Unterirdischer Abfluss - Subsurface Flow (SSF)
Unterirdischer Abfluss spielt insbesondere bei längeren Regenereignissen eine grosse Rolle.
Er kann substantiell zum Hochwasserabfluss beitragen, wenn das Wasser mit hohen Fliessgeschwindigkeiten
in lateralen, präferentiellen Fliesswegen, wie z. B. in Mäusegängen oder erosiven
Bodenröhren, abfliesst.
Bild 1: Geophysikalische Methoden ermöglichen es, die unterirdischen Fliesswege sichtbar zu
machen. Mittels Georadar (ground penetrating radar, GPR) kann beobachtet werden, wie sich
diffuser, unterirdischer Abfluss hangabwärts in präferentiellen Fliesswegen
konzentriert (gelb-rote Färbung).
Erforschung unterirdischer Fliesswege
Detaillierte hydrometrische Messungen und Tracerexperimente an vier Testhängen zeigen die
Vielfalt unterirdischer Fliessprozesse. Die Intensität von SSF hängt vor allem davon
ab, wie effektiv das Netzwerk vertikaler und lateraler präferentieller Fliesswege im
Untergrund ausgebildet ist und wie diese Fliesswege aktiviert werden.
Bild 2: Die vier Testhänge, alle im Schweizer Mittelland gelegen, unterscheiden sich in
geologischem und pedologischem Aufbau. Sie zeigen unterschiedliche Reaktionen hinsichtlich
Aktivierung und Intesität von SSF.
Die roten Pfeile markieren die Fliessrichtung und -intensität des Wassers im Boden.
Von links nach rechts nimmt die indirekte Speisung der präferentiellen Fliesswege zu.
Zeitliche Variabilität von Subsurface Flow
Durch Beregnungsexperimente mit unterschiedlichen Vorregenmengen zeigte sich, dass der Einfluss
des Vorregens auf SSF sehr unterschiedlich sein kann. Insbesondere an Standorten mit einem
hoch entwickelten Netzwerk präferentieller Fliesswege spielt der Vorregen nur eine kleine
Rolle. Unterschiedliche Niederschlagsintensitäten können zu einem Prozesswechsel
führen, da SSF durch kontinuierliche Drainage eine Aufsättigung des Bodens verhindern
kann.
Bild 3: Links sättigte sich bei tiefer Niederschlagsintensität der Unterboden über
wenig durchlässigen Material (grau). In der Folge entsteht SSF, der eine
vollständige Sättigung des Bodens verhindert. Bei hoher Niederschlagsintensität
(rechts) bildet sich eine vorübergehende, hängende Sättigung im Oberboden,
da die Infiltration in den Unterboden limitiert ist. Durch diese Kombination von Sättigungs-
und hortonischen Prozessen entsteht Oberflächenabfluss, sowie eine sehr flachgründige
unterirdische Abflusskomponente.
Mehr Informationen über Subsurface Flow (Dissertation Peter Kienzler) [1.4 MB]
