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Karl Heinrich Hartge; Rainer Horn:

Die physikalische Untersuchung von Böden

3. durchgesehene Auflage

1992. XIII, 177 Seiten, 51 Abbildungen, 12 Tabellen, 16x23cm, 370 g
Language: Deutsch

ISBN 978-3-510-65222-8, brosch.

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Contents

Beschreibung top ↑

Dieses Buch ist für die Ausbildung in der Bodenkunde an Universitäten, Fachhochschulen und anderen Lehranstalten gedacht, aber auch für das Selbststudium im Rahmen pflanzenbaulicher, umweltbezogener und erdwissenschaftlicher Fächer, in denen bodenkundliche Fragen immer häufiger berührt werden. Jedes Kapitel beginnt mit Ausführungen zur Problemstellung. Es folgen Beschreibungen der Verfahren und der Auswertung der Ergebnisse. Bemerkungen zu häufigsten Werten, deren Streuungen und zu den Fehlern der Bestimmung ermöglichen die Beurteilung der Resultate. Zur Erleichterung des selbständigen Einstieges in die Materie wurden jedem Kapitel Rechenbeispiele beigefügt.

Inhaltsverzeichnis top ↑

Einleitung 1
1 Der Zusammenhang zwischen Fragestellung,
Probenahme und Ergebnis 3
1.1 Das Prinzip des Beurteilens 3
1.1.1 Vergleichen, Skalieren, Klassifizieren 3
1.1.2 Meßwerte und Schätzwerte 3
1.1.3 Richtigkeit, Reproduzierbarkeit, Genauigkeit 4
1.2 Auswahlprinzipien für Probeentnahmen 4
1.2.1 Probenanzahl, Flächencharakterisierung 5
1.2.2 Probenanzahl, Profilcharakterisierung 5
i 2.3 Probengröße 5
1.3 Fehlermöglichkeiten 6
1.3.1 Methodenwahl 6
1.3.2 Statistische Aspekte der Fehler 6
1.3.3 Sicherheitsmaßnahmen gegen Fehler 7
1.4 Darstellung der Ergebnisse 7
1.4.1 Grundwerte 7
1.4.2 Weitere Auswertung 8
1.5 Protokoll bzw. Laborkladde 9
1.6 Literatur 9
2. Die Entnahme von Bodenproben 10
2.1 Problemstellung 10
2.2 Gestörte Proben aus dem Oberboden 10
2.2.1 Geräte 10
2.2.2 Entnahme und Verpackung der Proben 11
2.2.3 Auswertung der Ergebnisse 12
2.3 Ungestörte Proben aus dem Oberboden 12
3.1 Geräte 12
2.3.2 Entnahme und Verpackung der Probe 12
2.3.3 Verarbeitung der Proben 14
2.3.4 Auswertung der Ergebnisse 14
2.3.5 Wahl der Zylindergröße 14
2.4 Gestörte Proben aus verschiedenen Profiltiefen bis etwa 1 m 14
2.4.1 Geräte 15
2.4.2 Entnahme und Verpackung kleiner Proben 15
2.4.3 Entnahme und Verpackung größerer Bodenmengen 16
2.4.4 Verarbeitung der Proben 16
2.5 Ungestörte Proben aus verschiedenen Profiltiefen
bis etwa 1 m 16
2.5.1 Geräte 17
- 2.5.2 Entnahme der Proben aus Profilgruben und Verpackung 17
2.5.3 Entnahme aus nicht betratbarer Profilgrube 18
2.5.4 Verarbeitung der Proben 19
2.5.5 Auswertung der Ergebnisse 20
2.6 Literatur 20
3 Bestimmung des Wassergehaltes 21
3.1 Problemstellung 21
3.2 Bestimmung durch Trocknung bei 105°C im Trockenschrank 21
3.2.1 Prinzip der gravimetrischen Bestimmung 21
3.2.2 Geräte 22
3.2.3 Durchführung der Bestimmung 22
3.2.4 Berechnung der Ergebnisse 23
3.2.5 Ergebnisse und Fehler 24
3.2.6 Bemerkungen 25
3.2.7 Handhabung eines Exsikkators 26
3.3 Weitere Methoden zur Wassergehaltsbestimmung 26
3.3.1 Trocknungsverfahren mit gravimetrischer Bestimmung 26
3.3.2 Verfahren ohne Trocknung 27
3.4 Rechenbeispiel 27
3.5 Literatur 28

