Culterra 41

Rekultivierungsschichten und Wurzelsperren - Herstellung, Eigenschaften, Bodenentwicklung, Funktion

von PETER WATTENDORF, WERNER KONOLD & O. EHRMANN (2005)

 

Aus dem Vorwort

Bis vor wenigen Jahren wurde der Rekultivierungsschicht von Deponien selbst im besten Fall nur mit Blick auf die "Begrünung" der Deponieoberfläche oder die Wiedereingliederung des Deponiebauwerks in die umgebende Landschaft Beachtung geschenkt. Wenngleich diese Funktionen bei der Rekultivierung ehemaliger Deponien und Altlasten von großer Bedeutung sind, so berücksichtigen sie doch nur einen Teil der Aufgaben, die heute an Rekultivierungsschichten gestellt werden.
In den 70er und 80er Jahren des 20. Jahrhunderts, als man die technischen Möglichkeiten als nahezu grenzenlos ansah, wurden Konzepte vollständig eingekapselter Deponien mit rundum begehbaren und überwachbaren Abdichtungen entwickelt. Nicht nur die beschränkten Mittel der Deponiebetreiber sorgten dafür, dass 1993 mit der TA Siedlungsabfall ein wesentlich realitätsnäher ausgelegtes System zur Abdichtung der Deponieoberfläche vorgeschlagen wurde. In diesem Regelaufbau war das Spektrum der Funktionen von Rekultivierungsschichten in seinen Grundzügen bereits angelegt, ohne jedoch allzu konkrete Hinweise zu seiner Realisierung zu geben. Auch die im Jahr 2002 in Kraft getretene Deponieverordnung definiert nur wenig konkretere Anforderungen an Rekultivierungsschichten von Deponie-Oberflächenabdichtungen.
Erst in den letzten Jahren, nicht zuletzt unter dem Eindruck der Ergebnisse einer Vielzahl von Untersuchungen an mineralischen Oberflächenabdichtungen, die Zweifel an der "ewigen" Wirksamkeit technischer Systeme aufkommen ließen, wurde die volle Bedeutung der Wasserhaushaltsfunktion der Rekultivierungsschicht und des Bewuchses zur Minimierung des Sickerwasserzutritts in den Deponiekörper erkannt. Obwohl es unter den in der Bundesrepublik herrschenden Klimabedingungen nur unter regenarmem Klima möglich ist, eine Deponie allein mit der Rekultivierungsschicht "abzudichten", kann durch eine entsprechende Gestaltung der Rekultivierungsschicht an fast allen Standorten der Anteil des versickernden Regenwassers deutlich verringert werden. Und - Stichwort Nachhaltigkeit - gegenüber technischen Elementen hat die Rekultivierungsschicht den großen Vorteil, auf lange Sicht nichts von ihrer Funktionsfähigkeit einzubüßen. So wird heute das System Rekultivierungsschicht und Bewuchs sogar als das langfristig bedeutsamste Element der Oberflächenabdichtung bezeichnet.
Es liegt auf der Hand, dass erhöhte Anforderungen und weitere Funktionen auch eine höhere Qualität bei der Herstellung der Rekultivierungsschichten erfordern. Die ökologischen Wissenschaften liefern die Grundlagen, wie Boden und Vegetationsdecke beschaffen sein müssen, um möglichst viel Regenwasser zu speichern und wieder zu verdunsten. Leider fehlte es bislang an Möglichkeiten, dieses Wissen in der alltäglichen Baupraxis einzusetzen.
Der vorliegende Band 41 der Schriftenreihe Culterra ist aus den Schlussberichten zweier aufeinander folgender Forschungsvorhaben mit den Titeln Rekultivierung von Deponien mit Oberflächenabdichtungen: Untersuchungen zur Gestaltung von Rekultivierungsschichten und Wurzelsperren (1999 bis 2002) und Wasserhaushalt und Bodenentwicklung qualifizierter Rekultivierungsschichten (2002 bis 2004) entstanden. In diesen beiden Forschungsprojekten arbeiteten Fachleute aus den Hochschulen Freiburg und Karlsruhe, Unternehmen sowie freiberuflich arbeitende Wissenschaftler zusammen, um gemeinsam praxisfähige Lösungen zur Integration der unterschiedlichen und teilweise kontroversen fachlichen Anforderungen der Deponietechnik, Bodenmechanik, Bodenbiologie, Bodenkunde und Standortskunde an Rekultivierungsschichten zu erarbeiten und in einem Großversuch, den Leonberger Lysimeterfeldern, zu erproben.
Im Herbst des Jahres 2000 wurden die Leonberger Lysimeterfelder als Versuchsanlage erbaut und seit Sommer 2001 läuft der kontinuierliche Messbetrieb, so dass nunmehr die Ergebnisse der ersten vier Jahre Forschungstätigkeit der Öffentlichkeit vorgestellt werden können.
Band 41 der Schriftenreihe Culterra ist eine erweiterte und aktualisierte Neuauflage des Culterra-Bandes 32 aus dem Jahr 2003, der bereits kurz nach seinem Erscheinen vergriffen war. Während die Ausführungen über Wurzelsperren sowie zur Planung und Bauausführung der Leonberger Lysimeterfelder praktisch unverändert geblieben sind, wurden neueste Erkenntnisse zu Standsicherheit und Setzungsverhalten, Bodenentwicklung, Besiedlung und Wasserhaushalt der Rekultivierungsschichten eingearbeitet. Ein umfangreiches Kapitel beschäftigt sich mit dem Vergleich der Ergebnisse aus Lysimeterfeldern und Wasserhaushaltsmodellierungen mit Leonberger Boden- und Klimadaten.

