Erfassung der raum-zeitlichen Variation des Bodenwassergehaltes in einem Agrarökosystem mit dem Ground-penetrating-Radar:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
1999
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Forschungsverbund Agrarökosysteme <München>: FAM-Bericht
37 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., 1999 |
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| adam_text | Titel: Erfassung der raum-zeitlichen Variation des Bodenwassergehaltes in einem Agrarökosystem mit dem Gro
Autor: Sperl, Carsten
Jahr: 1999
Inhaltsverzeichnis I
1 Einleitung............................................................1
1.1 Problemstellung und Zielsetzung....................................... 1
1.2 Vorgehensweise.....................................................3
2 Boden Wassergehalt und Methoden zur Bestimmung.........................5
2.1 Bedeutung des Bodenwassergehaltes....................................5
2.2 Methoden..........................................................6
2.2.1 Gravimetrische Methode.........................................7
2.2.2 Dielektrische Methoden..........................................7
2.2.2.1 Dielektrische Eigenschaften von Böden......................7
2.2.2.2 Kalibrierfunktionen......................................9
2.2.2.3 Time Domain Reflectometry (TDR)........................ 12
2.2.2.4 Frequency-Domain Sensoren und Kapazitäts-Methoden........15
2.2.3 Weitere Verfahren zur Erfassung des Bodenwassergehaltes............16
3 Grundlagen des Ground-Penetrating Radar...............................19
3.1 Einführung........................................................ 19
3.2 Ausbreitung elektromagnetischer Wellen in Materie.......................20
3.2.1 Frequenzabhängigkeit der Dielektrizitätskonstanten..................24
3.2.2 Frequenzabhängigkeit der Wellengeschwindigkeit und der Dämpfung .... 27
3.2.3 Entstehung von homogenen, inhomogenen und Bodenwellen...........28
3.3 Bisherige Anwendungen von Ground-Penetrating Radar zur
Wassergehaltsbestimmung...........................................34
3.4 Praktische Aspekte und Weiterentwicklung des Ground-Penetrating Radars .... 35
3.4.1 Methodisches Vorgehen zur Bestimmung des Bodenwassergehaltes mit
der Bodenwelle...............................................36
3.4.2 Meßsysteme und Datenauswertung................................38
4 Modellierungen zum Ausbreitungsverhalten der Bodenwelle.................41
4.1 Problemstellung....................................................41
4.2 Simulaüonsrechnungen mit einem Finite-Differenzen-Verfahren.............42
4.2.1 Einführung...................................................42
4.2.2 Vorwärtsmodellierung mit dem Programmpaket REFLEX.............43
4.2.2.1 Diskretisierung des Modellraumes.........................44
4.2.2.2 Quelle und Empfänger im Modell..........................46
4.2.2.3 Modellränder..........................................50
Inhaltsverzeichnis II
4.2.2.4 Zusammenfassung der Voruntersuchungen...................53
4.2.3 Simulationsrechnungen zur Geschwindigkeit der Bodenwelle...........55
4.2.3.1 Modellansatz..........................................56
4.2.3.2 Entwicklung eines Startmodells............................57
4.2.3.3 Einfluß der Tiefenverteilung der Dielektrizitätszahl auf die
Bodenwelle............................................62
4.2.3.4 Einfluß unterschiedlicher e-Gradienten auf die Bodenwelle......70
4.2.3.5 Schwerpunktstiefe der Bodenwelle.........................74
4.2.4 Diskussion der Simulationsrechnungen.............................77
4.2.4.1 Elektromagnetische Wellen in dispergierenden Medien.........77
4.2.5 Zusammenfassung der Simulationsrechnungen.......................79
4.3 Messungen an physischen Modellen in einer Sandgrube.....................81
4.3.1 Einführung...................................................81
4.3.2 Aufbau der Sandgrube..........................................81
4.3.2.1 Physikalische Eigenschaften des Sandes und der Umgebung.....83
4.3.2.2 Referenzmethoden zur Wassergehaltsbestimmung.............87
4.3.3 Messungen der Geschwindigkeit der Bodenwelle.....................92
4.3.3.1 Versuchsdurchführung...................................92