4 Bestimmung der Korngrößenverteilung 29
4.1 Problemstellung 29
4.2 Vorbehandlung (Dispergierung) 29
4.2.1 Zweck und Ausmaß 29
4.2.2 Geräte 30
4.2.3 Durchführung von Vorbehandlung und Einwaage 30
4.3 Bestimmung der Anteile der Kornfraktion durch Siebung 32
4.3.1 Prinzip der Methode 32
4.3.2 Geräte 32
4.3.3 Durchführung der Bestimmung 32
4.3.4 Auswertung der Ergebnisse 34
4.4 Bestimmung der Anteile der Kornfraktion mit Hilfe
der korngrößenbedingten Sinkgeschwindigkeit 34
4.4.1 Prinzip der Methode 34
4.4.2 Geräte für die Sedimentationsmethode 35
4.4.3 Durchführung der Bestimmung (Sedimentationsmethode) 35
4.4.4 Auswertung der Ergebnisse 38
4.4.5 Bemerkungen 39
4.5 Ergebnisse und Fehler 40
4.5.1 Darstellung der Verteilungen 40
4.5.2 Fehler der Bestimmungen, Anwendungsbereiche 41
4.5.3 Häufig vorkommende Korngrößenverteilungen 42
4.6 Zeichnen einer Summenkurve 42
4.7 Rechenbeispiele 44
4.8 Weitere Methoden 45
4.9 Literatur 46

5 Die Bestimmung der Dichte des Bodens 47
5.1 Problemstellung 47
5.2 Bestimmung der Dichte des Bodens an Proben mit bekanntem
Volumen (Stechzylindermethode) 47
5.2.1 Prinzip der Methode 47
5.2.2 Geräte 48
5.2.3 Durchführung der Bestimmung 48
5.2.4 Berechnung der Ergebnisse 49
5.2.5 Rechenbeispiel 50
5.2.6 Bemerkungen 50
5.3 Bestimmung der Dichte des Bodens ohne Stechzylinder
(Volumenersatzmethoden) 50
5.3.1 Prinzip der Methoden 50
5.3.2 Geräte 51
5.3.3 Durchführung der Bestimmung 51
5.3.4 Rechenbeispiel 54
5.3.5 Bemerkungen 55
5.4 Literatur 55

6 Bestimmung der Dichte der festen Bodensubstanz 56
6.1 Problemstellung 56
6.2 Prinzip der Methode 56
6.3 Geräte 56
6.4 Durchführung der Bestimmung (Tauchwägung) 57
6.4.1 Aufbereitung der Proben, Bestimmung des Trockengewichtes 57
6.4.2 Vorbereitung der Tauchwägung 57
6.4.3 Die Tauchwägung 58
6.4.4 Ergänzende Bestimmungen 59
6.4.5 Bemerkungen 59
6.5 Berechnung der Ergebnisse 60
6.6 Ergebnisse und Fehler 60
6.6.1 Häufigste Werte der Dichte 60
6.6.2 Fehler der Bestimmung 60
6.7 Rechenbeispiel 61
6.8 Weitere Methoden 61
6.8.1 Arbeitsweise mit Volumenablesungen (Pyknometrie) 61
6.8.2 Bestimmungen mit Hilfe verschieden schwerer Lösungen 62
6.9 Literatur 62

7 Bestimmung des Porenraumes
(Porenvolumen, Porosität, Porenzider) 63
7.1 Problemstellung 63
7.2 Bestimmung durch Berechnung aus Dichtewerten 63
7.3 Bestimmung durch direkte Messung 64
7.4 Ergebnisse und Fehler 65
7.4.1 Häufige Werte des Porenvolumen (PV bzw. n) 65
7.4.2 Häufige Werte der Porenziffer (PZ bzw. e) 66
7.4.3 Fehler der Bestimmungen 66
7.5 Rechenbeispiele 66
7.6 Literatur 67

