Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit von Boden
Begriff und Bereiche
Die hydraulische Durchlässigkeit, das heißt die schwerkraftbedingte Abflussgeschwindigkeit mit der Wasser im Boden versickert, wird in der Hydrogeologie mit dem Durchlässigkeitsbeiwert kf beschrieben. Je höher der Wert, desto höher die Geschwindigkeit, mit der sich das Wasser durch das Erdreich “bewegt”.
Die hydraulische Durchlässigkeit ist abhängig von den Eigenschaften des Wassers und steigt mit dessen Temperatur. Ungleich stärker wirken sich die Eigenschaften des Bodens auf die Höhe des kf-Wertes aus. Mit zunehmender Korngröße des Untergrundes steigt der Durchlässigkeitsbeiwert, da sich die effektive Querschnittsfläche erhöht durch die das Wasser versickern kann. Ursache dafür ist eine Verringerung der Reibungseffekte zwischen Bodenpartikeln und durchströmendem Wasser.
Die hydraulische Durchlässigkeit ist in der ungesättigten Bodenzone aufgrund von Lufteinschlüssen stets geringer als in der gesättigten Zone, dem Grundwasserkörper. Zudem ist sie in horizontaler Richtung höher als in der Vertikalen. In Tabelle 1 sind Durchlässigkeitsbeiwertbereiche angegeben, welche die DIN 18130:1 zur Klassifizierung von Böden bezüglich ihrer Durchlässigkeit vorsieht.
Tabelle 1: Durchlässigkeiten nach DIN 18130, Teil 1
| Durchlässigkeitsbeiwert kf [m/s] |
Durchlässigkeitsbereich nach DIN 18130, Teil 1 |
| > 10-2 | sehr stark durchlässig |
| 10-2 – 10-4 | stark durchlässig |
| 10-4 – 10-6 | durchlässig |
| 10-6 – 10-8 | schwach durchlässig |
| < 10-8 | sehr schwach durchlässig |
Verwendung
Verwendung findet der Durchlässigkeitsbeiwert kf unter anderem bei der Bemessung von
- Versickerungsanlagen,
- Brunnen
- Grundwasserschutzzonen sowie
- Deponieabdichtungen,
- im Dammbau,
- …etc.
Untersuchung / Bestimmung
Je nach Gegebenheiten und Zweck der Untersuchung kann die Bestimmung der hydraulischen Durchlässigkeit sowohl durch Feldmethoden im Gelände (Pumpversuche, Schluckversuche, etc.), als auch im Labor (Sieblinienauswertung – Bestimmung der Kornverteilung, Permeameter, etc.), oder durch Abschätzung nach Bodenansprache erfolgen.
Da die unterschiedlichen Bestimmungsmethoden jedoch nicht von vergleichbaren Randbedingungen ausgehen, bedarf es eines Bemessungs-kf-Wertes, welcher aus dem Produkt des methodisch ermittelten Kf Wertes und einem Korrekturfaktor hervorgeht. Diese sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Tabelle 2: Korrekturfaktoren zur Festlegung des Bemessungs-Kf-Wertes nach DWA-A 138
| Bestimmungsmethode | Korrekturfaktor |
| Abschätzung nach Bodenansprache | 1 |
| Sieblinienauswertung (Labor) | 0,2 |
| Permeameter (ungestörte Probe, vertikale Probennahme), Labor | 1 |
| Feldmethoden | 2 |
weiterführende Literatur:
- DIN 18130-1: 1998-05: Baugrund, Untersuchung von Bodenproben – Bestimmung des Wasserdurchlässigkeitsbeiwerts – Teil 1: Laborversuche,
- DWA-A 138, Planung, Bau und Betrieb von Anlagen zur Versickerung von Niederschlagswasser, April 2005.
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