DVWK-Regel 136/1999 Bodenkundliche ... - DWA Shop
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ATV-<strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong>werk<br />
<strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong> <strong>136</strong>/<strong>1999</strong><br />
<strong>Bodenkundliche</strong> Untersuchungen im Felde zur Ermittlung<br />
von Kennwerten zur Standortcharakterisierung<br />
Teil II: Ableitungen zu Wasser- und Lufthaushalt von Böden<br />
ISBN 3-935067-55-0<br />
Verantwortlicher Herausgeber:<br />
Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau e.V. (<strong>DVWK</strong>), Gluckstraße 2,<br />
D-53115 Bonn<br />
bearbeitet vom <strong>DVWK</strong>-Fachausschuß ,,Standort und Boden“,<br />
Die Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) hat das Vorhaben finanziell gefördert.<br />
Benutzerhinweis für die „<strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong>n zur<br />
Wasserwirtschaft“<br />
Die „<strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong>n zur Wasserwirtschaft“ sind <strong>Regel</strong>n der Technik und stehen jedermann<br />
zur Anwendnung frei. Sie sind als Ergebnis ehrenamtlicher technisch-wissenschaftlicher<br />
Gemeinschaftsarbeit aufgrund ihres Zustandkommens nach hierfür geltenden Grundsätzen<br />
fachgerecht und sollen sich als „anerkannte <strong>Regel</strong>n der Technik“ einführen. Die<br />
„<strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong>n zur Wasserwirtschaft“ bilden einen Maßstab für einwandfreies technische<br />
Verhalten; dieser Maßstab ist auch im Rahmen der Rechtsordnung von Bedeutung. Eine<br />
Anwendungspflicht kann sich aus Rechts- oder Verwaltungsvorschriften, Verträgen oder<br />
aus sonstigen Rechtsgrundlagen ergeben. Als <strong>Regel</strong>werk sind sie eine wichtige<br />
Erkenntnisquelle für fachgerechtes Verhalten im Normalfall. Sie können jedoch nicht alle<br />
möglichen Sonderfälle erfassen, in denen weitergehende oder einschränkende Maßnahmen<br />
geboten sein können. Durch das Anwenden der „<strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong>n zur Wasserwirtschaft“<br />
entzieht sich niemand der Verantwortung für eigenes Handeln. Jeder handelt insoweit auf<br />
eigene Gefahr.<br />
Copyright GFA, Hennef 1
Vorwort<br />
ATV-<strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong>werk<br />
Die <strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong> Nr. 116 wurde überarbeitet. Sie liegt nun als Heft <strong>136</strong>, in erweiterter Form<br />
vor. Sie beruht auf langjährigen Erfahrungen bei der Durchführung der bodenkundlichen<br />
Landesaufnahme, die im Fachausschuß „Standort und Boden“ des <strong>DVWK</strong> bearbeitet wurde.<br />
Die vorliegende <strong>Regel</strong> befaßt sich mit Ableitungen zum Wasser- und Lufthaushalt von<br />
Böden aus im Felde erhebbaren Bodeneigenschaften sowie aus der Kenntnis von<br />
Landschaftsaufbau und Klima. Sie ermöglicht Aussagen zu Gefügemelioration,<br />
Entwässerung und Filtereigenschaften des Bodens gegenüber Schadstoffen und ist somit<br />
auch Grundlage für Aussagen zur Bodennutzung und zum Bodenschutz.<br />
Mit den in den Tabellen angeführten Kennwerten zum Wasser- und Lufthaushalt lassen sich<br />
in erster Näherung bei fehlenden Meßwerten Überschlagsberechnungen auf der Basis<br />
einfacher Speichermodelle vornehmen. In analoger Weise kann auch eine Abschätzung der<br />
hydraulischen Fließvorgänge erfolgen.<br />
Die vorliegende <strong>Regel</strong> bezieht sich auf folgende <strong>Regel</strong>n und Merkblätter des <strong>DVWK</strong>:<br />
<strong>Bodenkundliche</strong> Untersuchungen im Felde zur Ermittlung von Kennwerten zur<br />
Standortcharakterisierung,<br />
Teil I: Ansprache der Böden (<strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong>n, Heft 129)<br />
Filtereigenschaften des Bodens gegenüber Schadstoffen, Teil I: Beurteilung der Fähigkeit<br />
von<br />
