Guelph-Infiltration 12.05.2006, Schunterau Stephan Sittig, Torben Wittwer, Michael Roers, Tobias Müller, Kathrin Fabian, Denise Samol, Martin Dietzel, Fabian Haßel, Arndt Geerken, Christian Brand, Moritz Kupisch, Bianca Frankiewitsch, Katharina Droßel

Gliederung Hydraulische Leitfähigkeit Standort Guelph-Permeameter Durchführung Ergebnisse Fazit

1. Hydraulische Leitfähigkeit - Definition - feldgesättigte Leitfähigkeit Ks Materialeigenschaft des Bodens Kenngröße für den Wassertransport und den wassergebundenen Stofftransport im Boden abhängig von Porengrößenverteilung Maximum bei vollständiger Wassersättigung des Bodens Funktion des Matrixpotentials Φm

1. Hydraulische Leitfähigkeit -Bestimmung - Verfahren von Elrick & Reynolds (1992): Q [cm³ d-1] - Wasseraufnahme des Bodens H [cm] - Höhe des Wasserspiegels im Bohrloch C [-] - dimensionsloser Formfaktor (= f(H/r)) KS [cm d-1] - gesättigte Leitfähigkeit Φm [cm² d-1] - Matrix-Fluss-Potential r [cm] - Bohrlochradius

2. Standort

3. Guelph-Permeameter aus Durner (2006) www.landwirtschaft.sachsen.de

3. Guelph-Permeameter Bohrlochinfiltrometer konstante Druckhöhe Vorteile: in-situ Messung Messung durch eine Person möglich geringer Wasserbedarf (2 - 2,5 l/Messung) Messdauer ca. 0,5-1 h Messtiefen von 15 bis 75 cm  horizontbezogene Beprobung Nachteil: Seitliche Diffusion nimmt mit Überstauhöhe zu.

Durchführung Bohrlocherstellung von ca. 30 cm Tiefe und 6 cm Durchmesser Bodenverdichtung vermeiden! Aufbau des Guelph-Permeameters Befüllung des Permeameters Einstellen der Überstauhöhe über das Lufteinlassrohr (Anfangsbedingung: 5 cm)

Durchführung Start der Messung durch Öffnung des Lufteinlassventils Ablesen des Wasserstandes in regelmäßigen Abständen bis ein hydraulisches Fließgleich- gewicht erreicht ist (stationärer Fluss) Wiederholung der Messung mit Überstauhöhen von 10 und 15 cm

Ergebnisse (exemplarisch)

Ks-Wert Verteilung [cm/d] 650 450 60 300 ??? 530

Fehlerabschätzung Fehler wurden unterschiedlich abgeschätzt – Vergleichbarkeit ? – Standardabweichung, Absolutfehler, Fehlerfortpflanzung, Streuung … Werte streuten zwischen 60 und 1700 cm/d Fehlerquellen: Inhomogenitäten, höhere Infiltration bei höherem Überstau, Abschätzung von Konstanten (insb. α*), Messungenauigkeiten

Fehlerabschätzung Gruppe 1 Gruppe 2 Gruppe 3 Gruppe 4 Gruppe 5 Streuung der Ergebnisse 650 ± 360 cm/d 530 ± 260 cm/d - - - 1020 ± 720 cm/d 86 ± 30 cm/d 580 ± 270 cm/d Geschätzter Wert (Methode) 450 cm/d (α*) 650 cm/d (Regres-sion) 300 cm/d (α*) 60 cm/d (α*) 530 cm/d (α*, Regres-sion)

Fazit Die ermittelten Werte liegen in der Größenordnung der Literaturwerte für Mittelsand: 10-3 bis 10-5 m/s. Ausnahme: 60 cm/d. Begründung: Substratwechsel, erhöhter Schluffanteil (uS: 10-5 bis 10-7 m/s). Schwankungen zw. Standorten auf Heterogenität des Bodens zurückzuführen (Variation der Korngrößenzusammensetzung, Makroporen, Verdichtung, Schichtwechsel). Verschiedene Überstauhöhen erreichen unterschiedliche Bodentiefen und ergeben so unterschiedliche ks Werte. Unterschiede zw. Auswertungsmethoden. Methode 1: Homogenität des Bodens wird vorrausgesetzt Methode 3: Tabellierte Werte α* abhängig von Korngröße, die jedoch im Feld nur abgeschätzt wurde.

Vielen Dank!