Einführung in die Bodenphysik: 16 Tabellen
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Stuttgart
Enke
1978
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| Edition: | 1. Aufl. |
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Inhalt
Symbole und Abkürzungen ..................
Einleitung................................
1. Körnung .......................... ^
1.1. Einteilung ........................ 5
1.1.1. Korngrößen ...................... °
1.1.2. Kornformen ......................
1.1.3. Kornmischungen .................... 13
1.2. Häufig vorkommende Körnungen und Ursachen
für ihre Entstehung .................. 18
1.2.1. Sedimentationsgleichung .............. 20
1.2.2. Trennungsvorgänge .................. 22
1.3. Räumliche Verteilung von Körnungen .... 24
1.4. Veränderungen von Korngrößenverteilungen im
Boden .......................... 27
1.5. Beziehungen zu anderen Bodeneigenschaften . . 28
1.6. Bestimmungsmethoden ................ 31
1.7. Literatur ........................ 32
2. Gefiige, Statik und Dynamik der Lagerung . . 33
2.1. Morphologie des Bodengefüges .......... 33
2.2. Lagerungsdichte, Dichte des Bodens ...... 35
2.3. Porenvolumen und Porenziffer .......... 37
2.3.1. Theoretische Größen von Porenvolumina .. 39
2.3.1.1. Einfluß der Form und der Sortierung ...... 39
2.3.1.2. Einfluß der Teilchengröße ............ 42
2.3.2. Einfluß der Bodenentwicklung .......... 43
2.4. Porengrößenverteilungen .............. 46
2.4.1. Einteilungen ...................... 47
2.4.2. Formen, Größen und Entstehungsweisen von
Poren .......................... 52
2.4.3. Auswirkungen der Porengrößenverteilung . . 54
2.5. Stabilität und Lagerung .............. 54
15.1. Kräftesysteme im Boden ........ 54
2.5.1.1. Gewicht.......................... 55
2.5.1.2. Über die feste Phase übertragene Auflagerkräfte . 55
2.5.1.3. Über die flüssige oder gasförmige Phase übertragene
Kräfte ............™.........^ 56
2.5.1.4. Kräfte zwischen Oberflächen benachbarter
Teilchen.......................... 57
VII
2.5.2. Stabilität als Gleichgewicht der Kräfte ...... 57
2.5.3. Scherwiderstand als Bodeneigenschaft ...... 59
2.5.3.1. Scherwiderstand des Bodens und seine Erfassung 59
2.5.3.2. Beeinflussung des Scherwiderstands durch Boden-
substanzen ........................ 62
Konsistenz ........................ 64
Fließverhalten (Rheologie) ............ 65
Drücke und Spannungen im Boden ...... 69
Spannungsverteilungen und ihre Parameter . . 70
Vertikale Spannungskomponente ........ 72
Horizontale Spannungskomponente ...... 74
Erfassung der Spannungszustände ........ 77
Grundbruch ...................... 80
Veränderungen der Lagerung durch mechanische
Einflüsse ........................ 84
Auswirkungen menschlicher Eingriffe ...... 84
Auswirkungen von Tiertätigkeit und Pflanzen-
wuchs .......................... 88
Auswirkungen des Gefrierens .......... 90
Literatur ........................ 92
Wechselwirkungen zwischen Wasser und Boden . 94
Wasseradsorption .................... 94
Mechanismen der Adsorption .......... 95
Eigenschaften des adsorbierten Wassers ... 97
Flockung und Peptisation .............. 99
Quellung ........................ 103
Schrumpfung ...................... 108
Schrumpfungsrisse .................. 112
Statischer Wasserdruck als Stabilitätsfaktor .. 115
Strömungsdruck .................... 118
Benetzungseigenschaften .............. 121
Benetzung und Randwinkel ............ 122
Benetzbarkeit von Böden .............. 127
Literatur ........................ 130
Verbreitung und Hydrostatik des Bodenwassers . 132
Verbreitung und Herkunft des Wassers .... 132
Kräfte im Bodenwasser .............. 134
Grundwasseroberfläche als Bezugspunkt .... 136
VIII
4.4. Potential des Bodenwassers ............ !38
4.4.1. Gesamtpotential und Teilpotentiale ...... 141
4.4.1.1. Matrixpotential .................... 141
4.4.1.2. Gravitationspotential ................ l42
4.4.1.3. Osmotisches Potential ................ 143
4.4.1.4. Auflastpotential .................... 143
4.4.2. Kombination von Teilpotentialen ........ 145
4.4.3. Meßgeräte ........................ 146
4.5. Potentialgleichgewicht ................ 149
4.6. Wasserspannung und Wassergehalt ........ 151
4.6.1. Einfluß der Körnung auf die Wasserspannungskurve 153
4.6.2. Einfluß des Gefüges auf die Wasserspannungskurve 154
