Optimiertes Sensordesign zur Bestimmung von Feuchteprofilen in verlustbehafteten Böden

Transkript

1 tm Technisches Messen 74 (2007) 5 / DOI /teme Oldenbourg Verlag 308 Optimiertes Sensordesign zur Bestimmung von Feuchteprofilen in verlustbehafteten Böden Alexander Scheuermann, Andreas Bieberstein, Universität Karlsruhe (TH), Stefan Schlaeger, SCHLAEGER mathematical solutions & engineering, Horn-Bad Meinberg, Rolf Becker, IMKO Micromodultechnik GmbH, Ettlingen Manuskripteingang: 24. Februar 2007; zur Veröffentlichung angenommen: 07. März 2007 Spatial-TDR ermöglicht die Erfassung von Feuchteprofilen entlang von Kabelsensoren. Hierfür sind unabhängige Messungen erforderlich, wofür der Sensor beidseitig anschlossen ist. Bei ausgeprägt verlustbehafteten Böden ist der Übergang vom Sensor zur Zuleitung im TDR-Signal schwierig zu identifizieren. Diese Information ist aber für die Bestimmung von Feuchteprofilen von großer Bedeutung. Zur Verbesserung der Identifizierbarkeit des Sensorendes wurden Sensorschalter entwickelt. Schlagwörter: Spatial-TDR, Sensordesign, Kalibrierung, elektrische Leitfähigkeit Optimized Sensor Design for the Determination of the Spatial Moisture Distribution in Electrical Lossy Soils Spatial-TDR allows to record moisture profiles along extended flat band cables. For this purpose independent measurements are necessary where the sensor is connected from both sides. For distinctively electrical lossy materials it is difficult to identify the transition from the sensor to the input lead. But this information is absolutely necessary for the determination of moisture profiles. In order to afford a unique and reliable identification of the end of the sensor, switches are developed. Keywords: Spatial TDR, sensor design, calibration, electric conductivity 1 Einführung Die Time Domain Reflectometry (TDR) ist eine weit verbreitete und in vielen Disziplinen bewährte Methode zur Bestimmung des volumetrischen Wassergehaltes, z. B. von Böden. Zu diesem Zweck kommen zumeist Zwei- oder Dreistabsonden zur Anwendung, die von der Bodenoberfläche aus eingebracht werden. Für die eigentliche TDR-Messung wird ein Rechteckimpuls in die Sonde eingespeist. Dieser breitet sich entlang der Sonde aus und wird an Orten, an denen sich die Leitungseigenschaften ändern (z. B. Sensoranfang und Sensorende sowie bei wechselnden Wassergehalten) teilweise reflektiert. Die Reflexionen laufen auf dem Wellenleiter wieder zurück und können als Summe zum Eingangssignal in Abhängigkeit von der Zeit gemessen

2 309 werden. Hierzu wird neben einem Signalgenerator ein Sampling-Oszilloskop benötigt. In der Regel werden für derartige Messungen Geräte verwendet, die beide Komponenten in sich vereinigen. Bei der herkömmlichen TDR-Methode wird bislang lediglich die Laufzeit zwischen Sondenanfang und -ende ausgewertet. Mit zunehmender Dielektrizität des Materials entlang der Sonde nimmt die Laufzeit zu, was mit einer Zunahme des Wassergehaltes gleichgesetzt werden kann. Die Laufzeit liefert somit eine mittlere Dielektrizitätszahl entlang der Sonde, aus der mit entsprechenden Kalibrierfunktionen eine mittlere Bodenfeuchte abgeleitet werden kann. Die Reflexionsmessung beinhaltet allerdings wesentlich mehr Informationen, als nur eine Laufzeit und somit eine mittlere Geschwindigkeit. Aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung von Wasser entlang der Sonde wird der Impuls gedämpft und teilweise reflektiert. Ursächlich