Merkblatt Durchlässigkeitsbeiwert


1. Was ist der Durchlässigkeitsbeiwert eines Bodens?

Der Durchlässigkeitsbeiwert ist ein Maß für die Wasserwegsamkeit eines Gesteins. Erhängt ab vom Volumen und der Geometrie der Poren zwischen den Gesteinspartikeln sowie von der Viskosität der Flüssigkeit, die durch die Poren strömt.

Als Formelsymbol wurde früher "k" oder "kf" verwendet, diese Symbole sind auch heute noch oft gebräuchlich. International hat sich "K" als Symbol für den Durchlässigkeitsbeiwert durchgesetzt.


2. Wie ist der Durchlässigkeitsbeiwert definiert?

Der Durchlässigkeitsbeiwert K wird mit dem Gesetz von Darcy (1856) definiert:

Q / F = K * i

d.h. die durch eine poröse Gesteinsfläche F [m2] hindurchtretende Wassermenge Q [m3/s] ist proportional zum hydraulischen Gefälle i [m/m], K [m/s] stellt dabei den Proportionalitätsfaktor dar, welcher von den o.g. Eigenschaften abhängt. Das Gefälle i entspricht dem Verhältnis Druckhöhenunterschied h je Fließlänge l, d.h. i = h / l.

Obwohl K die Einheit einer Geschwindigkeit aufweist, ist K keine Geschwindigkeit. Auch die daraus abgeleitete Filtergeschwindigkeit vf

vf = K * i

ist nur eine theoretische Bilanzgröße, die sich nicht in der Natur beobachten läßt. Beobachtet werden kann dagegen die Abstandsgeschwindigkeit va

va = vf / neff

welche diejenige Geschwindigkeit darstellt, mit der sich gelöste Stoffe im Grundwasser fortbewegen. neff bezeichnet dabei das effektive bzw. nutzbare Porenvolumen des Grundwasserleiters.

(Weitere Begriffsdefinitionen sind in DIN 4049 Teil 1 enthalten.)


3. Wie wird der Durchlässigkeitsbeiwert bestimmt?

Im Feld wird der Durchlässigkeitsbeiwert hauptsächlich durch Pumpversuche an Brunnen oder durch Versuche im Bohrloch ermittelt.

Sofern sich ungestörte Bodenproben entnehmen lassen, d.h. nur bei bindigen Böden wie z.B. Lößlehm, kann K auch im Labor bestimmt werden: Eine Bodenprobe mit einer bekannte Geometrie wird in eine Versuchsapparatur eingebaut, bei der die Probe durchströmt und dabei der Druck und die Durchflußrate gemessen wird.

Zur Orientierung kann man auch den K - Wert aus der Kornverteilungskurve bestimmen. Dafür stehen eine ganze Reihe von Verfahren zur Auswahl, deren Anwendbarkeit von der Kornzusammensetzung des Bodens abhängt. Dies ist die billigste Methode; die Ergebnisse sind jedoch wesentlich ungenauer, als die der anderen genannten Verfahren. Für die Auswahl des Auswerteverfahrens ist außerdem eine große Sachkunde und Erfahrung notwendig.


4. In welcher Größenordnung liegen übliche Durchlässigkeitsbeiwerte?

Für Lockergesteine ergeben sich erfahrungsgemäß folgende Größenordnungen des Durchlässigkeitsbeiwerts K

Lockergestein

K - Wert [m/s]

reiner Kies

10-1 ... 10-2

sandiger Kies

10-2 ... 10-4

Grobsand

um 10-3

Mittelsand

10-3 ... 10-4

Feinsand

10-4 ... 10-5

schluffiger Sand

10-5 ... 10-7

Schluff, je nach Tongehalt

10-6 ... 10-8

Ton

10-8 ... 10-11

Aus der Tabelle wird ersichtlich, daß der Feinkornbestand eines Bodens maßgeblich für dessen Durchlässigkeit ist. So kann z.B. ein verlehmter Kies einen K - Wert von nur 10-7 m/s oder weniger aufweisen, obwohl aus bodenmechanischer Sicht der Kies die bestimmende Bodenart darstellt.



 


©  IGEWA® GmbH Slezakweg 2 84478 Waldkraiburg Tel. 08638-949853 Fax -949854 email: info@ib-igewa.de
Revision B, 5/2004
 
 
 



Impressum