Transport und hydraulische Eigenschaften von Böden

Hydraulische Bodeneigenschaften werden an Laborsäulen (Durchmesser 16 cm) gemessen. Hier wird das Wasserpotenzial am unteren Rand und der Wasserfluss über den oberen Rand automatisch gesteuert. Die Wasserretentionskurve und die hydraulische Leitfähigkeitsfunktion werden über den gemessenen Fluss am unteren Rand als Antwort auf angelegte Drucksprünge (Multi-Step Outflow) bestimmt. Die gleiche Apparatur wird zur Bestimmung von Transportparametern anhand von Durchbruchskurven verwendet.
Die Abbildung zeigt eine Schemazeichnung der Apparatur und typische Ergebnisse eines Multi.Step Outflow Experimentes mit kontrollierten Randbedingungen (rot getsrichelt), kumulativem Ausfluss (blau) und Tensiometermessungen (rot). Die schwarzen Linien sind die Modellergebnisse (Richards Gleichung) nach inverser Optimierung der hydraulischen Parameter.
Aktuelle Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf verbesserte Parametrisierungen der hydraulischen Eigenschaften einschließlich Hysterese bei Infiltration und Drainage. Dies ist wichtig für das Verständnis der Verteilung von Niederschlägen auf Oberflächenabfluss, Speicherung im Boden und tiefe Infiltration entlang präferenzieller Fließpfade und ist damit wesentlich für die Beurteilung sich ändernder Niederschlagsverteilungen

Auswahl von Publikationen:

Weller, U., Ippisch, O., Köhne, J.M. and Vogel, H.-J.,2011: Direct measurement of
unsaturated hydraulic conductivity in soil including temporal dynamics, hydraulic
non-equilibrium and hysteresis, Vadose Zone Journal, 10:654–661.

Vogel, H.-J., Ippisch, O. 2008: Estimation of a critical spatial discretization limit
for solving Richards Equation at large scales, Vadose Zone Journal, 7, 112–114.

Samou¨elian, A., Vogel,H.-J., and Ippisch, O. 2007: Upscaling hydraulic conductivity
based on the topology of the sub-scale structure, Adv. Water Res., 30 1179-1189.

Ippisch, O., Vogel,H.-J., and Bastian P. 2006: Validity limits for the van Genuchten–-
Mualem model and implications for parameter estimation and numerical simulation,
Adv. Water Res., 29, 1780-1789.

Vogel, H.-J., Ippisch, O. 2007: Estimation of a critical spatial discretization limit for solving Richards Equation at large scales, Vadoze Zone Journal, in press.

Ippisch, O., Vogel,H.-J., and Bastian P. 2006: Validity limits for the van Genuchten–\-Mua\-lem model and implications for parameter estimation and numerical simulation, Adv. Water Res., 29, 1780-1789.

Bayer, A., H. -J. Vogel, O. Ippisch and K. Roth 2005: Do effective properties for unsaturated weakly layered porous media exist? An experimental study, Hydrol. Earth Syst. Sci, 9, 517–522.

Kontakt:

Prof. Dr. Hans-Jörg Vogel,
Dr.Ulrich Weller