Böden, zugeführte Schwermetalle zu immobilisieren (<strong>DVWK</strong>-Merkblatt, Heft 212)<br />
Folgende Normen wurden berücksichtigt:<br />
DIN 1185 Dränung; <strong>Regel</strong>ung des Bodenwasserhaushaltes durch Rohrdränung,<br />
Rohrlose Dränung und Unterbodenmelioration<br />
DIN 4047 Landwirtschaftlicher Wasserbau - Begriffe<br />
DIN 4220 <strong>Bodenkundliche</strong> Standortbeurteilung; Kennzeichnung, Klassifizierung und<br />
Ableitung von Bodenkennwerten<br />
DIN 19682 Bodenuntersuchungen im Landwirtschaftlichen Wasserbau -<br />
Felduntersuchungen<br />
DIN 19683 Bodenuntersuchungen im Landwirtschaftlichen Wasserbau - Physikalische<br />
Laboruntersuchungen<br />
DIN 19684 Bodenuntersuchungen im Landwirtschaftlichen Wasserbau - Chemische<br />
Laboruntersuchungen<br />
Copyright GFA, Hennef 2
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DIN 19685 Klimatologische Standortuntersuchungen - Ermittlung der meteorologischen<br />
Größen<br />
DIN 19686 Vegetationskundliche Standortuntersuchung im landwirtschaftlichen<br />
Wasserbau<br />
Ferner wurde der Inhalt dieser <strong>Regel</strong> mit folgendem Schrifttum abgestimmt:<br />
<strong>Bodenkundliche</strong> Kartieranleitung der Arbeitsgemeinschaft Bodenkunde, 4. Aufl., Hannover<br />
1994<br />
Datenschlüssel Bodenkunde, Hannover 1984<br />
Schlichting, E., Blume, H.-P., Stahr, K.: <strong>Bodenkundliche</strong>s Praktikum; 2. Aufl., Berlin 1995<br />
Munsell Soil Color Charts, Baltimore, Maryland 1975<br />
Van Genuchten, M.T.: A closed form equation for predicting the hydraulic conductivity of<br />
unsaturated soils; Soil Sci. Soc. Am. J. (1980) 47, 419-425<br />
Krahmer, U., Hennings,V., Müller, U., Schrey, H.-P.: Ermittlung bodenphysikalischer<br />
Kennwerte in Abhängigkeit von Bodenart, Lagerungsdichte und Humusgehalt; Z.<br />
Pflanzenern. u. Bodenkunde (1995) 158, 323-331<br />
Bohne, K., Horn, R., Baumgartl, T.: Bereitstellung von van Genuchten-Parameter zur<br />
Charakterisierung der hydraulischen Bodeneigenschaften; Z. Pflanzenern. u.<br />
Bodenkunde (1993) 156, 229-234<br />
Bearbeitung<br />
An der ersten Auflage dieser <strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong> haben mitgewirkt:<br />
Müller, W. Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung, Hannover<br />
(Obmann)<br />
Bechtel, W. Regierungspräsidium - Wasserwirtschaft, Stuttgart<br />
Blume, H.-P. Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Universität Kiel<br />
Diez, Th. Bayerisches Landesamt für Bodenkultur und Pflanzenbau, München<br />
Wolkewitz, H. Institut für Landschaftsbau, TU Berlin<br />
An der zweiten Auflage haben mitgewirkt:<br />
Blume, H.-P. Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Universität Kiel<br />
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Bohne, K. Institut für Bodenkunde, Universität Rostock<br />
Döring, H.-W. Institut für Nutzpflanzenforschung, TU Berlin<br />
Fleige, H. Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung, Hannover<br />
(Obmann)<br />
Horn, R. Institut für Pflanzenernährung und Bodenkunde, Universität Kiel<br />
Kaupenjohann, M. Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Universität Hohenheim<br />
Krahmer, U. Geologisches Landesamt Nordrhein-Westfalen, Krefeld<br />
Zahn, M.T. Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft, München<br />
Giesen, im September <strong>1999</strong> Heinrich Fleige<br />
1 Einleitung<br />
Im vorliegenden zweiten Teil der <strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong> „<strong>Bodenkundliche</strong> Untersuchungen im Felde<br />
zur Ermittlung von Kennwerten zur Standortcharakterisierung“ wird die Erfassung von<br />
Kennwerten zur Beurteilung des Bodenwasser- und Bodenlufthaushaltes unter besonderer<br />
Berücksichtigung der Bodennutzung und des Bodenschutzes beschrieben. Die Kennwerte<br />
werden mit Hilfe der im Felde gewonnenen Daten abgeleitet, deren Ermittlungsgrundlagen<br />