hierfür ist zum einen die Polarität des Wassers, was sich durch eine Zunahme der elektrischen Kapazität bei steigendem Wassergehalt ausdrückt. Zum anderen wirkt die elektrische Leitfähigkeit, was zu einer Dissipation der elektrischen Energie führt. Mit Hilfe eines neu entwickelten Rekonstruktionsalgorithmus ist es möglich, unter Berücksichtigung beider Einflussgrößen Wassergehaltsprofile entlang von Sensoren zu erfassen (vgl. [1 3]). Dieses Verfahren zur Erfassung von Wassergehaltsprofilen wurde bereits in verschiedenen Anwendungen mehrfach erfolgreich eingesetzt und ist als Spatial-TDR eingeführt (vgl. [4; 5]). Für die Anwendung von Spatial-TDR hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Sensoren aus Flachbandkabeln zu verwenden, an denen von beiden Seiten aus ein Signal eingespeist und aufgezeichnet werden kann. Hierzu wurde ein mit Polyethylen beschichtetes Drei-Leiter- Flachbandkabel entwickelt (vgl. [6]). Durch beidseitige TDR-Messungen ist es möglich, sowohl die Kapazität eines Materials als auch die elektrische Leitfähigkeit hier allerdings des Systems Boden/Sensor (vgl. [1; 7]) innerhalb des Rekonstruktionsalgorithmus unabhängig voneinander anzupassen. Ist allerdings nur eine einseitige Messung möglich, so sind für die elektrische Leitfähigkeit Annahmen über deren Größe und Verteilung entlang dem Sensor zu treffen. Alternativ kann mittels spezieller Kalibrierversuche eine Beziehung zwischen Kapazität und elektrischer Leitfähigkeit des Systems Boden/Sensor abgeleitet werden [3]. In elektrisch sehr leitfähigen bzw. elektrisch verlustbehafteten Materialien wird allerdings der sich entlang dem Flachbandkabel ausbreitende Spannungsimpuls aufgrund des Energieverlustes stark gedämpft. Bei einem angeschlossenen Koaxialkabel am Sensorende was elektrisch betrachtet einer 50-Ω-Randbedingung entspricht können infolgedessen die Reflexionen am Übergang nicht mehr ausreichen, um das Sensorende anhand dieser Reflexion eindeutig zu identifizieren, was allerdings für eine erfolgreiche Bestimmung der exakten Laufzeit des Signals entlang der Sonde unbedingt erforderlich ist [1]. Zur Verbesserung der Laufzeitbestimmung bzw. zur Erfassung der erforderlichen TDR-Signale für Spatial- TDR wurden daher Sensorschalter entwickelt, die an beiden Enden des Flachbandkabels am Übergang zur Koaxialleitung angeordnet werden. Durch diese Modifikation des Kabelsensors ist mit Hilfe der Sensorschalter eine Variation der elektrischen Randbedingungen an den Sensorenden möglich. Dadurch kann man auf die Identifizierung der schwachen Reflexion am Leitungsende verzichten und stattdessen den starken Einfluss der unterschiedlichen Randbedingungen analysieren. Erstmals eingesetzt wurde diese technische Lösung bei Feuchtemessungen mit Hilfe von Spatial-TDR an einem aus Müllverbrennungsschlacke und Bauschutt errichteten Modelldeich. 2 Spatial-TDR mit modifizierten Kabelsensoren Eine schematische Darstellung der Messanordnung für TDR-Messungen unter Verwendung von Sensorschaltern zeigt Bild 1. Mit Hilfe eines Multiplexers können beide Enden des Sensors, bestehend aus einem Flachbandkabel, angesteuert werden. An den Übergängen von Koaxialleitung auf den Sensor sind hochfrequenzfähige Bild 1: Messanordnung für TDR-Messungen mit Hilfe von Sensorschaltern an den Sensorenden (schematische Darstellung). Figure 1: Operating mode of the TDR measurement set-up with switching at the transmission line ends (schematic description).