4.6.3. Hysteresis der Wasserspannungskurve ...... 156
4.6.4. Bestimmung der Wasserspannungskurve .... 157
4.7. Literatur .......................... 159
5. Wasserbewegung .................... 160
5.1. Eigenschaften von Wasserbewegungen im Boden 160
5.1.1. Strömungsfelder .................... 165
5.1.2. Rand- und Grenzbedingungen . ........ 165
5.1.3. Eindimensionale Strömung ............ 168
5.1.4. Zwei- und dreidimensionale Strömung .... 171
5.2. Ungesättigter Fluß .................. 175 •
5.3. Nichtstationärer Fluß ................ 178
5.3.1. Verwendung von Diffusionsgleichungen .... 183
5.4. Wasserleitfähigkeit des Bodens .......... 184
5.5. Dampfförmiger Wassertransport .......... 193
5.6. Literatur ........................ 194
6. Wasserhaushalt im Boden .............. 196
6.1. Grund- und Stauwasser .............. 199
6.2. Gang der Wasserspannungen ............ 204
6.3. Kennwerte des Wasserhaushalts .......... 212
6.3.1. Feldkapazität .................. . . . . 212
6.3.2. Permanenter Welkepunkt.............. 215
6.3.3. Hygroskopizität .............!!!.!!! 216
6.4. Infiltration........................ 216
6.5. Dränung .......... ........ 223
6.6. Evaporation...................... 234
6.7. Literatur ............[........... -40
IX
Gasphase im Boden .................. 243
Mengen und Verteilungen der Gasphase .... 243
Energetische Lage der Gasphase .......... 245
Zusammensetzung der Gasphase ........ 248
Transportvorgänge ................t . 250
Diffusion ......................... 250
Massenfluß......................... 253
Umverteilungen .................... 254
Gashaushalt ...................... 257
Literatur ........................ 261
Thermisches Verhalten des Bodens ........ 263
Verteilung der Wärme im Boden ........ 263
Wärmequellen ...................... 265
Thermische Eigenschaften des Bodens .... 267
Wärmekapazität.................... 267
Wärmeleitfähigkeit .................. 269
Temperaturleitfähigkeit .............. 271
Absorption ........................ 273
Wärmetransportmechanismen .......... 273
Wärmehaushalt im Boden . . ............ 275
Gefrieren des Wassers und seine Folgen .... 279
Gefriervorgang und Eisbildung .......... 279
Gefriervorgang und Wasserbewegung ...... 281
Gefügebildung ...................... 283
Literatur ........................ 286
9- Pflanzenstandort und seine physikalische Verände-
rung ............................ 287
9.1. Bedürfnisse der Pflanzen hinsichtlich der Wasser-
versorgung ........................ 287
92. Meliorationsmöglichkeiten ............ 293
9.2.1. Beeinflussung der Luft-und Wassermengen .. 295
9.2.2. Beeinflussung der Wassernachlieferung .... 297
9.2.3. Beeinflussung der Lagerung ............ 300
9.3. Meliorationstechniken ................ 302
9-3.1. Rekultivierungen .................... 302
9.3.2. Dränmaßnahmen .................... 306
9.3.3. Gefugemeliorationen ................ 308
9.4. Bewässerungen .................... 309
9.5. Literatur ........................ 312
10. Erosion ......................... 314
10.1. Allgemeine Gesetzmäßigkeiten ......... 314
10.1.1. Ablösung von Teilchen und Aggregaten ... 315
10.1.2. Transport und Ablagerung ........... 319
10.2. Ansätze fur Abhilfemaßnahmen ......... 321
10.2.1. Erodierbarkeit ................... 322
10.2.2. Erodierende Wirkung ............... 325
10.3. Erosionsgleichungen ................. 326
10.4. Literatur ....................... 329
11. Filterfunktion des Bodens ........... 330
11.1. Filtervorgänge ..................... 331
11.2. Säuberung bzw. Regeneration von Filtern . 333
11.3. Verdrängungsvorgänge ............... 335
11.3.1. Durchtrittskurve ................... 335
11.3.2. Hydrodynamische Dispersion ......... 340
11.3.3. Molekulare Diffusion ............... 341
11.3.4. Adsorption und Austausch ........... 343
11.3.5. Weitere Einflußfaktoren ............. 344
11.4. Folgerungen im Hinblick auf Förderung
erwünschter Vorgänge ............... 346
11.4.1. Riickhaltung von Inhaltsstoffen im Filterbereich 346
11.4.2. Auswaschung von Salzen, Schadstoffen und
anderen Substanzen ............... 348
11.5. Literatur ....................... 350
12. Weiterführende Literatur ............. 352
Häufige Umrechnungen ..................... 353
Register................................. 354
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