8 Bestimmung des Drucksetzungsverhaltens 68
8.1 Problemstellung 68
8.2 Drucksetzungsmessung 68
8.2.1 Prinzip der Methode 68
8.2.2 Geräte 69
8.2.3 Durchführung der Bestimmung 70
8.3 Ergebnisse und Fehler 72
8.3.1 Ermittlung der Porenziffer 72
8.3.2 Zeichnen der Drucksetzungskurve und Bestimmung
von Vorbelastung und Verdichtungsverhältnis 73
8.3.3 Häufige Werte 75
8.3.4 Fehler der Bestimmung 75
8.4 Bemerkungen 76
8.5 Rechenbeispiele 76
8.6 Weitere Methoden 77
8.7 Literatur 77

9 Bestimmung der Scherparameter 78
9.1 Problemstellung 78
9.2 Der direkte Scherversuch 78
9.2.1 Prinzip der Methode 78
9.2.2 Geräte 79
9.2.3 Einrichtung des Kreisschergerätes 80
9.2.4 Durchführung des Scherversuches 81
9.3 Auswertung der Messungen 82
9.4 Ergebnisse und Fehler 82
9.4.1 Häufigste Werte der Scherparameter 82
9.4.2 Fehler 83
9.5 Rechenbeispiele 84
9.6 Andere Methoden 85
9.7 Literatur 85

10 Bestimmung der Wasserspannungskurve 86
10.1 Problemstellung 86
10.2 Unterdruckmethode 86
10.2.1 Prinzip der Methode 86
10.2.2 Geräte 87
10.2.3 Durchführung der Bestimmung 88
10.2.4 Auswertung der Ergebnisse 90
10.2.5 Bemerkungen 91
10.2.6 Ergänzende Arbeiten 93
10.3 Überdruckmethode 94
10.3.1 Prinzip der Methode 94
10.3.2 Geräte 94
10.3.3 Durchführung der Bestimmung 95
10.3.4 Auswertung der Ergebnisse 96
10.3.5 Bemerkungen 97
10.4 Vergleich der Druck- mit der Saugmethode 98
10.4.1 Prinzipielle Unterschiede 98
10.4.2 Arbeitstechnische Unterschiede 98
10.5 Ergebnisse und Fehler 99
10.5.1 Darstellung der Ergebnisse 99
10.5.2 Fehler der Ergebnisse 101
10.5.3 Häufig vorkommende Ergebnisse 101
10.6 Bemerkungen 102
10.6.1 Be- und Entwässerungskurven 102
10.6.2 Zeitbedarf für die Einstellung des Gleichgewichtes zwischen
Wassergehalt und Wasserspannung 103
10.7 Rechenbeispiele 104
10.8 Weitere Methoden 104
10.8.1 Zentrifugalmethode 104
10.8.2 Dampfdruckgleichgewichte 105
10.8.3 Nomographische Bestimmung mittels
Körnungssummenkurven 105
10.9 Literatur 105

11 Aggregatstabilität (Wasserstabilität) 106
11.1 Problemstellung 106
11.2 Prinzip der Methode (Naßsiebung) 107
11.3 Geräte 107
11.4 Durchführung der Bestimmung 107
11.4.1 Vorbereitung der Proben (Lufttrocknung, Oberflächenproben) 107
11.4.2 Die Naßsiebung 109
11.4.3 Verfahren unter Umgehung der Trocknung
(Proben aus Unterboden und Untergrund) 109
11.5 Auswertung der Ergebnisse 110
11.5.1 Das Stabilitätsmaß 110
11.5.2 Die graphische Auswertung 110
11.5.3 Die rechnerische Auswertung 111
11.5.4 Ergebnisse und Fehler 112
11.6 Bemerkungen 112
11.6.1 Charakterisierung der Aggregierung eines Bodens 112
11.6.2 Verklebungen 112
11.7 Rechenbeispiel 113
11.8 Andere Methoden 113
11.9 Literatur 113
12 Bestimmung der Wasserleitfähigkeit 114
12.1 Problemstellung 114
12.1.1 Fließwiderstand und Wasserleitfähigkeit 114
12.1.2 Gesättigte und ungesättigte Wasserleitfähigkeit 114
12.1.3 Anwendungsbereiche 114
12.2 Prinzip der Methode 115
12.2.1 Die Darcy-Gleichung 115
12.2.2 Dimensionen und Einheiten des Koeffizienten k 115
12.2.3 Ungestörte Lagerung 116
12.3 Gesättigte Wasserleitfähigkeit 116
12.3.1 Meßprinzip 116
12.3.2 Geräte 117
12.3.3 Durchführung der Bestimmung 118
12.3.4 Berechnung der Ergebnisse 120
12.4 Ungesättigte Wasserleitfähigkeit 121
12.4.1 Meßanordnungen 121
12.4.2 Messung mit direkter Ablesung 122
12.4.3 Berechnung aus zeitlicher Veränderung der Wasserspannung 124
12.4.4 Berechnung der Ergebnisse 127
12.5 Ergebnisse und Fehler 129
12.5.1 Gesättigte Wasserleitfähigkeit 129
12.5.2 Ungesättigte Wasserleitfähigkeit 131
12.6 Rechenbeispiele 133
12.6.1 Gesättigte Wasserleitfähigkeit 133
12.6.2 Ungesättigte Wasserleitfähigkeit 133
12.7 Weitere Methoden 135
12.7.1 Gesättigte Wasserleitfähigkeit 135
12.7.2 Ungesättigte Wasserleitfähigkeit 135
12.8 Literatur 136