3 310 Relais (Sensorschalter) angeordnet, die mit Hilfe einer 12-Volt-Spannungsquelle von einer konventionellen Relaiseinheit aus geschaltet werden. Die Steuerung des TDR-Gesamtsystems und die Datenerfassung werden dabei von einem konventionellen PC übernommen. Mit dieser einfachen Modifikation ist es möglich, durch Umschaltung der Sensorschalter die elektrischen Randbedingungen an den Sensorenden (offenes Ende mit der Folge einer Totalreflexion bzw. angeschlossenes Koaxialkabel als 50-Ω-Randbedingung) unabhängig voneinander systematisch zu variieren. Die Bestimmung der Sensorenden im TDR-Signal ist schließlich mit einfachen Methoden der Signalanalyse z. B. durch Differenzbildung der TDR-Signale mit am Ende offenen und geschlossenen Relais zu realisieren. Ein weiterer Vorteil der Anordnung eines Schalters am Übergang der Zuleitung zum Sensor ist die Möglichkeit der Aufzeichnung einer Totalreflexion am Ende der hinführenden Koaxialleitung. Diese Information ist als Eingangsgröße im Rekonstruktionsalgorithmus quasi als Eingangsimpuls in den Sensor (Referenzmessung vgl. [7]) erforderlich, um letztlich ein Feuchteprofil zu ermitteln. Bild 2 zeigt exemplarisch gemessene TDR-Signale an einem 2 m langen Sensor aus Flachbandkabel, die in elektrisch verlustbehaftetem Material für unterschiedliche elektrische Randbedingungen an den Enden des Sensors erfasst wurden. Der Sensor hatte hierbei eine vertikale Orientierung und war teilweise eingestaut. Entsprechend zeigt Bild 2 links eine von oben durchgeführte Messung (wasserungesättigter Bereich am Anfang) und Bild 2 rechts eine Messung von unten (gesättigter Bereich am Anfang). Für die Bestimmung eines Feuchteprofils entlang dem Sensor mit Hilfe des Rekonstruktionsalgorithmus sind beidseitig Messungen mit folgenden Relaiskombinationen erforderlich (vgl. Bild 1): Relais I offen: Eingangssignal in den Sensor (Totalreflexion am Ende der Zuleitung aus Koaxialkabel). Relais I geschlossen, Relais II offen: Ausgangssignal 1 mit Totalreflexion am Ende des Sensors. Relais I geschlossen, Relais II geschlossen: Ausgangssignal 2 mit Reflexion am Ende des Sensors für eine 50-Ω-Randbedingung. Der Übergang von gesättigten zu ungesättigten Bedingungen ist besonders gut am Knick in den Kurvenverläufen von Bild 2 rechts (Ausgangsmessungen 1 und 2 von unten) zu erkennen. Die Bestimmung des Sensorendes im TDR-Signal von Ausgangsmessung 2 in Bild 2 links (Messung ohne Sensorschalter mit angeschlossener Koaxialleitung) wäre mit Hilfe der Tan- Bild 2: Gemessene TDR-Signale an einem vertikal eingebauten, teilweise eingestauten Sensor in elektrisch verlustbehaftetem Material unter verschiedenen elektrischen Randbedingungen (links: Messung von oben, rechts: Messung von unten, vgl. Bild 1). Figure 2: Measured TDR trace on a vertically installed sensor in saturated/unsaturated electrical lossy material under different electrical boundary conditions (on the left measurement from above and on the right measurement from below, cf. Bild 1).

