Hydraulische Modellversuche zur Rillenerosion kohäsiver Böden

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Hans-Burkhard Horlacher (†); Professor Dr. Jürgen Schmidt
• Subject Area: Hydrogeology, Hydrology, Limnology, Urban Water Management, Water Chemistry, Integrated Water Resources Management
• Term: from 2004 to 2007
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5403250

• Final Report Year: 2007

Final Report Abstract

Ziel des hier vorgestellten Forschungsvorhabens war die Erweiterung der Kenntnisse des Übergangs des Filmabflusses zum Rillenabfluss. Im Fokus der Untersuchungen standen dabei hydraulische und bodenmechanische Parameter mit denen sich die Rillenbildung beschreiben lässt. sowie der Einfluss der suspendierten Fracht und der durch Erosion und Sedimentation veränderten Bodenoberfläche auf die Rillenerosion. Grundlage der Untersuchungen bildeten Beregnungs- und Überströrnungsversuche, die im Hubert-Enge l s-Labor des Instituts für Wasserbau und Technische Hydromechanik der TU Dresden und im Labor der TU Bergakademie Freiberg durchgerührt wurden. Mit Hilfe dieser Experimente konnten wertvolle Hinweise einerseits zur Beschreibung der Transportprozesse im Film- und Rillenabfluss gefunden werden. Andererseits wurden grundlegende, bisher nicht etablierte Beziehungen zwischen den Bodeneigenschaften und dem Erosionsbeginn und-verlauf beschrieben. Die daraus abgeleiteten Kennwerte und Funktionen wurden in verschiedenen zwei- und dreidimensionalen numerischen Modellen getestet. Als Ergebnis der Arbeiten kann ein numerisches Modell zur Simulation von Erosionsprozessen auf Basis zellulärer Automaten präsentiert werden, mit dem neben der Erosion durch Filmabfluss und Tropfenschlag auch die Rillenerosion simuliert werden kann. Weiterhin konnten wichtige Fragen zur Hydraulik des Filmabflusses über raue Flächen und zu den Abflussvorgängen in einem Rillenkopf geklärt werden. Die Ergebnisse der LDVMessungen lassen erstmals gesicherte Aussagen zu. der GeschwindigkeitsVerteilung und den turbulenten Prozessen zu. In der Fortsetzung dieses Projektes wird die Anpassung des Modells auf den Feldmaßstab angestrebt.

Publications

• Hieke F., Tackmann R., Schmidt J., Horlacher H.-B., Zimmermann C.: Rill erosion in cohesive soils - Part II, Geophysical Research Abstracts, Vol. 7, 02556, 2005
  
  
• Hieke F., Tackmann R., Schmidt J., Horlacher H.-B.: Der Einfluss auf Lagerungsdichte und Durchfluss auf die Rillenerosion, Mitteilungen der Deutschen Bodenkundliche Gesellschaft, Band 107, Heft l, 571-572, 2005
  
  
• Tackmann R,, Hieke F., Horlacher H.-B., Schmidt J.: Hydraulische Modellversuche zur Rillenerosion kohäsiver Böden, Mitteilungen der Deutschen Bodenkundliche Gesellschaft, Band 107, Heft l, 589-590, 2005
  
  
• Tackmann R., Hieke F., Horlacher H.-B., Schmidt J., Zimmermann C.: Rill erosion in cohesive soils - Part I, Geophysical Research Abstracts, Vol. 7, 02626, 2005