Berechnung des k_f-Wertes bei instationärem Versickerungsversuch

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. Damit schneiden die Feldmethoden besser als Laboruntersuchungen ab. 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:

• Grube (einfacher Sickertest, in ca. 20 bis 30 cm Tiefe)
• Schurf (Baggerschurf: Sickertest/Schluckversuch, in ca. 60 bis 80 cm Tiefe)
• Doppelring-Infiltrometer (oberflächennah, bis ca. 10 / 20 cm Tiefe)
• 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)

Instationäre Versickerungsmethode mit Versickerungsrohr

Hier meine entwickelte Methode in einer Grube mit Versickerungsrohr mit instationärer Messung.

Es wird ein Versickerungsrohr eingerammt und die Grube mit Versickerungsrohr vorgewässert. Die Messung erfolgt über die Volumenzugabe und mit dem Zeitintervall. Die versickerte Wassermenge wird immer bis zur gleichen Höhe nachgefüllt und dabei das Volumen und die Zeit gemessen. Daraus wird dann mit dem Rohrquerschnitt die genaue Höhe h_t zur Messzeit berechnet.

Bei der instationären Methode versickert das Wasser und die Druckhöhe fällt dabei im Versickerungsrohr ab. Die Formel zur Berechnung des k_f-Wertes lautet hierfür:

k_f  =  L / t _* ln (h_o / h_t)   [m/s]

k_f         gesuchter Durchlässigkeitsbeiwert
L          Einbaulänge (Versickerungsstrecke im Boden)
t           Zeitintervall der Messung
h_o         Druckhöhe, Wasserstand zum Messbeginn
h_t          Druckhöhe, Wasserstand bei Messung

Beispielberechnung (instationäre Versickerung)

Die Dimension für den k_f-Wert ergibt sich in m/s. Die Wassermenge Q mit der zugehörigen Druckhöhe h_t und der Zeit t sind hier aus den letzten, etwa kostenten Messungen übernommen worden.

k_f         [m/s]
L          0,20 m
Q         330 ml
t          15 min
D_i        0,119 m
h_o        0,365 m
h_t         0,335 m

k_f  =  0,20 / 15_*60 _* ln (0,365 / 0,335) = 1,90_*10^-5   [m/s]

Der k_f-Wert beträgt ca. 1,9_*10^-5 m/s. Er liegt damit im mittleren „durchlässigen Bereich“ von 1_*10^-4 bis 1_*10^-6 m/s nach DIN 18130 Teil 1.

Hier zur Onlineberechnung des k_f-Wertes