Wie Regen in den Boden sickert. : Farbtracerversuche mit Brilliant Blue FCF zum Nachweis von präferenziellem Fließen in periglaziären Lagen unter Wald. : Diplomarbeit, Technische Universität Dresden, Fakultät Forst-, Geo-, Hydrowissenschaften
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Phänomen des präferenziellen Fließens (preferential flow) als Teilprozess der Infiltration in periglaziären Lagen. Hierfür wurden zwei Beregnungsversuche mit dem Farbtracer Brilliant Blue FCF mit einer eigens konstruierten Beregnungsanlage bei unter-schiedlicher Vorfeuchte in einem Waldgebiet im Osterzgebirge durchgeführt. 48 Stunden nach der Beregnung wurden die Versuchsflächen aufgegraben. Pro Fläche wurden sechs Profilwände mit Digitalfotografie dokumentiert. Anhand der gewonnenen Aufnahmen und mit Hilfe digitaler Bildbearbeitung konnten die mit Brilliant Blue FCF markierten Fließwege beschrieben werden. Mit Hilfe dieser Aufnahmen wurden die wichtigsten Steuergrößen der Infiltration abgeleitet. Zudem wurde deutlich, welchen Einfluss die periglaziären Lagen und deren Struktur auf den Sickerwasserfluss ausübten. Es zeigte sich, dass eine ausgeprägte Schichtung innerhalb des Bodens den Wasserfluss behinderte. Außerdem wurde festgestellt, dass die Infiltration unter trockenen Bedingungen verstärkt über Makroporen und damit über bevorzugte Fließwege stattfand. Unter feuchten Bedingungen wurde Wasser verstärkt über Matrixfluss vom Boden aufgenommen. Eine wichtige Erkenntnis stellte der Nachweis von wasserabweisendem Verhalten (water repellency) im Ah-Horizont der Versuchsflächen dar. Zusätzlich konnten anhand der gewonnenen Informa-tionen zur Infiltration Schlussfolgerungen zur Bildung von Zwischenabfluss gezogen werden. This paper is concerned with the phenomenon of preferential flow as a sub-process of infiltration in periglacial coverbeds. For this purpose two irrigation experiments with Brilliant Blue FCF as tracer substance were run in a forest in the eastern Erzgebirge/Germany under different initial water contents. 48 hours after the irrigation the study sites were dug up. Six profiles per study site were documented with digital photography. With these images and the use of digital image processing the stained flow patterns could be described and the most important boundary conditions that control infiltration processes could be deduced. Furthermore the impact of periglacial coverbeds and their structure on the flow of percolating water became obvious. It could be shown, that a distinct layering in soils can limit the downward movement of water. It was noticed, that preferential flow was intensified under dry conditions, while matric flow increased under moister conditions. An important understanding lay in the detection of water repellency for material of the Ah-horizon on the studied sites. Further conclusions could be drawn on the relevance of infiltration for the development of interflow. Charakterisierung des Untersuchungsgebiets ; Geologischer Bau ; Böden ; Klima ; Potenzielle natürliche Vegetation und Landnutzung ; Der Stand der Forschung ; Periglaziäre Lagen ; Entstehung und Ausprägung der periglaziären Lagen ; Das Alter der periglaziären Lagen ; Hydrologische Bedeutung der periglaziären Lagen ; Infiltration ; Infiltration in homogene Böden – Matrixfluss ; Infiltration in heterogene Böden – präferenzielles Fließen ; Tracerstoffe ; Tracerarten ; Farbtracer zur Untersuchung von präferenziellem Fließen ; Water Repellency ; Methoden ; Feldmethoden ; Vorbereitung des Brilliant Blue FCF-Konzentrats ; Größe der Versuchsflächen und Konstruktion der Beregnungsanlage ; Vorbereitung und Durchführung der Tracerversuche ; Dokumentation ; Digitale Bildbearbeitung ; Grauwertkorrektur ; Einstellen der Farbsättigung ; Arbeit mit digital nachbearbeiteten Fotografien ; Labormethoden ; Körnungsanalyse ; Bestimmung des pH-Werts ; Ermittlung des Wassergehalts ; Water Drop Residence Time Test ; Ergebnisse ; Ergebnisse des ersten Versuchs ; Allgemeine Profilmerkmale am ersten Standort ; Beschreibung der Brilliant-Blue-FCF-Muster ; Zusammenfassung der Fließmustermerkmale für den ersten Standort ; Ergebnisse des zweiten Versuchs ; Allgemeine Profilmerkmale am zweiten Standort ; Beschreibung der Brilliant-Blue-FCF-Muster ; Zusammenfassung der Fließmustermerkmale für den zweiten Standort ; Water Repellency als standortunabhängige Eigenschaft ; Diskussion ; Präferenzielles Fließen oder Matrixfluss ; Einfluss der Bodenstruktur und Vorfeuchte auf die Infiltration ; Bedeutung des Bodenskeletts ; Einfluss der organischen Auflage und der Oberflächenstruktur ; Bedeutung der Water Repellency ; Hinweise auf Bildung von Zwischenabfluss ; Schlussfolgerungen für den Stoff- und Wasserhaushalt ; Kritische Betrachtung der angewandten Methoden ; Waren alle Fließwege mit Brilliant Blue FCF markiert? ; Beurteilung der Beregnungsanlage ; Weiterführende digitale Analysen ; Zusammenfassung und Ausblick
