Formel zur Berechnung des k_f-Wertes

Bestimmung des k_f-Wertes im Feldversuch

Der k_f-Wert kann im Gelände direkt im Boden mit einem in-Situ-Versickerungsversuch bestimmt werden. Bei diesen Feldmethoden wird das Ergebnis mit einem Korrekturfaktor von 2 malgenommen und dann als Bemessungs-k_f-Wert verwendet. Später bei der Bemessung der Versickerungsanlage wird der k_f-Wert in der Formel durch den festen Faktor 2 dividiert.

Die Versickerungsversuche werden i.d.R. in der wasserungesättigten Bodenzone durchgeführt. Durch die Lufteinschlüsse im Boden ist dieser Wert geringer als unter Wassergesättigung. Das kann durch eine ausreichend lange Vorwässerung ausgeglichen werden.

Verschiedene Feldmethoden für unterschiedliche Tiefen (Beispiele)

• Grube (einfacher Sickertest, in ca. 20 bis 30 cm Tiefe)
• Schurf (Baggerschurf: Sickertest/Schluckversuch, in ca. 60 bis 100/200 cm Tiefe)
• Doppelring-Infiltrometer (oberflächennah, bis ca. 10 / 20 cm Tiefe oder auch im Schurf)
• Versickerungsrohr in einer Grube (eigene 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)
• Schacht (hydraulischer Test im vorhandenen Schacht)
• Rigole (hydraulischer Test in vorhandener Rigole)

Stationäre Versickerungsmethode mit Versickerungsrohr

Hier wird meine entwickelte Methode in einer kleinen Grube mit Versickerungsrohr beschrieben (Punkt 4). Es wird ein Feuchtigkeitssensor auf das Versickerungsrohr aufgesetzt, der die Wasserzufuhr mittels einer kleinen Pumpe steuert und konstant hält (= h_o). Im Gefäß wird die abgepumpte Wassermenge nachgefüllt und dabei das Volumen und die Zeit gemessen.

Bei dieser stationären Methode bleibt der Wasserspiegel (Druckhöhe) kostant. Im Versickerungsrohr wird der Wasserstand automatisch mit einer Dosierpumpe und Messfühler-Kontaktüberwachung auf einer Höhe (nahezu randvoll; ca. – 1 cm) gehalten. Die Formel zur Berechnung des k_f-Wertes lautet hierfür:

k_f  =  q _* L / (d² _* h_o)   [m/s]

k_f         gesuchter Durchlässigkeitsbeiwert [m/s]
q         Wassermenge pro Zeitintervall [ml/min]
L          Einbaulänge (Versickerungsstrecke im Boden) [m]
d          Innendurchmesser (Rohr) [m]
h_o         Druckhöhe, konstanter Wasserstand [m]

Beispielberechnung (stationäre Versickerung)

Die Umrechnung von ml in Liter und min in Sekunden erfolgt mit dem Quotienten 1000 ml/l und dem Faktor 60 s/min sowie von Liter in m³ nochmals durch 1000 l/m³. Daraus ergibt sich die Dimension m/s für den k_f-Wert.

k_f         [m/s]
q         810 ml / 15 min
L          0,20 m
d          0,119 m
h_o        0,365 m

k_f  =  (810/1000 / 15_*60) / 1000 _* 0,20 / (0,119² _* 0,365) = 3,48_*10^-5   [m/s]

Die Bodendurchlässigkeit beträgt k_f = 3,5_*10^-5 m/s. Sie liegt damit im mittleren „durchlässigen Bereich“ von 1_*10^-4 bis 1_*10^-6 m/s nach DIN 18130 Teil 1.