Bestimmung des k_f-Wertes in Feldversuchen

Der k_f-Wert kann im Gelände direkt im Boden mit einem in-Situ-Versickerungsversuch bestimmt werden. Bei dieser Feldmethode wird das Ergebnis mit einem Korrekturfaktor von 2 malgenommen und dann als Bemessungs-k_f-Wert verwendet. Damit schneiden die Feldmethoden besser als Laboruntersuchungen ab, die z.B. bei Siebanalysen mit dem Faktor 0,2 malgenommenen werden (s. Tabelle). Später bei der Bemessung wird der k_f-Wert in der Formel nach DWA-A 138 durch den festen Faktor 2 dividiert.

Die Versickerungsversuche werden i.d.R. oberflächennah in der wasserungesättigten Bodenzone durchgeführt. Durch die Lufteinschlüsse ist dieser Wert geringer als unter Wassersättigung. Das kann aber durch eine ausreichend lange Vorwässerung ausgeglichen werden. Die Ergebnisse nähern sich dann während einer Versuchsreihe einem realistischen Endwert an (eine Abweichung von < 10 % ist anzustreben).

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

Verschiedene Feldmethoden für unterschiedliche Tiefen:

• Grube (einfacher Sickertest, in ca. 20 bis 30 cm Tiefe unterhalb vom Mutterboden)
• Schurf (Baggerschurf: Sickertest/Schluckversuch, in ca. 60 bis 100 cm, ggf. auch bis 200 cm Tiefe)
• Doppelring-Infiltrometer (oberflächennah, bis ca. 10 / 20 cm Tiefe)
• Versickerungsrohr in einer kleinen Grube (meine 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)

Auf meinen Blog-Seiten geht es im Wesentlichen um meine Versickerungsmethode, die Sie auch selbst anwenden können. Dazu habe ich auch weitere Versickerungstests mit Formeln beschrieben, sowie z.B. den open-end-test, den ich auch selbst durchführe, oder den Schluckversuch in einer Testgrube oder im Baggerschurf. Für den einfachen Sickertest in einer Grube gibt es auch eine Onlineberechnung des k_f-Wertes.

Laboruntersuchungen von Bodenproben und Bohrlochtests im Grundwasserbereich werden hier nicht behandelt.

Einfacher Versickerungsversuch – Versickerungstest

Versickerung in einer kleinen Grube

Oberflächennah bis ca. 50 cm Tiefe ist ein einfacher Versickerungstest mit schnellem Ergebnis durchführbar. Er ist zur Orientierung z.B. für eine flache Muldenversickerung gedacht. Dazu wird eine kleine Grube bis ca. 20 cm unterhalb des Mutterbodens ausgehoben, mit Wasser gefüllt und vorgewässert. Zum Test wird eine Ausgangshöhe von ca. 15 bis 20 cm eingestellt und die versickerte Wassermenge pro Zeiteinheit bzw. die Sickerhöhe gemessen. Der Test wird 2 bis 3 mal wiederholt. Es sind je nach Bodendurchlässigkeit sind ca. 50 bis 100 Liter Wasser bereitzustellen. Der k_f-Wert wird überschlägig und einfach berechnet (s. Anleitung mit Beispielberechnung, auch Onlineauswertung möglich).

Versickerung im Baggerschurf

In größerer Tiefe wird das Gleiche in einem Baggerschurf gemacht. Dazu ist immerhin technisches Gerät erforderlich. Er ist für tiefere Tiefen, z.B. für eine Rigolenversickerung oder bei vorhandenen Deckschichten unter diesen gedacht. Für diesen „Schluckversuch“ sind größere Wassermengen erforderlich. Die einfache Auswertung erfolgt wie beim Versickerungstest (s. Beispielberechnung).

Versickerungsversuch – Grube mit Versickerungsrohr

Meine Variante ist abgewandelt von der Methode mit dem Doppelring-Infiltrometer, die ähnlich mit einer definierten Versickerungsfläche in einem Rohrring funktioniert, der auch außen herum bewässert wird. Mein Versickerungsversuch ist ausführlich mit Bildern auf der Seite Versickerungsversuch durchführen beschrieben.

Der Versuch ist mit einfachen Mitteln als instationärer Versuch selbst durchzuführen und auszuwerten (s. Beispiel). Es müssen die Wassermengen pro Zeitintervall genau gemessen werden. Das ist 9 mal zu wiederholen. Die Auswertung wird automatisiert in einer Tabelle durchgeführt (s. Video).

Ich mache den Versickerungsversuch auch gern mit einem Sensor und einer kleinen Pumpe als stationären Versuch, wie im Titelbild abgebildet. Dabei bleibt die Druckhöhe durch ständige Wasserzugabe kostant (s. Beispiel).

Versickerungsversuch – open-end-test

Ist schon eine mögliche Rigolenversickerung geplant, kann der k_f-Wert in der Tiefe der Rigolenbasis recht einfach durch einen open-end-test ermittelt werden. Dazu wird eine Vorsondierung zur Aufnahme des Schichtenprofils durchgeführt und daneben eine weitere bis zur Bodenschicht der geplanten Rigolentiefe bzw. der vorher angetroffenen und geeigneten durchlässigen Schicht.

In das Sondierloch wird ein dünnes, anliegendes PE-Rohr bis zur Basis eingeführt und mit Wasser mehrmals aufgefüllt (Vorwässerung). Zur Messung werden die Wassermengen im Zeitintervall bis zum Rand nachgefüllt und das Volumen in ml gemessen. Daraus wird dann später die Höhendifferenz und damit der k_f-Wert berechnet (s. Beispiel). Hierbei ist im Feld zur Messung nur eine geringe Wassermenge erforderlich, ein 10 Liter-Kanister reicht i.d.R. aus. Ich habe aber auch schon ca. 40 Liter versenkt.

Bei rel. guten Durchlässigkeiten ist der open-end-test mit 10 Messungen in 10 bis 12 Minuten durchzuführen (selbst gemessen mit k_f = 1,7_*10^-5 m/s). Das Messintervall liegt dabei im Bereich ab 1 Minute (s. Beispiel instationär).

Hydraulischer Test einer Rigole

Als einen meiner letzten Aufträge in 2022 habe ich die Funktion einer vorhandenen Rigole untersucht und den k_f-Wert des Untergrundes ermittelt. Näheres dazu hier auf der Seite Rigolentest.