Bodenwasser

Zur medienübergreifenden Beobachtung von Stoffflüssen und Stoffbelastungen im Wasserkreislauf wird im Rahmen des Integrierten Hydrologischen Monitorings (IHM) der Weg des Wassers mit seinen Inhaltsstoffen vom Niederschlag über das Sickerwasser bis zum Grundwasser und Gebietsabfluss untersucht.

Im Folgenden beschrieben ist der Jahresverlauf der Bodenfeuchte als wesentliche Steuerungsgröße für Sickerwasser- und Grundwasserneubildung am Beispiel eines bewaldeten Standorts im Bereich des Bayerischen Waldes (Nationalpark). Durchfeuchtung und Austrocknung des Bodens werden vom Wechselspiel aus Niederschlag und Verdunstung bestimmt. Bei hoher Bodenfeuchte bildet sich freies Sickerwasser, das in durchlässigen Böden der Schwerkraft folgend dem Grundwasser zufließt. Die Bodenfeuchte wird direkt als Bodenwassergehalt (Vol.%) und indirekt als Bodensaugspannung in Hektopascal (hPa) gemessen. In der Grafik ist die Bodensaugspannung dargestellt. Sehr niedrige negative Werte zeigen eine starke Austrocknung, Werte nahe Null eine starke Durchfeuchtung mit Bildung von Sickerwasser an. Bei Werten um oder über Null bildet sich Stauwasser, an Hängen auch oberflächennaher Abfluss. Als Messgeräte sind pro Messtiefe (-50cm und -200cm) je vier Tensiometer für die Saugspannungsmessung und acht Saugkerzen zur Entnahme von Bodenwasser eingebaut.

Der Standort Bayerischer Wald ist durch Silikatgesteine des kristallinen Grundgebirges (vor allem Granite und Gneise) und deren Verwitterungsprodukte geprägt. Das Speichervolumen der Gesteine bzw. der zugehörigen Verwitterungsprodukte ist nicht besonders hoch, so dass sich Änderungen des Niederschlagsgeschehens hier vergleichsweise schnell auf die Grundwasserneubildung auswirken können.

Jahresverlauf 2022 von Bodenfeuchte, Sickerwasserbildung und Grundwasserstand am Messstandort "Bayerischer Wald"

Betrachtet man den in Abbildung 1 dargestellten Jahresverlauf der Bodenfeuchte in 200cm Tiefe, fällt auf, dass es im Jahr 2022 zwei Peaks mit nennenswerter Sickerwasserbildung gab. Diese Peaks sind – mit minimaler Verzögerung – auch in der Grundwasserstandsganglinie erkennbar. Das vorausgegangene Jahr 2021 mit dem deutlich zu trockenen Herbst (September bis November) bewirkte, dass kaum Sickerwasser gebildet wurde, so dass der Grundwasserstand bis Ende Dezember 2021 stetig fiel. Erst die Niederschläge im Dezember 2021 sorgten für einen deutlichen Anstieg der Bodenfeuchte, welche Ende Dezember bzw. Anfang Januar dann auch zu einem deutlichen Anstieg des Grundwasserstandes führte. Da die Wintermonate (Januar, Februar und März) 2022 zu trocken waren, fiel die Bodenfeuchte wieder ab, so dass kaum Wasser Richtung Grundwasser floss. Niederschläge bzw. Schneeschmelze bewirkten im Februar nur einen kurzzeitigen Anstieg. Mitte/Ende März sorgten die Niederschläge wieder für einen Anstieg der Bodenfeuchte bis Mitte/Ende April. Dieser Anstieg ist ebenfalls im Grundwasser erkennbar. Mit Beginn der Vegetationsperiode nahm die Sickerwasserbildung kontinuierlich ab, bis sie Mitte September (18.09.) ihren Tiefstwert erreichte. Erst die Niederschläge ab Mitte September führten zu einer relativ schnellen Wiederbefeuchtung des Bodens und damit auch zu einem leichten Anstieg im Grundwasser.