open-end-test zur Bestimmung der Bodendurchlässigkeit (k_f-Wert)

Felduntersuchungen – open-end-test stationär

Der in-Situ-Versickerungsversuch als open-end-test wurde hier in einer Tiefe von 1,40 m unter Gelände mit stationären Bedingungen durchgeführt.

Es wurde eine Vorsondierung durchgeführt und nach dem Schichtenprofil die versickerungsrelevante Tiefe für eine Rigole festgelegt. Aus den Feldmessungen des Versickerungsversuches wird der k_f-Wert berechnet. Im Ergebnis dient er als wichtigste Grundlage für die hydraulische Bemessung der Versickerungsanlage nach DWA-A 138.

open-end-test (Auffüllversuch)

Versuchsaufbau

Bei einem instationären Auffüllversuch handelt es sich um einen nach dem Befüllen des Rohres absinkenden Wasserspiegel, d.h. die Druckhöhe nimmt ab. Bei einem stationären Versuch wird der Wasserstand durch ständige Wasserzugabe konstant gehalten.

Die Versuchsanordnung und der Versuchsaufbau für den open-end-test für die stationäre Versickerung entspricht der Abbildung. Hier ist h_o = h_t = H = kostant (Rohrlänge H = 2,0 m, Innendurchmesser 2r = 22 mm, Einbautiefe nach Sondierergebnis). Das Messrohr wird in eine speziell dafür angelegte Sondierung bis zur Basis eingebaut. Der Einbau und die Messung erfolgt i.d.R. in der ungesättigten Bodenzone. Für die Messung sind 2 kleine Einfüllgefäße und ein Messgefäß mit ml-Teilung und ggf. ein kleiner Trichter erforderlich.

Versuchsdurchführung open-end-test

Für den open-end-test muss das eingebaute Messrohr eng in das Sondierloch passen und darf keine Umläufigkeiten aufweisen. Dies würde durch Wasseraustritt am Rohr an der Erdoberfläche zu erkennen sein. Das Messrohr wird bis an den Grund eingeführt und nur etwas in die Basis gedrückt, damit ein Bodenanschluss erfolgt.

Alle eingefüllten Wassermengen werden mit einem Messbecher mit ml-Teilung gemessen und die zugehörige Zeit festgehalten. Nach der ersten Befüllung bis zum Rand sind die ersten Wassermengen i.d.R. am Größten, da zunächst eine Wassersättigung des Bodens in der direkten Umgebung des Rohrendes erfolgt.

Das eingebaute Rohr wird bis zum Rand gefüllt und mit dem Messgefäß eine Minute lang nachgefüllt (bei geringer Versickerungsleistung entsprechend länger, min. ca. 100 ml). Das eingefüllte Volumen wird danach abgelesen, während mit dem 2. Messgefäß weiter befüllt wird. Die Messungen sind so lange zu wiederholen, bis sich die Werte bei gleichen Zeiten einer konstanten Menge annähern, mindestens etwa 8 bis 10 Werte insgesamt. Gemessen und protokolliert werden die Wassermenge Q zur Zeit t und die Zeitintervalle t.

Versuchsauswertung, Berechnungsgrundlagen

Die Versuchsauswertung des open-end-tests erfolgt tabellarisch durch Einzelberechnung mit grafischer Darstellung der k_f-Werte für stationäre Bedingungen. Aus dem grafischen Verlauf wird der End- bzw. Durchschnittswert bestimmt.

Für den Auffüllversuch als stationärer open-end-test gilt:

k_f  =  q / (5,5 _* r _* H)   [m/s]

k_f         gesuchter Durchlässigkeitsbeiwert [m/s]
r           Radius (Rohr = 11 mm)
t           Zeit, Messintervall [= 1 min]
q         Wassermenge (gemessen in der Zeit t; = 80 ml/min)
H         Druckhöhe (i.d.R. die Rohrlänge = 2,0 m)

Auswertung open-end-test

Insgesamt ergibt sich über mehrere Messungen eine durchschnittliche Wassermenge q von 80 ml in einer Minute.

Beispielberechnung:

k_f  =  80 / 1,0 _* (10^-6 / 60) / (5,5 _* 0,011 _* 2,0) =  1,1_*10^-5  [m/s]

Als Durchlässigkeitsbeiwert ergibt sich ein k_f-Wert von 1,1_*10^-5 m/s.

Bewertung der Ergebnisse des k_f-Wertes für eine Versickerung

Für die Bodendurchlässigkeit an der Basis der geplanten Rigole gilt der k_f-Wert von 1,1_*10^-5 m/s im Feinsand mit Schlufflagen. Der k_f-Wert liegt im durchlässigen Bereich für eine Versickerung und nach den Vorgaben des Merkblattes DWA-A 138 im entwässerungstechnisch relevanten k_f-Bereich von 1_*10^-3 bis 1_*10^-6 m/s. Er liegt damit auch im mittleren „durchlässigen Bereich“ von 1_*10^-4 bis 1_*10^-6 m/s nach DIN 18130 Teil 1.