Forschergruppe (FOR) 5288: Schnell und unsichtbar: Zwischenabfluss durch einen interdisziplinären Multi-Standort-Ansatz bezwingen, Teilprojekt SSF SUBSURFACE CONTROLS: nichtinvasive Erfassung und Charakterisierung der Untergrundstruktur und deren Auswirkung auf den Zwischenabfluss

Description: Die räumliche Heterogenität der hydrologisch relevanten Bodenparameter stellt eine der großen Herausforderungen auf dem Weg zu einem umfassenden Verständnis des Zwischenabflusses dar. Dies beginnt bei den elementaren Vorstellungen von den Fließprozessen und zieht sich durch zu numerischen Simulationen des Fließens und des Stofftransports, welche schließlich für eine quantatative Vorhersage benötigt werden. Die besondere Herausforderung besteht darin, dass diese Heterogenität nicht nur eine Variation der Parameter über mehrere Größenordnungen bedingt, sondern auch hochgradig organisierte räumliche Muster.Das Projekt greift die Begrenzungen existierender Ansätze zur experimentellen Erfassung der Untergrundstruktur auf. Primäres Ziel ist die Entwicklung von Parametrisierungen der Struktur, welche als Grundlage einer numerischen Modellierung der Fließ- und Transportprozesse auf verschiedenen Skalen verwendet werden kann. Hierbei ist die zentrale Hypothese, dass nicht nur die Heterogenität, sondern insbesondere das Auftreten organisierter räumlicher Muster einen entscheidenden Einfluss auf den Zwischenabfluss hat und einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis beitragen wird. Diese Hypothese spiegelt sich in den folgenden zentralen Forschungsfragen wider:(1) Wie ist die geologisch-bodenkundliche Struktur der im Projektverbund untersuchten Gebiete?(2) Welche Bedeutung haben die kleinskalige Heterogenität und die zugehörigen Muster für das Auftreten von Zwischenabfluss?(3) Lässt sich die kleinskalige Heterogenität des Bodens mit ausreichender Genauigkeit mit nichtinvasiven Methoden bestimmen?(4) Lässt sich die Information über die Heterogenität und die Muster auf größere Skalen hochskalieren, um schließlich einen Beitrag zur Vorhersage des Zwischenabflusses auf der Einzugsgebietsskala zu liefern?Im Projekt werden experimentelle, theoretische und numerische Arbeiten kombiniert. Während eine klassische Bodenkartierung den Startpunkt bildet, liegt der Schwerpunkt auf geophysikalischen Messungen zur nichtinvasiven Untergrunderkundung. Hierbei werden verschiedene Methoden angewandt (insbesondere Gleichstrom-Geoelektrik, elektromagnetische Methoden und Georadar). Die Messungen umfassen sowohl statische Erkundungen der gesamten Untersuchungsgebiete als auch zeitabhängige Messungen zur Erfassung von Fließwegen. Den Abschluss bildet die Entwicklung von Konzepten für die Kombination und das Hochskalieren der aus mehreren Quellen gewonnenen Informationen.

SupportProgram

Tags: Radar ? Hydrochemie ? Hydrogeologie ? Limnologie ? Siedlungswasserwirtschaft ? Modellierung ? Bodenkartierung ? Arbeit ? Hydrologie ? Integrated Water Resources Management ? Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ? Urban Water Management ? Water Chemistry ?

Region: Baden-Württemberg

Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°

License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Albert-Ludwigs-Universität Freiburg (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2022-01-01 - 2026-03-19

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Sub project SSF SUBSURFACE CONTROLS: Non-invasive identification and characterization of the subsurface structures and their control on SSF processes
  Description: The spatial heterogeneity of the hydrologically relevant soil parameters is one of the major challenges on the way towards a comprehensive understanding of SSF. It starts from the first ideas on the flow processes and proceeds to the numerical simulation of the flow and transport processes which are finally needed for a quantitative prediction of SSF. This heterogeneity involves not only a variability of the parameter values over several orders of magnitude, but also strongly organized patterns.The project addresses the current limitations in linking the experimental identification of subsurface structures to their numerical parameterization as required by numerical models working at larger scales. The central hypothesis is that the heterogeneous, but strongly organized subsurface structures play a key role in understanding SSF. This hypothesis is reflected in the following research questions:(1) What is the geo-pedological setting of the experimental sites? (2) Which role do the small-scale heterogeneity and the related patterns of the soil play for the occurrence of SSF? (3) To what extent can the small-scale heterogeneity of the soil be mapped using non-invasive methods?(4) Can we effectively generalize the information about the local soil heterogeneity to the catchment scale towards an improved catchment-scale prediction of the runoff processes?The project combines experimental, theoretical and numerical work. While classical soil mapping will be the starting point, focus will be on subsurface exploration by non-invasive geophysical methods. Several methods (in particular, electrical resistivity tomography, electromagnetic induction methods, and ground-penetrating radar) will be applied. The measurements will involve both static explorations of all experimental sites and time-lapse measurements in order to detect preferential flow patterns. As a final step, an operational framework capable of accounting for such multi-source information will be developed, supported by emerging theoretical concepts for up-scaling the physical parameters to the catchment-larger domain. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1138736

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/493884323 (Webseite)

Status

Aktiv

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