 

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung
1.1
1.2
1.3
Ausgangslage - Motivation für das Vorhaben
Aufgabenstellung
Zusammensetzung der Arbeitsgruppe
2 Versuchsanlagen und Untersuchungsprogramm

2.1
2.1.1

2.1.2
2.1.3
2.1.4
2.1.5
2.2
2.2.1

Rekultivierungsschichten
Vorgehensweise beim Bau der Leonberger Lysimeterfelder
Aufbau der Versuchsanlage Leonberg
Instrumentierung der Versuchsfelder in Leonberg
Abflüsse aus den Lysimeterfeldern
Untersuchungsprogramm
Wurzelsperren
Aufbau der Versuchsanlage
3 Stand der Forschung und Technik
3.1

3.2

3.3
3.4
3.5
Der Wasserhaushalt von Rekultivierungsschichten
Die Rekultivierungsschicht als Wasserhaushaltsschicht
Standsicherheit von Rekultivierungsschichten
Bodenbiologie von Rekultivierungsschichten Begrenzung des Wurzelwachstums
4 Ergebnisse I: Rekultivierungsschichten

4.1
4.1.1
4.1.2
4.1.3
4.2
4.2.1
4.2.2

4.3
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.4
4.4
4.4.1
4.4.2
4.4.3
4.4.4
4.5
4.5.1
4.5.2
4.5.3

4.5.4

4.5.5
4.6
4.6.1
4.6.2
4.6.3
4.6.4
4.7
4.7.1
4.7.2

4.7.3

4.7.4
4.7.5

4.7.6
4.8
4.8.1
4.8.2
4.8.3

4.8.4
4.8.5
4.8.6
4.9
4.9.1
4.9.2
4.9.3
4.9.4
4.9.5
4.9.6

4.9.7

Standsicherheit und Setzungsverhalten
Einführung in die Problematik
Laboruntersuchungen
Felduntersuchungen
Bautechnik und Bauausführung
Bodenauswahl
Bodeneinbau, Oberbodenlockerung und Erosionsschutz
Bodenphysik
Trockenraumdichte
Eindringwiderstand
Infiltrationseigenschaften
Mikrostruktur des Bodens
Bodenlufthaushalt
Einführung
Methode
Ergebnisse
Diskussion
Bodenleben: Regenwürmer und Mikroorganismen
Einführung Regenwürmer
Regenwürmer auf den Versuchsfeldern
Empfehlungen zum Einbringen von Regenwürmern
Regenwürmer auf der Kreismülldeponie Leonberg
Mikroorganismen
Vegetation
Einführung
Gehölzentwicklung
Entwicklung der Ansaaten
Durchwurzelung
Ingenieurbiologischer Verbau
Einführung
Bau des Testfelds und Wuchsentwicklung der Buschlagen
Standsicherheit durch Buschlagen verstärkter Böschungen
Messen des Herausziehwiderstandes
Aufgrabungen zur Untersuchung der Durchwurzelungstiefe
Geeignete Gehölzarten und Einbauverfahren
Bodenwasserhaushalt und Bodentemperatur
Einführung
Klima in den Jahren 2002 und 2003
Bodeneigenschaften und Wasserspeicherfähigkeit
Bodenwassergehalt der Lysimeterfelder
Abflüsse aus den Lysimeterfeldern
Bodentemperatur
Wasserhaushaltsmodellierung
Einführung
Wasserhaushaltsmodelle
Eingabedaten
Klima in Leonberg 1992 bis 2003
Wasserhaushaltsbilanzen
Vergleich der Modellierungsergebnisse mit den Messungen
Lysimeterfelder vs. konventionelle Abdeckschicht

5 Ergebnisse II: Wirkung von Wurzelsperren
5.1
5.2
5.3
Funktion und Eigenschaften von Wurzelsperren
Wasserhaushalt der Versuchsfelder
Einfluss der Sperren auf das Wurzelwachstum
6 Schlussfolgerungen und Empfehlungen für die Praxiss
7 Zusammenfassung wichtiger Ergebnisse
8 Literatur
9 Anhang

 

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 
Aktualisiert: 21.04.11  - hts