Stefan Wirtz Vom Fachbereich VI (Geographie/Geowissenschaften ...

Experimentelle Rinnenerosionsforschung vs. Modellkonzepte – Quantifizierung der hydraulischen und erosiven Wirksamkeit von Rinnen
macht Messungen schwer vergleichbar (Auerswald et al., 2009; Knapen et al., 2007;
Stroosnijder, 2005). Die Wichtigkeit standardisierter Methoden wird auch von Casali et al.
(2006) aufgezeigt. Sie testen drei häufig verwendete Methoden, um die Intensität von
Rinnenerosionsprozessen quantifizieren zu können und zeigen dabei, dass verschiedene
Methoden stark abweichende Ergebnisse liefern können. Abhängig von Methode, Form der
untersuchten Rinne, Position und Distanz zwischen den aufgenommenen Querschnitten liegt
der Messfehler bei ≤ 40 %. Daher ist ein wichtiges Ziel dieser Arbeit, eine reproduzierbare
Methode zur Quantifizierung von Rinnenerosionsprozessen zu entwickeln. Im Verlauf der
Arbeit wird die Methode des Spülversuches aufgrund von praktischen Geländeerfahrungen
immer wieder verbessert und gezielt erweitert. Die verschiedenen Versionen des
Versuchsaufbaus sind jeweils in den zugehörigen Artikeln, die in den Kapiteln 2 bis 7
vorliegen, beschrieben. An dieser Stelle soll die Entwicklung in ihrer Gesamtheit dargestellt
werden.
Die konstanten methodischen Parameter betreffen die Aufteilung eines Spülversuches in zwei
Durchgänge, um den Einfluss einer erhöhten Bodenfeuchte berücksichtigen zu können. Der
Einfluss der Ausgangsbodenfeuchte auf den Sedimenttransport wird von Govers et al. (1990)
und Govers (1991) beschrieben. In ihren Experimenten unter trockenen Bedingungen erreicht
die Sedimentkonzentration nahezu die transport capacity des Abflusses, während unter
höherer Ausgangsbodenfeuchte die Sedimentkonzentrationen geringer ausfallen: Höhere
Bodenfeuchte reduziert die Infiltrationsrate, was zu einer höheren Wassermenge führt, die
durch den zu untersuchenden Rinnenabschnitt fließt. Gleichzeitig wird jedoch nicht
entscheidend mehr Material transportiert, die Sedimentkonzentration sinkt. Dabei ist zu
differenzieren, ob eine Befeuchtung und damit eine erhöhte Kohäsion oder eine
Wassersättigung und damit eine Verringerung des Zusammenhaltes zwischen den einzelnen
Bodenteilchen vorliegt. Eine höhere Bodenfeuchte an der Oberfläche reduziert zudem die
water repellency des Bodens. Dies kann für die Abflussdynamik wichtig sein, besonders unter
sonst trockenen Bedingungen.
Des Weiteren werden in allen Versionen der Spülversuche pro Rinne drei Messstellen
gewählt, an denen jeweils vier Proben nach dem Zeitschema 0, 30, 90, 150 Sekunden nach
Eintreffen der Wasserfront entnommen werden. Auch die Sohlenneigung wird in allen
Versionen aufgenommen, die Länge der Segmente wechselt jedoch: Je nach verfügbarem
Messinstrument weisen die Segmente entweder eine Länge von 1 m oder von 2,5 m auf.
Stufen in der Rinne werden dabei nicht aufgenommen, ihre Lage und Höhe wird getrennt
vermerkt. Die Scherfestigkeit des Substrates wird mit Hilfe eines Flügelschergerätes zwischen
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