 dm³/12,5 dm² = 0,80 dm = 80 mm). Das entspricht einem Niederschlagesereignis von 80 l/m².

Nach 29,35 gestoppten Sekunden was das Wasser versickert, fast genau so schnell, wie es eingefüllt wurde (= 0,08 m/29,35 s).

Ergebnis: Daraus ergibt sich ein gemittelter k_f-Wert von ca. 2,7*10^-3 m/s für den trockenen Oberboden des Ackers. Das ist ein überraschend sehr guter Wert für trockene Verhältnisse.

Im Kommentar zum Video: Gute Werte liegen auch noch im Bereich von 2 bis 5 Minuten für diese Ringgröße. Bei über 15 Minuten kann man davon ausgehen, dass das meiste Wasser an der Oberfläche abfließt. Die k_f-Werte dazu: ca. 7*10^-4 m/s bis ca. 3*10^-4 m/s und ca. < 9*10^-5 m/s.

Versickerungsversuch auf dem Feld

Versickerungsversuch am Abtsdorfer See Quelle: Die Praxisplattform für Boden- und Gewässerschutz boden-staendig.eu.

Die Projektbetreuer von „boden:ständig“ Mathias Auer und Christian Fuchsgruber demonstrieren auf einer Fläche am Abtsdorfer See die Infiltrationsleistung des Bodens.

„Der Versuch simuliert ein Niederschlagsereignis mit 50 mm pro Quadratmeter und zeigt, wie Böden im Idealfall Wasser speichern können. Das Wasser kommt da an, wo es gebraucht wird, oberflächliger Abfluss und Erosion werden verhindert. Das hilft auch dem Abtsdorfer See, da so keine Nährstoffe abgeschwemmt werden. Aber Bilder sagen mehr als tausend Worte – siehe Videolink oben.“

Versickerungsring, in den Boden etwas eingeschlagen. Bewässerung aus der Gießkanne mit gestoppter Zeit: Vollständige Versickerung in 70 Sekunden: 50 Liter/m² (= 0,05 m/70 s). Die Wassermenge ist auf die Ringgröße abgestimmt.

Ergebnis: Daraus ergibt sich ein gemittelter k_f-Wert von ca. 7*10^-4 m/s für den trockenen Oberboden. Das ist auch ein sehr guter Wert für trockene Verhältnisse.

Sickertest im Garten

Ein Versickerungsversuch der IG Grumme im Video auf YouTube mit Anleitung auf der Internetseite (Quelle).

Sickertest in einer kleinen Grube 30 x 30 cm, ca. 20 cm tief. Das Wasser wird vorsichtig eingefüllt auf ca. 12,5 cm Wasserstand und die Zeit der Versickerung gestoppt. Auf eine Vorwässerung wurde verzichtet, da es schon den ganzen Tag geregnet hatte.

Versickerung von 2 cm Differenz in 10 Minuten und nach 1 Stunde noch 2,5 cm Wasserstand. Das sind 100 mm in 60 Minuten (= 0,10 m/3600 s).

Ergebnis: Daraus ergibt sich ein gemittelter k_f-Wert von ca. 2,8*10^-5 m/s für den feuchten Mutterboden. Im Verhältnis zu vorherigen Ergebnissen bei feuchten Bedingungen ein eher schlechter Wert. Allerdings sind die Bodeneigenschaften (Körnung und Verdichtung) hier eher bestimmend und nicht vergleichbar.

Versickerungstest auf dem Mikro Landwirtschaft Gemeinschaftsacker

Ein Versickerungstest auf dem Gemeinschaftsacker und einem Referenzacker.

Quelle: Ein Versickerungstest auf Youtube.

Es werden 3 Versuche mit je 10 Liter Wasser in einen unten offenen Eimer gefüllt und die Zeiten der Versickerung gestoppt.

1. Versuch: Nach 35 Sekunden ist das Wasser weg.
2. Versuch: Nach 1:12 Minuten sind die zweiten 10 Liter versickert (ca. doppelte Zeit).
3. Versuch auf Referenzboden: Es werden 10 Liter Wasser in gut 50 Minuten versickert.

Annahmen: Versickerungsfläche vom Eimer (Durchmesser unten ca. 26 cm = 531 cm²) und einer Wassermenge von 10 Litern (= 10 dm³/0,531 dm² = ca. 19 mm).

Daraus lässt sich mit den gestoppten Zeiten der k_f-Wert abschätzen (= 0,019 m/35 s bzw. 72 s und 3000 s).

Ergebnis: Es ergeben sich gute, gemittelte k_f-Werte von ca. 5*10^-4 und ca. 3*10^-4 m/s für den bewachsenen trockenen Boden sowie ca. 6*10^-6 m/s für einen unbewachsenen trockenen Referenzboden. Das ist ein geringer Wert.

