Abschätzung des Anteils von präferenziellem Fließen am Gesamtbodenwasserfluss und an der Grundwasserneubildung

Problemstellung

Präferenzieller Fluss (PF) in der vadosen Zone ist ein wichtiger Infiltrations- und Fließprozess der an vielen Standorten weltweit gefunden werden kann. Durch den schnellen Fluss von Wasser und gelösten Stoffen in tiefere Bodenschichten, ohne längeren Rückhalt durch die Bodenmatrix, ist die durch PF transportierte Wassermenge relevant für hydrologische und landwirtschaftliche Problemstellungen. PF wird häufig durch (Farb-)Tracer qualitativ nachgewiesen, eine quantitative Messung der Wasserflüsse in präferenziellen Fließpfaden während natürlicher Rahmenbedingungen über einen längeren Zeitraum ist aber wegen fehlender Messmethoden nur begrenzt möglich. Weiterhin ist PF nicht nur räumlich, sondern auch zeitlich dynamisch. Das macht die Quantifizierung der transportierten Wassermengen durch PF und deren Anteil an der Grundwasserneubildung schwierig.

Ziel der Arbeit

Quantifizierung der zeitlich variierenden Beiträge von PF zum Bodenwasserfluss und der Grundwasserneubildung für verschiedene Bodentypen und Landnutzungsklassen mittels eines bodenphysikalischen Modells

Methode

Ein „dual-permeability“ Modell (RoGeR) soll für 135 Standorte (CAOS-Datensatz) angepasst werden. Dafür werden die bodenhydraulischen Kennwerte der Bodenmatrix mit den im Labor gemessenen Retentionskurven parametrisiert. Die Parameter der präferenziellen Modelldomäne soll invers angepasst werden. Mit den resultierenden Modellparametern ist eine zeitliche und räumliche Quantifizierung des Wasserflusses in der PF Domäne möglich und hilft bei der Identifizierung von Orten und Zeiten mit einem hohen Anteil von PF am Gesamtbodenwasserfluss/Grundwasserneubildung.

Betreuung

Markus Weiler

markus.weiler@hydrology.uni-freiburg.de; Tel. +49 (0)761 / 203-3530

Herausforderung

Interesse an Bodenphysik und Modellierung. Programmierkenntnisse oder Interesse sich darin einzuarbeiten. Arbeit mit großen Datenmengen.

Sprache

Deutsch oder Englisch

Literatur

Šimunek & van Genuchten (2008) Modeling Nonequilibrium Flow and Transport Processes Using HYDRUS

Šimunek et al. (2003) Review and comparison of models for describing non-equilibrium and preferential flow and transport in the vadose zone

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