4.3.3.2 Tiefenverteilung der Wassergehalte in der Sandgrube..........94
4.3.4 Einfluß der Tiefen Verteilung der Wassergehalte auf die Bodenwelle......97
4.3.4.1 Radargramme für 900 MHz Antennenfrequenz................97
4.3.4.2 Radargramme für 450 MHz Antennenfrequenz................97
4.3.4.3 Vergleich von numerischen und physischen Modellierungen.... 100
4.3.4.4 Radargramme für 200 MHz Antennenfrequenz - Identifizierbarkeit
der Bodenwelle........................................101
4.3.4.5 Radargramme für 225 MHz Antennenfrequenz...............103
4.3.4.6 Radargramme für 100 MHz Antennenfrequenz...............103
4.3.4.7 Geschwindigkeitsunterschiede der Bodenwelle in geschichteten
Medien bei verschiedenen Antennenfrequenzen..............105
4.3.5 Einfluß lateraler Grenzen auf die Geschwindigkeit der Bodenwelle......110
4.3.5.1 WARR-Messungen senkrecht über eine vertikale Grenze.......110
4.3.5.2 WARR-Messungen parallel zu einer vertikalen Grenz»........113
4.4 Abschätzung der erfaßbaren Tiefen mit der Bodenwelle....................115
4.5 Abschätzung des Meßvolumens der Bodenwelle..........................119
4.6 Zusammenfassung.................................................120
Inhaltsverzeichnis III
5 Genauigkeit bei der Bestimmung des Bodenwassergehaltes.................123
5.1 Allgemeines...................................................... 123
5.2 Vergleich der Wassergehalte von Ground-Penetrating Radar und
Time Domain Reflectometry......................................... 123
5.3 Diskussion....................................................... 128
5.4 Schlußfolgerung.................................................. 129
6 Bestimmung der raum-zeitlichen Variation des Bodenwassergehaltes......... 131
6.1 Allgemeines...................................................... 131
6.1.1 Meßgebiet.................................................. 132
6.2 Flächenhafte Messungen des Bodenwassergehaltes mit Ground-Penetrating
Radar........................................................... 134
6.2.1 Räumliche Variation des Bodenwassergehaltes..................... 135
6.2.2 Zeitliche Variation des Bodenwassergehaltes....................... 138
6.3 Diskussion....................................................... 138
6.4 Zusammenfassung der flächenhaften Messungen......................... 143
7 7.insgnmpynfg!Haiing/Summary.........................................145
8 Literatur...........................................................155
9 Symbolverzeichnis...................................................163
Anhang A.............................................................167
Anhang B.............................................................177
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| spelling | Sperl, Carsten 1964- Verfasser (DE-588)121724956 aut Erfassung der raum-zeitlichen Variation des Bodenwassergehaltes in einem Agrarökosystem mit dem Ground-penetrating-Radar Carsten Sperl. FAM, Forschungsverbund Agrarökosysteme München ... Als Ms. gedr. Aachen Shaker 1999 IV, 182 S. Ill. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Forschungsverbund Agrarökosysteme <München>: FAM-Bericht 37 Zugl.: München, Techn. Univ., Diss., 1999 Ground penetrating radar Soil moisture Measurement Soil moisture Measurement Instruments Bodenwasserhaushalt (DE-588)4007421-3 gnd rswk-swf Schwankung (DE-588)4231024-6 gnd rswk-swf Raum-Zeit-System (DE-588)4127858-6 gnd rswk-swf Erfassung (DE-588)4132803-6 gnd rswk-swf Agrarökosystem (DE-588)4136995-6 gnd rswk-swf Bodenwasser (DE-588)4007420-1 gnd rswk-swf Elektromagnetische Reflexionsmethode (DE-588)4318591-5 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Agrarökosystem (DE-588)4136995-6 s Bodenwasser (DE-588)4007420-1 s Erfassung (DE-588)4132803-6 s DE-604 Bodenwasserhaushalt (DE-588)4007421-3 s Raum-Zeit-System (DE-588)4127858-6 s Schwankung (DE-588)4231024-6 s Elektromagnetische Reflexionsmethode (DE-588)4318591-5 s Forschungsverbund Agrarökosysteme <München>: FAM-Bericht 37 (DE-604)BV009017422 37 HBZ Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=008752611&sequence=000002&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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