Entwicklung geeigneter Georadarantennen zur nichtinvasiven Wassergehaltsmessung in der ungesättigten Bodenzone von Lockersedimenten mit hoher Ortsauflösung

• Applicant: Professor Dr. Stefan Wohnlich
• Subject Area: Hydrogeology, Hydrology, Limnology, Urban Water Management, Water Chemistry, Integrated Water Resources Management
• Term: Funded in 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5446815

Mit Hilfe der Methode der nichtinvasiven Wassergehaltsmessung (NIWAG) soll die heterogene Wasserverteilung in ungesätigten Bodenproben untersucht werden. Das Prinzip beruht auf Aussendung und Empfang eines hochfrequenten elektromagnetischen Wellenpakets (RADAR) durch die Bodenprobe im Profil. Diese Methode bedarf einer Weiterentwicklung in zeitlicher und räumlicher Auflösung bereits bekannter Georadar-Apparaturen. Die Georadarauflösung wird entscheidend vom Verfahren (Zeit- oder Frequenzbereichserfassung) und von den eingesetzten Georadarantennen bestimmt. Konventionelle Georadar-Anlagen haben in der Praxis eine andere Zielsetzung als Wassergehaltsmessungen und sind deshalb größtenteils ungeeignet im Auflösungsverhalten. Das langsamere Frequenz-Sweep-Verfahren ermöglicht phasengenaue Messungen, die mit Hilfe einer entsprechenden Abtastung (Scan) der Profilfläche eine räumliche Wassergehaltsverteilung bildlich hochauflösend darzustellen vermag. Es wird erwartet, dass die problembezogene Georadar-Antennenentwicklung neue Perspektiven in der Georadar-Anwendung schafft. Nach Rücksprache auch mit mehreren, derzeitgen Arbeitsgruppen (Berlin, Jülich) konnte festgestellt werden, dass bei allen diesbezüglichen Projekten dringender Forschungsbedarf in Richtung höherer Auflösung zur Erkundung der ungesättigten Bodenzone besteht. In dem vorliegenden Kurzantrag ght es um die Entwicklung spezieller, breitbandiger Antennen für Labor-Georadaranwendungen. Als variable Sende- und Empfangseinheit soll ein vorhandener Netzwerkanalyser dienen. Damit ist das Prinzip "Frequenzbereichsradar" (Stepped-Frequency-Radar) möglich, welches höhere Detailauflösungen verspricht als konventionelle Impulsradar-Apparaturen. Mit einem weiterentwickelten Frequenzbereichsradar soll das Forschungsthema 'Nichtinvasive Waassergehaltsmessungen in der ungesättigten Zone von Lockersedimenten' angegangen werden.

• DFG Programme: Research Grants