3D-Time-Lapse-ERT zur räumlich-zeitlichen Erfassung schneller Zwischenabflussprozesse im Untergrund
(2) Universität Innsbruck, Institut für Geographie, Innrain 52f, 6020 Innsbruck
(3) Universität Innsbruck, Institur für Wasserbau, Technikerstraße 13, 6020 Innsbruck
Abstract
Schneller Zwischenabfluss (Subsurface Stormflow, SSF) trägt wesentlich zur Abflussbildung an Hägen bei und beeinflusst damit die Hochwasserentstehung in Einzugsgebieten. Die Erfassung von SSF stellt jedoch eine methodische Herausforderung dar, da klassische Methoden wie Trenches oder punktuelle Sensoren invasiv sind und die räumliche Dynamik unterirdischer Fließwege nur unzureichend abbilden. Vor diesem Hintergrund bietet die elektrische Widerstandstomographie (ERT) als flächenhaftes, nichtinvasives Verfahren großes Potenzial. Insbesondere 3D-Time-Lapse-ERT wurde bislang jedoch kaum zur Untersuchung schneller lateraler Fließprozesse eingesetzt.
Am Versuchsstandort Steinplattl im Wienerwald wurde ein Beregnungsexperiment (100 mm h⁻¹; 70 Minuten) durchgeführt, um das Potenzial von 3D-Time-Lapse-ERT zur Erfassung schneller Zwischenabflussprozesse zu bewerten. Die Untersuchung erfolgte als Teil des FWF-Projekts „SSF FORCING“ (I 5960-N). Hierzu wurde ein dreidimensionales ERT-Messdesign mit punktuellen TDR- und Temperaturmessungen sowie Rammsondierungen kombiniert, um die Entwicklung der Bodenfeuchte zu charakterisieren und die Ergebnisse der ERT-Messungen zu validieren.
Die Ergebnisse zeigen, dass 3D-Time-Lapse-ERT die Dynamik schneller Zwischenabflussprozesse erfassen kann. Bereits etwa 30 Minuten nach Beregnungsbeginn zeichnet sich in den Resistivitätsänderungen ein laterales Vorrücken der Feuchtefront von der beregneten in die unberegnete Zone ab, ein Hinweis auf SSF im Untergrund. Die Ergebnisse der ERT-Messungen zeigen eine gute Übereinstimmung mit den punktuellen Messmethoden. Sowohl die zeitliche Feuchtedynamik als auch die Lage stauender Horizonte werden in den Resistivitätsänderungen abgebildet. Die Kombination der Messmethoden ermöglicht eine verbesserte Interpretation und Validierung der Ergebnisse.
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