10.6 Infiltrationsvorgang

Unter dem Begriff Infiltration versteht man die Bewegung des Sickerwassers von oben her in den Boden, wenn das Matrixpotential höher ist, als dem Gleichgewicht mit dem freien Grund- oder Stauwasserspiegel entspricht (Scheffer/Schachtschabel 1998):

ψ H = ψ m + ψ z > 0

Die Infiltrationsrate gibt die Menge Wasser an, die in einer Zeit versickert. Die (effektive) Infiltrationskapazität ist sehr gering bei Beginn von Niederschlag in Abhängigkeit vom Benetzungswiderstand, sie steigt mit Sinken des Benetzungswiderstandes. Bei gefülltem Porenraum ist die Infiltrationskapazität konstant.

Abb. 10.10: Verlauf der Infiltration bei einem homogen überfluteten Boden in gleichen Zeitintervallen (Scheffer/Schachtschabel 1998).

Die minimale Infiltrationskapazität ist messbar mit einem Infiltrometer, beispielsweise einem Doppelring-Infiltrometer. Gemessen wird das Absinken des Wasserspiegels pro Zeiteinheit.

Für die Berechnung der kumulativen Infiltration i (gesamte in einer Zeit vom Boden aufgenommene Wassermenge) gibt es empirische Ansätze. Zwei davon sollen hier genannt werden:

i = c · t a

(Kostiakow 1932, in Taylor & Ashcroft 1972) mit der Infiltrationsdauer t und empirischen Parametern c und α, die durch die Bodeneigenschaften bedingt sind.

i = s · t 1/2 + k θ · t

(Philip 1957, in Jury, Gardner & Gardner 1993) mit der anfangs überwiegend wirksamen Wasseraufnahmegeschwindigkeit (Sorptivität) s und der durch den Wassergehalt gekennzeichneten Wasserleitfähigkeit kθ.

Abb. 10.11: Tiefenprofile des Matrixpotentials an mehreren Tagen während einer Infiltrations- und Tiefenverteilungsphase nach einem Starkregen im Juni (Profile tageweise aufgenommen, beginnend am Tag vor dem Starkregen, nach Benecke 1976).