@phdthesis{Lemmnitz2013, author = {Lemmnitz, Christine}, title = {Charakteristik der Benetzungshemmung quart{\"a}rer und terti{\"a}rer Substrate - R{\"a}umliche und zeitliche Variabilit{\"a}t, Schl{\"u}sselfaktoren f{\"u}r die Ausbildung und Eingang in die hydrologische Modellierung}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-34602}, school = {BTU Cottbus - Senftenberg}, year = {2013}, abstract = {Im Rahmen dieser Arbeit erfolgte die Untersuchung quart{\"a}rer und terti{\"a}rer sandiger Substrate im rekultivierten Bereich des Tagebaus Welzow-S{\"u}d im Lausitzer Braunkohlerevier {\"u}ber einen Zeitraum von 28 Monaten. Die Substrate und Substratmischungen wurden auf ihre Benetzungseigenschaften sowohl im Hinblick auf die r{\"a}umliche Heterogenit{\"a}t und zeitliche Variabilit{\"a}t als auch in Abh{\"a}ngigkeit von Art und Gehalt an organischer Substanz untersucht. Die Bewertung der Benetzungseigenschaften erfolgte mittels Kontaktwinkelmessungen und WDPT-Test in Freiland und Laborstudien. W{\"a}hrend die quart{\"a}ren Substrate im gesamten Untersuchungszeitraum durchgehend gut benetzbar waren und als hydrophil eingestuft wurden, wiesen die untersuchten terti{\"a}ren Sande im feldfeuchten Zustand zum Teil extreme Benetzungshemmung auf. Wie die vorliegende Untersuchung best{\"a}tigt, wurde nachgewiesen, dass trotz kleiner gemessener Kontaktwinkel eine ausgepr{\"a}gte Benetzungshemmung vorliegen kann. Die untersuchten terti{\"a}ren Substrate sind durch eine hohe horizontale und vertikale r{\"a}umliche Heterogenit{\"a}t der Benetzungseigenschaften gekennzeichnet. Am oberen Hangbereich und auf den Kuppenbereichen lag {\"u}berwiegend starke Benetzungshemmung vor. Durch den daraus resultierenden Oberfl{\"a}chenabfluss verbunden mit Substratverlagerung wurden zum Teil erhebliche Relief{\"a}nderungen, resultierend in einer ausgepr{\"a}gten Kuppen- und Rinnenstruktur, beobachtet. Zudem wiesen die terti{\"a}ren Substrate ein zeitlich stark differenziertes Benetzungsverhalten auf. W{\"a}hrend im Winter und im Fr{\"u}hjahr {\"u}berwiegend eine gute Benetzbarkeit des Substrats bestand, lag im Sommer und im Herbst zum Teil erheblich ausgepr{\"a}gte Benetzungshemmung vor. Die zeitliche Variabilit{\"a}t der Benetzungseigenschaften des terti{\"a}ren Substrats wird maßgeblich durch die Luft- und Bodentemperaturen sowie einen kritischen Bodenwassergehalt von 2 Masse-\% beeinflusst. Des Weiteren konnten Abh{\"a}ngigkeiten zwischen schwach oder m{\"a}ßig ausgepr{\"a}gter Benetzungshemmung und der Niederschlagsmenge nachgewiesen werden. Je h{\"o}her die Niederschlagsmenge, desto schw{\"a}cher war die Benetzungshemmung ausgepr{\"a}gt. Bei vorliegender starker Benetzungshemmung des terti{\"a}ren Substrats erfolgten {\"A}nderungen im Benetzungsverhalten hingegen vor allem durch langanhaltende Niederschlagsereignisse oder Niederschlagsereignisse hoher Intensit{\"a}t. Die Zugabe organischer Substanz verschiedener Art und Herkunft f{\"u}hrte in allen F{\"a}llen zur Induzierung von Benetzungshemmung. Sowohl in den Freiland- als auch in den Laborversuchen wurde mit steigendem Gehalt an organischem Kohlenstoff eine st{\"a}rker ausgepr{\"a}gte Benetzungshemmung nachgewiesen. F{\"u}r die untersuchten Substrate konnte ein kritischer Wert von 0,25 \% organischen Kohlenstoffs ermittelt werden, unterhalb dessen vorwiegend Benetzbarkeit der Substrate vorlag. Als Haupteinflussparameter f{\"u}r die Ausbildung der Benetzungseigenschaften des terti{\"a}ren Substrats wurden die Parameter Globalstrahlung und Lufttemperatur sowie der Bodenwassergehalt mittels multivariater statistischer Methoden identifiziert. Ein konzeptioneller Ansatz zur Implementierung des Parameters Benetzungshemmung in die hydrologische Modellierung erm{\"o}glicht mittels meteorologischer und bodenphysikalischer Parameter die exemplarische Zuordnung von terti{\"a}ren Substratproben in Gruppen mit hydrophilen, m{\"a}ßig benetzungsgehemmten und sehr stark benetzungsgehemmten Eigenschaften ohne direkte Messung der Benetzungshemmung. Der integrierte Versuchsansatz zur in situ Charakterisierung der Benetzungseigenschaften verschiedener Substrate und Substratmischungen im Freiland und erg{\"a}nzender Laborstudien erm{\"o}glicht eine verbesserte Analyse der pedologischen und hydrologischen Prozesse der „critical zone". Erstmalig wurde im Rahmen der vorliegenden Dissertation anhand meteorologischer Parameter und dem Bodenwassergehalt eine Zuordnung von Benetzungseigenschaften durchgef{\"u}hrt. Die im Rahmen der vorliegenden Datenanalyse gewonnenen Erkenntnisse hinsichtlich der die Benetzungshemmung beeinflussenden Parameter bieten einen konzeptionellen Ansatz zur qualitativen Weiterentwicklung mathematischer Prozessmodelle der Abflussbildung. Die vorliegende Studie erm{\"o}glicht eine Absch{\"a}tzung der vorliegenden Benetzungseigenschaften anhand meteorologischer Parameter sowie kritischer Werte f{\"u}r den Bodenwassergehalt und den Gehalt an organischem Kohlenstoff. Durch die Einbindung in hydrologische und Erosionsmodelle wird damit im Weiteren die M{\"o}glichkeit gegeben, Oberfl{\"a}chenabfl{\"u}sse und Bodenabtr{\"a}ge von benetzungsgehemmten Fl{\"a}chen zu prognostizieren. Vor dem Hintergrund ver{\"a}nderter Niederschlagsmuster mit einer H{\"a}ufung meteorologischer Extremereignisse ist eine Einstufung der Bodensubstrate in Gef{\"a}hrdungsklassen zweckm{\"a}ßig, da die Ausbildung von Benetzungshemmung vor allem unter trockenen und warmen Bedingungen beg{\"u}nstigt wird. Somit kann ein Instrument geschaffen werden, um Bodendegradierung als Folge von Benetzungshemmung wirksam vorzubeugen.}, subject = {Hydrophobicity; Soil water repellency; Surface runoff generation; Erosion; Reclaimed mining area; Benetzungshemmung; Hydrophobie; Oberfl{\"a}chenabfluss; Erosion; Rekultivierung; Hydrophobie; Wiedervern{\"a}ssung; Erosion}, language = {de} }