in Teil I dieses <strong>Regel</strong>werkes (<strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong>n zur Wasserwirtschaft, Heft 129 / 1995)<br />
dargestellt sind.<br />
In Teil I werden verbreitete Bodentypen Deutschlands mit ihren Horizonten und<br />
Ausgangsgesteinen vorgestellt. Dabei werden allgemeine Angaben zum Wasser-, Luft- und<br />
Nährstoffhaushalt sowie zu den Filtereigenschaften von Böden gemacht. Außerdem sind<br />
Feldmethoden zur einfachen Ansprache von Bodenart, Bodenfeuchte, Bodenfarbe,<br />
Carbonat- und Humusgehalt sowie zur Kennzeichnung des Bodengefüges und<br />
physikochemischer Eigenschaften (pH-Wert, Salzgehalt, Redoxpotential) dargestellt.<br />
Schließlich wird erläutert, wie sich physikochemische Eigenschaften<br />
(Kationenaustauschkapazität, Basensättigungsgrad) aus den im Felde erhobenen Daten<br />
ableiten und bewerten lassen.<br />
In Teil II wird dargestellt, wie sich physikalische Kenngrößen des Bodens (Feldkapazität,<br />
nutzbare Feldkapazität, Luftkapazität, Gesamtporenvolumen, gesättigte Wasserleitfähigkeit<br />
und kapillarer Aufstieg) aus den im Felde ermittelten Bodeneigenschaften ableiten und im<br />
Hinblick auf ihre ökologische und meliorationstechnische Bedeutung bewerten lassen. Das<br />
Verfahren beruht auf statistischen Auswertungen zahlreicher Meßdaten vor allem der<br />
Geologischen Landesämter. (KRAHMER et al. 1995, BOHNE et al. 1993).<br />
Die Kennwerte Luftkapazität, nutzbare Feldkapazität und Feldkapazität sind von<br />
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ökologischer Bedeutung für den Wasser- und Lufthaushalt in Böden. Sie bilden auch die<br />
Grundlage für die Schätzung und Bewertung der mechanischen Belastbarkeit von Böden<br />
(<strong>DVWK</strong>-Merkblätter zur Wasserwirtschaft, Heft 234).<br />
2 Kennwerte des Bodenwasser- und Bodenlufthaushaltes<br />
2.1 Ermittlungsgrundlagen<br />
Grundlage für die Ableitung von Feldkapazität, nutzbarer Feldkapazität, Luftkapazität,<br />
Gesamtporenvolumen, gesättigter Wasserleitfähigkeit, ungesättigter Wasserleitfähigkeit<br />
und kapillarer Aufstiegsrate sind die Bodenart unter Berücksichtigung von Skelett- und<br />
Salzgehalt sowie von Humusgehalt und Lagerungsdichte der mineralischen Horizonte bzw.<br />
Substanzvolumen, Torfart und Humifizierungsstufe der organischen Horizonte .<br />
2.2 Wasserbindung und Luftkapazität<br />
2.2.1 Ableiten der Porengrößenverteilung<br />
Luftkapazität LK, nutzbare Feldkapazitäte nFK und Feldkapazität FK sowie<br />
Gesamtporenvolumen GPV werden bei Mineralböden aus Bodenart und Trockenrohdichte<br />
mit Hilfe der Tabelle 1 abgeleitet. Die Angaben erfolgen jeweils in Volumen-% bzw. in mm je<br />
dm Schichtmächtigkeit. Die Zahlen in Tabelle 1 kennzeichnen die aus der als mechanisch<br />
stabil angesehenen Porengrößenverteilung abzuleitenden ökologischen Kennwerte für<br />
Böden mit sehr geringen (kleiner als 1 Masse-%) Humusgehalten. Bei höheren Gehalten an<br />
organischer Substanz erfolgen Zu- und Abschläge unter Berücksichtigung der Bodenart,<br />
jedoch unabhängig von der Trockenrohdichte, nach Tabelle 2.<br />
Der Anteil an organischer Substanz kann aus der Bodenfarbe in Abhängigkeit von der<br />
Bodenart nach Kapitel 6.5, der <strong>DVWK</strong>-<strong>Regel</strong>n, Heft 129, geschätzt werden.<br />
Im Winterhalbjahr kommt es in Mitteleuropa zu einer Auffüllung des<br />
Bodenwasservorrats. Alle Böden streben in der <strong>Regel</strong> einem<br />
standortcharakteristischen Bodenwasservorrat zu, der gegen die Schwerkraft<br />
gespeichert wird und dessen Größe von den Bodeneigenschaften und dem<br />
Grundwasserflurabstand abhängt. Bei Grundwasserständen größer 2 m unter<br />
Geländeoberfläche dauert die Anäherung an diesen Gleichgewichtszustand jedoch<br />
so lange, daß er vor Einsetzen der sommerlichen Evapotranspiration praktisch nicht<br />
mehr erreicht wird.<br />
Die Wasserbindung bzw. die daraus ableitbare Porengrößenverteilung einer Bodenlage wird<br />
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