Ein einfacher Sickertest: Rohrversickerung oberflächennah

Zur Ermittlung der Bodendurchlässigkeit im Muterboden an der Oberfläche kann ein einfacher Versickerungstest mit einem Rohr (z.B. im KG-Abflussrohr DN 110) durchgeführt werden. Die Höhe des Ausgangswasserstandes entspricht bei vollständiger Versickerung dann einem gleichhohen Niederschlag, der in mm NS angegeben wird.

Dieser Sickertest hat den Vorteil, dass er einfach durchzuführen und auszuwerten ist (auch online, s.u.). Gleichzeitig ist die Sickerfläche durch den Rohrquerschnitt festgelegt und bleibt konstant, nicht wie in einer Grube, so eine seitliche Versickerung besteht (s. dazu auch Sickertest in einer kleinen Grube).

Versuchsaufbau

Die Maße des Versickerungsrohres, der Rohrinnendurchmesser [D_i] die Rohrlänge [L_R] und die Einbaulänge [L_E] sind in ein Protokoll (Geländeblatt) einzutragen. Der Rohrquerschnitt A_R wird dann automatisch berechnet.

Zum Test ist das Rohr langsam bis zum Rand bzw. der Markierung mit Wasser zu füllen (oder z.B. 1 Liter) und die Zeit der vollständigen Versickerung zu stoppen.

Mein Hinweis: Die Mengenmessung ist einfacher als die Höhenmessung und daher i.d.R. vorzuziehen. Die Höhen werden dann aus der versickerten Wassermenge und dem Rohrquerschnitt berechnet.

Versickerungsrohr einbauen

Stellen Sie das Versickerungsrohr auf den Boden. Legen Sie zum Schutz ein Brett oben drauf und treiben Sie das Rohr mit einem Hammer senkrecht einige cm tief in den Boden (z.B. 3 bis 5 oder 10 cm). Machen Sie innen eine Markierung bei z.B. bei 10 cm ab dem Boden für den Wasserstand oder messen Sie innen die Rohrhöhe bis zum Rand (= h_o).

Vorwässerung

Das Rohr bis zur Rohroberkante mit Wasser zur Vorwässerung füllen. Die Vorwässerung sollte je nach Versickerung zwischen 15 und 30 Minuten betragen bzw. das Wasser mind. einmal vollständig versickern. Dabei ggf. zwischendurch auch nachfüllen.

Messintervall festlegen

Für die vorbereitete Auswertung sind mehrere Messergebnisse in gleichen Zeitabständen erforderlich. Beachten Sie, dass mit zunehmender Messdauer die Versickerungsmenge auch noch abnehmen kann. Während der Zeit der Vorwässerung ist aus der Versickerungsmenge im Rohr das Messintervall abzuschätzen (Nachfüllmenge Q i.d.R. 1000 ml). Bei festen Messzeiten ist die Endhöhe zu messen bzw. das nachzufüllende Wassservolumen.

Alternativ kann auch jeweils bis zur vollständigen Versickerung die Zeit gestoppt werden. Das ist für eine einfache Onlineauswertung besser (s.u.).

Worauf kommt es bei den Messungen an?

• Der Wasserstand im Sickerrohr ist jeweils zu den Messzeiten bis zur Markierung mit einem Messgefäß aufzufüllen oder bzw. genau 1,0 Liter.
• Die Zeitintervalle sind vorher festzulegen, daraus ergeben sich die Messzeiten.
• Die Wassermenge ist aus der nachgefüllten Menge durch die Differenz bis zur vollen Markierung zu bilden (Messfehler nur ca. 5 %).
• Alternativ können auch immer z.B. 1000 ml aufgefüllt und vollständig vesickert werden. Dabei ist die Messzeit dann variabel.
• Die Uhrzeit, das Zeitintervall und die Menge in ml sind im Protokoll einzutragen.
• Nach mehreren annähernd gleichen Messergebnissen (2-3) ist der Versickerungstest i.d.R. beendet.

Was ist der Durchlässigkeitsbeiwert oder k_f-Wert?

Der k_f-Wert ist ein Beiwert bzw. ein Faktor, der den Widerstand ausdrückt, den das Wasser überwinden muss, wenn es durch den Boden fließt. Je kleiner dieser Wert ist, desto größer ist der Widerstand, und desto weniger Wasser kann „fließen“ bzw. versickern. Der Wert wird als Zehnerpotenz mit negativer Hochzahl in der Dimension m/s angegeben (= k_f-Wert).

Versuchsauswertung: Bestimmung des k_f-Wertes

Die Auswertung erfolgt in einem Tabellenblatt automatisch mit Eingabe der Messwerte. Dabei wird die Wassermenge pro Zeit und durchsickertem Rohrquerschnitt ausge-wertet bzw. die Sickerhöhe pro Zeit. Die Messwerte werden in einem Zeitdiagramm mit logarithmischer Ordinate (k_f-Wert) als Funltion der Zeit dargestellt (s. Diagramm-Beispiel für einen anderen Test in einer kleinen Grube).

Für die Auswertung des instationären Versickerungstests gilt die einfache k_f-Formel:

k_f = Q / (t _* A_{R *} 100) [m/s]

Hierbei bedeuten:

• k_f = Durchlässigkeitsbeiwert in m/s
• Q = versickerte (nachgefüllte) Wassermenge in ml
• A_R = durchströmte Fläche vom Rohr in den Boden in cm²
• t = Zeitintervall in sec.

Wobei Q/A_R der versickerten Höhe des Wasserstandes entspricht (in cm). Der Faktor 100 cm/m ist zu berücksichtigen (bei ml- und cm²-Angabe). Die Formel ist in der Onlineberechnung programmiert und der Sickertest kann damit sehr schnell ausgewertet werden.

Hier zur Seite Onlineberechnung des k_f-Wertes

Bewertung

Nach DWA-Arbeitsblatt DWA-A 138 und DIN 18131 Teil 1 liegt der Bereich für eine Versickerung zwischen 1_*10^-3 und 1_*10^-6 m/s. Am Besten eignet sich der Bereich:

5_*10^-4 > k_f >= 5_*10^-6 m/s