RDI

 

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Karte Direktabflussindex

Der Direktabflussindex (RDi) ist untergliedert in die Direktabflussindices für Fest- und Locker-gesteine. Für die Ableitung des Direktabflussindexes für Festgesteine benötigt man lediglich die Hydraulische Leitfähigkeit der Gesteinsart. Die Herleitung des Indexes für Lockergesteine gestaltet sich wesentlich aufwendiger. Hierfür müssen Hangneigung, Grundwasserstufe und Staunässestufe herangezogen werden.

Direktabflussindex auf Festgesteinen

Der Durchlässigkeitsbeiwert, auch oft als kf-Wert bezeichnet, ist bei weitem der wichtigste Parameter der Grundwasserhydraulik und vereint sowohl Boden, als auch Fluideigenschaften. Nach dem Gesetz von DARCY wird er wie folgt definiert:

kf =

 k *ρ * g   

μ

kf:

Hydraulische Leitfähigkeit

[m/s]

k

spezifische Permeabilität (Bodeneigenschaft)

[m²]

ρ:

Dichte des Fluids

[kg/m³]

μ:

dynamische Viskosität

[Ns/m²]

g:

Erdbeschleunigung

[m/s]

Bei normalem Grundwasser mit sehr kleiner Konzentration von gelösten Stoffen sind ρ und μ nur in geringem Maße von der Temperatur abhängig, so dass Variationen von kf ausschließlich von der Boden- bzw. Gesteinspermeabilität gesteuert werden.

Direktabflussindex auf Lockergesteinen

Komplizierter erweist sich die Bestimmung des Direktabflussindexes auf Lockergesteinen. Hier müssen durch einige Verknüpfungsregeln (VKR) der Methodendokumentation Bodenkunde Parameter abgeleitet werden, die zur Bestimmung des Direktabflussindexes auf Lockergesteinen benötigt werden.

Durch Umformen der Grundformel

GNB = SWR * (1-RDI)

kann der RDi mittels Sickerwasserrate und Grundwasserneubildung berechnet werden. Nach VKR 48 der Methodendokumentation Bodenkunde kann die jährliche Grundwasserneubildung mit Hilfe von jährlichem Niederschlag und  realer Verdunstung (ET) geschätzt werden. Dabei handelt es sich aber lediglich um ein grobes Schätzverfahren, das nur im Rahmen des GLADIS-Modells des GLA Nordrhein-Westfalen zur Ermittlung des jahresbezogenen  Direktabflusses zur Anwendung gelangt.

Als Eingabeparameter wird der Quotient aus jährlichem Gesamtabfluss und jährlichem grundwasserbürtigem Abfluss (A/Au) benötigt, der nach VKR 3.14 der Methodendokumentation (AD-HOC-BODEN, 2000) anzuwenden ist. Dieser richtet sich je nach Datenlage nach Grundwasserstufe, Staunässestufe und Hangneigung.

A/Au nach VKR 3.14 Tab. 36.1 der Methodendokumentation (AD-HOC-BODEN, 2000)

A/Au

pro Jahr

Grundwasserstufe

1

2

3

4

5

2,5

2,3

2,0

1,0

 

A/Au nach VKR 3.14 Tab. 36.2 der Methodendokumentation (AD-HOC-BODEN, 2000)

A/Au

pro Jahr

Staunässestufe

1

2

3

4

5

1,0

2,0

2,3

2,5

 

A/Au nach VKR 3.14 Tab. 36.3 der Methodendokumentation (AD-HOC-BODEN, 2000)

A/Au

pro Jahr

Hangneigung in %

< 3

3 - 7

7 - 10

10 - 13

13 – 15

> 15

1,0

1,5

1,7

2,0

2,3

2,5

Zur geaueren Bestimmung des RDi auf Lockergesteinengesteinen sei hier nomals auf die Diplomarbeit verwiesen.

Vereinigt man letztendlich die Indices für Fest- und Lockergesteine, gelangt man zu folgendem Raster, das die entgültige Berechnung der mittleren jährlichen Grundwasserneubildungsrate ermöglicht.