Morphometrie und Dynamik verschlämmter Bodenoberflächen: computertomographische Untersuchungen und Überprüfung von Modellen des Lagerungsdichte-Tiefenprofils
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Berlin
WVB, Wiss. Verl. Berlin
2002
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis v
Tabellenverzeichnis ix
Einleitung xiii
1 Stand der Forschung 1
1.1 Bodenoberflächenverschlämmung als Teilprozeß der Bodenerosion . 1
1.1.1 Der Prozeß der Bodenerosion................. 2
1.1.1.1 Ablösung....................... 3
1.1.1.2 Transport....................... 6
1.1.1.3 Sedimentation.................... 10
1.1.2 Simulationsmodelle der Bodenerosion............. 10
1.1.3 Der Verschlämmungsprozeß.................. 12
1.1.3.1 Teilprozesse der Verschlammung.......... 13
1.1.3.2 Modellvorstellungen des Prozeßgefüges ...... 16
1.1.3.3 Einflußfaktoren des Verschlämmungsprozesses . . 20
1.1.4 Modellierung der Infiltration in verschlämmte Böden .... 30
1.1.5 Die vertikale Struktur der Verschlämmungsschicht ..... 35
1.1.5.1 Kennzeichnung der Verschlämniungsstruktur ... 36
1.1.5.2 Modellierung der vertikalen Struktur ....... 37
1.2 Bildgebende Verfahren zur morphologischen Analyse........ 41
1.2.1 Bodenphysikalische Computertomographie.......... 42
1.2.2 Bilddatenverarbeitung und Computergrafik......... 46
1.3 Forschungsfragen und Zielsetzung .................. 50
Inhaltsverzeichnis
Material und Methoden 53
2.1 Feldversuche............................... 53
2.1.1 Standorte und Varianten.................... 56
2.1.2 Bodeneigenschaften....................... 57
2.1.3 Niederschlagserosivität..................... 60
2.1.4 Mikrorelief-Kartierung .................... 61
2.2 Computertomographie......................... 63
2.3 Bilddatenanalyse zur Ableitung von morphometrischen Kennwerten 67
2.3.1 Bildmaterial........................... 67
2.3.2 Oberflächendetektion...................... 70
2.3.3 Mikroreliefparameter ..................... 73
2.3.4 Parameter der Lagerungsdichteverteilung .......... 80
2.3.5 Abgeleitete Parameter..................... 81
Ergebnisse und Diskussion 85
3.1 Niederschlagsregime.......................... 91
3.2 Dynamik der Oberflächenstruktur................... 99
3.2.1 Statistische Mikrorelief-Kennwerte.............. 99
3.2.2 Flächenbezogene Mikrorelief-Kennwerte........... 103
3.2.2.1 Gesamtaggregatanteil................ 104
3.2.2.2 Spezifische Oberfläche................ 108
3.2.2.3 Neigungswinkel und Effektive Niederschlagsenergie 111
3.2.3 Muldenspeicherkapazität.................... 121
3.3 Verschlämmungsmorphometrie und Dynamik
der Lagerungsdichteverteilung..................... 126
3.3.1 Visuelle Beurteilung der Verschlämmungsschicht ...... 126
3.3.2 Lagerungsdichte-Tiefenprofil (LTP).............. 135
3.3.3 Kennwerte des Lagerungsdichte-Tiefenprofils (LTP) .... 146
3.3.3.1 Dichtemaximum (pmaxio).............. 146
3.3.3.2 Verschlämmungsmächtigkeit {dc).......... 150
3.3.3.3 Lagerungsdichte der Verschlämmungsschicht (pê) ¦ 154
3.3.3.4 Lagerungsdichte der unverschlämmten Zone (~pl,) ¦ 157
3.3.3.5 Mittlere Lagerungsdichte des LTP {Wtp)..... 159
3.3.4 Lagerungsdichte nach Bohl k Roth (1993)......... 159
Inhaltsverzeichnis
3.4 Hydraulische Auswirkungen: Gesättigte Wasserleitfähigkeit (Kj) . 163
3.5 Zusammenführung und komparative Diskussion...........168
3.5.1 Einfluß der Steuerfaktoren auf das LTP ...........169
3.5.2 Zusammenhänge zwischen den LTP-Kennwerten ......173
3.5.3 Interaktionen zwischen Mikrorelief und Verschlammung . . 178
3.5.4 Prozesse und Prozeßdynamik.................185
3.5.5 Methodische Schlußfolgerungen................200
3.5.5.1 Kennzeichnung des Mikroreliefs...........200
3.5.5.2 Kennzeichnung der Verschlämmungsschicht .... 208
4 Modellierung des Lagerungsdichte-Tiefenprofils 211
4.1 Ableitung angepaßter Modellfunktionen ...............211
4.2 Nichtlineare Regressionsanalyse....................214
4.2.1 Modellfunktionen........................215
4.2.2 Datenbasis und Methode....................217
4.3 Ergebnisse und Diskussion der Regressionsanalyse..........218
4.3.1 Vergleich der Schätzungen und Modellauswahl........218
4.3.2 Sensitivität und Erklärungswert der Modelle.........223
5 Synopsis 231
6 Literaturverzeichnis 237
Anhang
A 3D-Visualisierungen 259
B Mikrorelief 271
C Lagerungsdichte-Tiefenprofile (LTP) 279
D Regressionsanalyse-. Definitionen 313
E Verwendete Hardware/ Software 317
F Symbole Abkürzungen 319
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