Wasserinfiltration in verdichtetem Boden – Ein direkter Vergleich

„Ein einfacher Test zeigt wie Bodenverdichtungen in den Fahrspuren die Wasserinfiltration deutlich verringern. Bodenverdichtungen haben einen negativen Impakt auf den Wasserhaushalt des Bodens und können bei Starkregen Erosion auslösen. Im Wasserschutzgebiet des Obersauerstausees will die LAKU (Landwirtschaftliche Kooperation Obersauer) diese Problematik im Bereich der Landwirtschaft gezielt angehen. Auch im Interreg Nord-West Europa Projekt „FABulous Farmers“ wird sich dem Boden gewidmet, um nach dem Motto „lebendiger Boden für sauberes Wasser“ einen effizienten Wasserschutz am Obersauerstausee zu ermöglichen.“ Quelle: Naturparke Luxemburg, Youtube.

Lockerer Boden: Das Wasser versickert in 1:34 Minuten (= 94 s).

Versicktete Fahrspur: Das Wasser versickert kaum. In 1:34 Minuten sind geschätzt nur ca. 1 mm versickert. Das Video endet hier vorzeitig.

Annahmen: Versickerungsrohr (KG-Rohr mit DN 125 = ca. 119 cm²) und grob geschätzter Wassermenge von ca. 300 bis 400 ml. Daraus lässt sich nur sehr grob ein k_f-Wert abschätzen, da genaue Angaben fehlen.

Auswertung: Mit der Annahme der Fläche von 119 cm² und einem geschätzten Volumen von ca. 300 – 400 cm³ (= 2,5 bis 3,4 cm = ca. 30 mm/m² Niederschlag) errechnen sich ein k_f-Wert von ca. 3*10^-4 m/s für den lockeren Boden. Auf dem verdickteten Boden liegt der k_f-Wert bei ca. 1*10^-5 m/s. Das ist mehr als 30 mal geringer als im Versuch daneben bei sonst gleichem Bodenaufbau.

Feldtests zur Bodendurchlässigkeit

KLÜMPFER Direktsaat Infiltration: Webseite mit Links zu 2 Videos: Quelle weidewelt.org

Erstes Video in 2 Bildern: Vergleich der Infiltration auf Direktsaat-Boden mit der auf Mulchsaat-Boden.

Versickerungsvergleich auf zwei Standorten mit einem Eimer ohne Boden. Es wurden 50 mm Niederschlag auf nassem Boden simuliert. Einmal auf Direktsaat (2014 das letzte mal Bodenbearbeitung) und einmal 100 m daneben auf einem Mulchsaatfeld (am 27.10.2016).

Boden mit Direktsaat (links): Das Wasser versickert relativ schnell in 2,5 Minuten (= 0,05 m/150 s). Ergebnis: Es ergibt sich ein guter, gemittelter k_f-Wert von ca. 3,3*10^-4 m/s.

Boden mit Mulchsaat (rechts): Das Wasser versickert relativ langsam. Der Versuch wurde nach in 22 Minuten abgebrochen, mit 30-35 mm (= 0,033 m/1320 s). Ergebnis: Es ergibt sich ein gemittelter k_f-Wert von ca. 2,2 bis 2,7*10^-5 m/s. Das ist ca. 12 bis 15 mal schlechter als im Test zuvor.

Doppelring Infiltrometer

Ein ausführliches Video der TU Freiberg (Quelle: Übung 16 Infiltrometerversuch) zur Durchführung eines Versickerungsversuches mit dem Doppelring Infiltrometer.

Die Ringe wurden wenige cm tief in den Boden geschlagen. Die Randabdichtung wurde durch Wasserzugabe kontrolliert und im Innenring bei wenigen cm Höhe eine Markierung angebracht. Für den Infiltrationsversuch wurde jeweils Wasser bis zur Markierung aufgefüllt und die Differenzmenge am Messgefäß abgelesen. Parallel wurde der Wasserstand im Außenring auf etwa der gleichen Höhe gehalten.

Daraus errechnet sich gem. Videoergebnis ein durchschnittlicher k_f-Wert von 1,0*10^-5 m/s. Erwartet wurde eher eine geringere Durchlässigkeit.

Experimente zur Bodenuntersuchung – Videos

Das Experiment: Bodendurchlässigkeit

Ein Experiment zur Wasserdurchlässigkeit von Bodenproben aus der Reihe Junior Uni DigiTal, Wuppertal. Quelle: Junior Uni DigiTal Video auf YouTube.

• Kies/Geröll
• Sand
• tonhaltige Erde

„Wisst Ihr, welche Böden besonders wasserdurchlässig sind und welche nicht? Unsere ehemalige Berufspraktikantin Leonie Sembdner erklärt Euch in unserem neuesten Experimentvideo, was es mit der Wasserdurchlässigkeit verschiedener Böden auf sich hat und welche Bodenart beispielsweise für die Landwirtschaft am geeignetsten ist“.

Bodenproben untersuchen

Es werden 4 gesammelte Bodenproben untersucht. Quelle: Entdecker-Lab Experimente auf YouTube.

Die 4 Bodenproben werden trocken angeschaut, dann das Verhalten mit Wasserzugabe und zuletzt im Glas mit Wasser aufgeschlämmt, s. Abbildung. Es handelt sich um folgende Bodenproben:

• Kompost, dunkelbraun
• Lehmboden, gelblich
• Börde-Ackerboden, braun
• Kalkmergel, hellgrau

Ein Sickertest-Experiment

Und hier noch ein Versickerungsexperiment für den Sachkundeunterricht mit verschiedenen Bodenproben.