13 Messung des Matrixpotentials
(der Wasserspannung) im Boden 138
13.1 Problemstellung 138
13.2 Tensiometer 138
13.2.1 Prinzip der Methode 138
13.2.2 Geräte 139
13.2.3 Durchführung der Bestimmung 140
13.2.4 Ergebnisse und Fehler 143
13.2.5 Bemerkungen 143
13.2.6 Freilandtensiometer 144
13.3 Die Gipsblockelektrode 145
13.3.1 Prinzip der Methode 145
13.3.2 Geräte 146
13.3.3 Durchführung der Bestimmung 146
13.3.4 Auswertung der Ergebnisse 150
13.3.5 Fehler der Bestimmung 150
13.3.6 Bemerkungen 151
13.4 Häufig im Boden vorkommende Wasserspannungen 152
13.4.1 Allgemeine Größenordnungen 152
13.4.2 Der Jahresgang 152
13.4.3 Einfluß der Bodenart (Porengrößenverteilung) 152
13.4.4 Der Einfluß der Tiefe im Profil 153
13.5 Rechenbeispiele 154
13.5.1 Tensiometer 154
13.5.2 Gipsblockelektrode 154
13.6 Weitere Methoden 154
13.7 Literatur 155

14 Bestimmung des Eindringwiderstandes des
Bodens mit der Schlagsonde 156
14.1 Problemstellung 156
14.2 Prinzip der Methode 157
14.3 Geräte 157
14.4 Durchführung der Bestimmung 157
14.4.1 Die Schlagtechnik 157
14.4.2 Die Meßpunkte 159
14.5 Auswertung der Ergebnisse 159
14.5.1 Eindringtiefe in Abhängigkeit von der Tiefe im Boden 159
14.5.2 Linien gleichen Eindringwiderstandes 160
14.6 Ergebnisse und Fehler 161
14.6.1 Natur der Unterschiede 161
14.6.2 Häufige Ergebnisse 161
14.6.3 Streuungen 161
14.7 Bemerkungen 162
14.8 Weitere Methoden 162
14.8.1 Einfachste Schlagsonden und Aushilfsmethoden 162
14.8.2 Sonden mit anderen Meßprinzipien 162
14 9 Literatur 163

15 Auswertung räumlich zuordnungsfähiger Meßwerte 164
15.1 Problemstellung 164
15.2 Prinzip der Methode 164
15.3 Durchführung der Auswertung 165
15.3.1 Datenfeld aus statischen Meßwerten 165
15.3.2 Datenfeld aus statischen Meßwerten, dazu einzelne Daten
über Bewegungs-(Fluß)vorgänge 167
15.3.3 Datenfeld aus drei Meßwerten 170
15.4 Bemerkungen zu Homogenitäts- und Kontinuitätsbedingungen 171
15.5 Literatur 171

Anhang 172
I Hinweise auf arbeitstechnische Hilfsmittel 172
II Umrechnung häufiger Druckeinheiten 172
III Allgemeines Schema zur Umrechnung von Meßwerten
verschiedener Einheiten 173
Sachregister 175