Entfällt: Einfluss des Wasserhaushalts auf die Stabilität von Böschungen

Isabelle Weber1, Volkmar Dunger1, Jürgen I. Schoenherr2, Traugott Scheytt1
1 Lehrstuhl für Hydrogeologie und Hydrochemie, Technische Universität Bergakademie Freiberg
2 Institut für Verfahrensentwicklung, Torf- und Naturstoff-Forschung, Hochschule Zittau/Görlitz

14.3 in Young Hydrogeologists Forum

25.03.2020, 14:30-14:45, Telemann-Saal

Rutschungen an Erdbauwerken, wie Lärmschutzwälle an Autobahnen, können durch die Herabsetzung der Bodenscherfestigkeit und die damit verbundene Ausbildung einer Gleitzone ausgelöst werden (Engel & Lauer, 2017). Von besonderer Bedeutung für eine Rutschung ist der Wassergehalt. Ziel der Untersuchungen ist der Zusammenhang zwischen geotechnischen, pedologischen, wasserhaushaltlichen und vegetationskundlichen Parametern von Böschungen durch Lysimeter. Gegenstand der Vorstellung wird die bodenwasserhaushaltliche Untersuchung sein.

Erdwälle werden aus regional anstehenden Böden in Schichten aufgebaut, wobei der Untergrund verdichtet und die oberflächliche Andeckung mitteldicht aufgebracht wird. Daher variiert nicht nur die Dichte, sondern auch die Zusammensetzung an mineralischem und organischem Material zwischen den Schichten. Beeinflusst werden die ingenieurtechnisch hergestellten Konstruktionen über die Zeit von den standortcharakteristischen Witterungsbedingungen, der Flora und Fauna.

Im Mittelpunkt der Untersuchungen stehen Experimente, die in Abbildung 1 skizziert werden und den Wasserhaushalt messtechnisch erfassen. Dafür wurden 12 Lysimeter als Böschungen aus einem regionalen, sächsischen Material, einem Lösslehm, aufgebaut und in 3 Varianten angedeckt. Dies sind ein humoser Oberboden, ein Rohboden aus humusfreiem Lösslehm und eine Mischung aus 50% Rohboden und 50% Oberboden. Aufgestellt wurden die Experimente in einem Gewächshaus, um 2 definierte Beregnungsbedingungen zu schaffen, eine durchschnittliche mit 770 mm und eine trockenere mit 540 mm Niederschlag pro Jahr. Zudem wurden die Experimente mit 2 unterschiedlichen Expositionen (Nord und Süd) durchgeführt. Gemessen wurden der Oberflächenabfluss, der Wassergehalt in 5 Tiefen und die Restdurchsickerung. Daneben wurden auch der Bedeckungsgrad und die Durchwurzelung der Vegetation erfasst.

Die Messergebnisse zeigen geringere Wassergehalte auf den Süd-exponierten Böschungen im Vergleich zu den Nordböschungen. Ein geringerer Wassergehalt bedeutet eine höhere Stabilität der Böschung, kann aber auch zum Trockenstress der Vegetation führen, was eine Verringerung des Bedeckungsgrades hervorruft. Auch die Bodenandeckungen beeinflussen den Wasserhaushalt, da der Rohboden eine hohe Wasserspeicherkapazität aufweist, aber auch einen hohen Oberflächenabfluss. Dagegen besitzt der Oberboden einen geringen Oberflächenabfluss, aber auch eine geringere Wasserspeicherkapazität. Eine mittlere Stellung nimmt der Mischbodenansatz ein.

Zum Vergleich wurde die Software BOWAHALD genutzt, welche den Bodenwasserhaushalt berechnen kann. Als Input wurden die Parameter der Böden, die Daten der Wetterstation, die Vegetationsparameter und die Morphologie der Lysimeter genutzt. Die Ergebnisse aus den Experimenten und der Modellierung zeigen eine gute Übereinstimmung. Damit können die Ergebnisse auf die reellen Standorte übertragen und konkrete Hinweise zum Aufbau gegeben werden.

Skizze zum Aufbau der Lysimeter
Skizze zum Aufbau der Lysimeter



Engel, J. & Lauer, C. (2017): Einführung in die Boden- und Felsmechanik – Grundlagen und Berechnungen, 2., aktualisierte Auflage; Fachbuchverlag Leipzig im Carl Hanser Verlag.



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