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oberfläche und Grundwasseroberfläche wird, da
er nicht gänzlich mit Wasser ausgefüllt ist, als
wasserungesättigte Bodenzone
bezeichnet; das
in dieser Zone enthaltene Wasser ist definitions-
gemäß kein Grundwasser, sondern wird als Was-
ser der ungesättigten Bodenzone (
Sickerwasser
)
bezeichnet. Der Teil des Untergrundes, in dem al-
le Hohlräume von Wasser (
Grundwasser
) zu-
sammenhängend erfüllt sind, wird als
wasserge-
sättigte Bodenzone
bezeichnet.
Oberhalb der Grundwasseroberfläche befin-
det sich der geschlossene
Kapillarraum
, in dem
alle kapillaren Poren mit Wasser (
Kapillarwas-
ser
) gefüllt sind. Der darüber liegende Raum wird
als offener Kapillarraum bezeichnet, in dem nur
ein Teil der Poren wassererfüllt ist.
Geohydraulische und besonders geohydro-
chemische Prozesse verlaufen in der wasserunge-
sättigten und der wassergesättigten Zone unter-
schiedlich. Die geohydrochemischen (und mi-
krobiologischen) Prozesse wurden von M
ATTHEß
et al. (1992) erforscht.
Die im Laufe eines Jahres sich ändernden Wit-
terungen bedingen unterschiedliche Wasserzu-
fuhren in den Boden und Wasserverluste aus dem
Boden, zusammengefasst unter dem Begriff
Bo-
denwasserhaushalt
. Sieht man vom kapillaren
Grundwasseraufstieg in grundwassernahen Bö-
den ab, wird das Bodenwasser allein durch die
Niederschläge ergänzt. Sind die Niederschlags-
mengen größer als der Anteil, der in den Boden
infiltriert, fließt das
Überschusswasser
oberir-
disch ab (Abschn. 3.7.4). Nur ein Teil des infil-
trierten Wassers sickert jedoch dem Grundwasser
zu, während der andere in der wasserungesättig-
ten Zone über dem Grundwasser verbleibt bzw.
von der Vegetation verbraucht wird. Dort sind zu
unterscheiden (Abb. 13):
bei 0,50 m über dem mittleren, scheinbaren
Wasserstand, beim Mittelsand sind es ca. 0,10 m.
•
Adsorptionswasser
: Ist an die Oberfläche der
Bodenteilchen angelagert, ohne Menisken zu
bilden. Einen Teil des Adsorptionswassers
stellt das Hydratationswasser dar, das sich
durch Anziehung von Wassermolekülen je
nach ihren positiven oder negativen Ladungs-
polen an negativen oder positven Ladungen
der Austauschflächen anlagert.
Im wasserungesättigten Bodenbereich herrscht
relativ zum Atmosphärendruck ein Unterdruck
(
Matrixpotenzial
ψ
m
, auch
Saugspannung
oder
Wasserspannung
, in hPa), der aus der
Kapillari-
tät
(verursacht durch molekulare Anziehungs-
kräfte an der Grenzfläche Feststoff/Flüssigkeit)
des Bodens resultiert. Es findet eine Wasserbewe-
gung durch
Kapillarkräfte
(kapillarer Aufstieg)
entgegen der Schwerkraft aus dem Grundwasser-
raum in den Sickerrraum statt (Abb. 13). Die Ka-
pillarität und somit die kapillare Steighöhe und
das Matrixpotenzial (Saugspannung, Wasser-
spannung) hängen von der Bodenart (Korngrö-
ße) ab und variieren über mehrere Potenzen. Da-
her wird der dekadische Logarithmus der Saug-
spannungshöhe - gemessen in cmWS - verwen-
det, der als
pF-Wert
(p wie Potenzial, F wie freie
Energie) bezeichnet und folgendermaßen be-
schrieben (richtigerweise handelt es sich um eine
Zahlenwertgleichung):
pF
lg
f
( )
Gl. 28
m
pF
=
dekadischer Logarithmus der Höhe der
Wassersäule in cm (hPa),
ψ
m
=
Matrixpotenzial (Saugspannung, Was-
serspannung) (hPa),
θ
=
V
W
/
V
P
= Wassersättigungsgrad
(Wassergehalt) (1),
•
Sickerwasser
: Unterirdisches Wasser im Bo-
den, das sich unter der Einwirkung der
Schwerkraft im Sickerraum abwärts in Rich-
tung Grundwasser bewegt;
V
W
= Wasservolumen (cm
3
),
V
P
= Porenvolumen (cm
3
).
•
Haftwasser
: Wasser, das in der ungesättigten
Bodenzone gegen die Schwerkraft gehalten
wird, dazu gehören das Kapillarwasser und das
Adsorptionswasser;
Im Boden können pF-Werte zwischen 1 und 7
auftreten (z.B. pF = 2 entspricht 10
2
cmWS,
H
ARTGE
, 1991).
Aus der Gl. 28 folgt, dass der pF-Wert eine
Funktion des Wassersättigungsgrades der Poren
ist; je niedriger der pF-Wert und somit das Ma-
trixpotenzial (Saugspannung, Wasserspannung),
desto höher der Wassergehalt und umgekehrt.
•
Kapillarwasser
: Unterirdisches Wasser, das
durch Überwiegen der Kapillarkräfte gehoben
oder gehalten wird (DIN 4049-3); so liegt der
geschlossene Kapillarraum bei tonigem Schluff
