Schülerexperiment Versickerungsversuch

Schülerexperiment Versickerungsversuch

Für den Umweltunterricht zum Thema Klimawandel mit zunehmenden Wetterextremen plane ich die Begleitung von Praxisprojekten (Versickerungstests) zur Ermittlung der Wasseraufnahme von Böden bei extremen Starkregenereignissen.

Dazu wird von den Schülern ein einfacher Versickerungsversuch durchgeführt (s. Anleitung Rohr-Sickertest). Mit der Versickerung von verschiedenen Niederschlagshöhen (Wassermengen) wird die Versickerungszeit gemessen und daraus der Durchlässigkeitsbeiwert (kf-Wert) des Oberbodens ermittelt. Dieser gibt an, wieviel Niederschlag während einer bestimmten Zeit versickern kann. Zur Info s. auch meine Seite Versickerungstests – Videos.

Zur Vorbereitung und Begleitung stehen folgende Unterlagen zur Verfügung:

  • Informationen zu Starkregen
  • Informationen zur Bodenzusammensetzung
  • Informationen zur Bodendurchlässigkeit
  • Versuchsbeschreibung
  • Messprotokoll
  • Auswertetabelle/Formel
  • Beispieldiagramm: Auswertung kf-Wert

Beispiele für Starkregen und Versickerung

Hier einige Beispiele für die erforderliche Bodendurchlässigkeit, um eine bestimmte Starkregenmenge versickern zu können (Formel: kf = N/t). Dabei entspricht die Niederschlagshöhe N in mm = Liter pro 1 m2 und die Dauer = Zeit t in Sekunden.

  • Starkregen 100 mm / 24 h kf = 0,100/60/60/24 = 1,2*10-6 m/s
  • Starkregen 300 mm / 24 h kf = 0,300/60/60/24 = 3,5*10-6 m/s
  • Starkregen 300 mm / 6 h kf = 0,300/60/60/6 = 1,4*10-5 m/s
  • Extremes (schweres) Unwetter 40 mm / 1 h (Warnstufe 3) kf = 0,040/60/60 = 1,1*10-5 m/s
  • Jahrhundertereignis 50 mm / 1 h kf = 0,050/60/60 = 1,4*10-5 m/s
  • extremer Starkregen 200 mm / 1 h kf = 0,200/60/60 = 5,6*10-5 m/s
  • extremer Starkregen 100 mm / 15 min. kf = 0,100/60/15 = 1,1*10-4 m/s
  • extremer Starkregen 100 mm / 5 min. kf = 0,100/60/5 = 3,3*10–4 m/s

Fazit: Je kürzer und intensiver der Niederschlag ist, desto durchlässiger sollte der Boden sein, um die Regenmenge auch gleichzeitig versickern zu können. Das gilt hier für unversiegeltes, ebenes Gelände/Grünflächen.

Bei Versiegelungen und an geneigten bis steilen Flächen kann es aber bei o.g. Unwetter oder bei hohen Regenmengen am Tag zu sich ansammelnden Oberflächenabfluss kommen, der dann in Bächen und Flüssen zu katastrophalen Folgen führt (s. meine Seite Extremniederschläge = Überschwemmungen).

In der abgebildeten Tabelle sind die Bodenbeschreibung und die zugehörigen Durchlässigkeiten abgebildet.