4 311 gentenmethode äußerst schwierig gewesen. Im Falle einer Messung mit Sensorschalter ist jedoch durch einfache Differenzbildung mit Ausgangssignal 1 aus Bild 2 links die Bestimmung des Sensorendes im TDR- Signal auf einfache Weise möglich. Die erforderlichen Schritte für die Bestimmung des Feuchteprofils mit dem Rekonstruktionsalgorithmus sind in [1] und [7] erläutert. 3 Deichmodell und Instrumentierung 3.1 Deichmodell Mit dem Ziel, die Eignung von Recyclingmaterialien für den Bau von Deichen zu untersuchen, wurde vom Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft der Universität Darmstadt ein naturmaßstäbliches Deichmodell mit dem hier vorgestellten Messsystem ausgerüstet. Das Deichmodell besitzt eine Höhe von ca. 3 m und ist etwa 55 m lang (vgl. Bilder 3 und 4). Auf der Wasserseite wird das Modell von einer Spundwand umschlossen, sodass ein Becken geformt wird, mit welchem das Modell eingestaut werden kann. Das Modell ist auf einer wasserundurchlässigen Kunststoffdichtungsbahn errichtet. Das Modell ist mit Hilfe einer vertikal eingebauten Tondichtung in zwei gleich große Abschnitte unterteilt, sodass zwei Deichquerschnitte mit unterschiedlichem strukturellen Aufbau gleichzeitig untersucht werden können (vgl. Bild 3). In beiden Abschnitten wurde ein sogenannter Drei-Zonen-Deich, bestehend aus einer Bild 3: Draufsicht auf das Deichmodell mit Auslage der Messquerschnitte und der Messausrüstung. Figure 3: Top view of the dike model with set-up of the measurement devices. Bild 4: Positionen und Längen der Flachbandkabel in den Querschnitten A und B des Deichmodells. Figure 4: Positions and lengths of the flat band cables in the cross-sections A and B of the dike model. Bild 5: Korngrößenverteilungen der Baumaterialien für den Stützkörper des Deichmodells. Figure 5: Grain size distributions of the supporting shell materials. wasserseitigen Dichtung, einem Stützkörper und einem luftseitigen Dränteppich, verwirklicht (vgl. Bild 4). Während das Dichtungselement und der Drän bei beiden Querschnitten mit den gleichen Materialien aufgebaut sind, besteht der Stützkörper in Querschnitt A aus Müllverbrennungsschlacke und in Querschnitt B aus Bauschutt. An den Korngrößenverteilungen in Bild 5 ist zu erkennen, dass beide Materialien einen besonders hohen Kornanteil im Größenbereich von Kies besitzen. Fünfzig Prozent des Bauschutts besitzten sogar einen nennenswerten Korngrößenanteil größer als 1 cm. 3.2 Instrumentierung Das Deichmodell ist in jedem Abschnitt mit zwölf vertikal eingebauten Sensoren aus Flachbandkabeln instrumentiert; fünf im Dichtungselement und sieben im Stützkörper (vgl. Bild 4). Um zu vermeiden, dass es entlang einem Sensor zu einem Wechsel des anstehenden

5 312 Bodens kommt, sind an den Positionen y = 10 m, 11 m und 12 m jeweils zwei übereinander liegende Sensoren in Dichtung und Stützkörper angeordnet. Die Messquerschnitte befinden sich dabei in der Mitte der jeweiligen Abschnitte (vgl. Bild 3). Zusätzlich ist das Deichmodell mit Pegeln ausgestattet, um zusätzlich direkte Informationen über den Wasserstand innerhalb des Deichkörpers zu erhalten. Das TDR-Gerät (TDR 100 der Fa. Campbell Scientific), ein Multiplexer und die Relaiseinheit für die 12-Volt-Umschaltspannung der Sensorschalter befinden sich im Kronenbereich in einem wetterfesten Kasten in der Mitte des Modells (Hauptverteilerkasten, vgl. Bild 3). Über Zuleitungen aus Koaxialkabeln für die Hochfrequenzmessungen, eine Steuerleitung für die Multiplexer sowie eine Versorgungsleitung für die 12-Volt-Umschaltspannung ist der Hauptverteilerkasten mit zwei Nebenverteilerkästen verbunden, die auf der Krone in den jeweiligen Messquerschnitten angeordnet sind. Dort sind weitere Multiplexer positioniert, mit welchen die eingebauten Sensoren angesteuert werden. Ein konventioneller PC im Messcontainer übernimmt die Steuerung des Messsystems sowie die Datenaufzeichnung. 4 Ergebnisse 4.1 Materialkalibrierung Zur Bestimmung der dielektrischen und elektrischen Eigenschaften beider Stützkörpermaterialien sind Laborversuche durchgeführt worden. Aufgrund der geometrischen Randbedingungen der hierfür zur Verfügung stehenden Laborgeräte musste jeweils der Anteil grobkörnigen Materials > 1 cm abgesiebt werden. Für die Untersuchungen wurde eine Bodenprobe bei bekanntem Wassergehalt in ein PVC-Rohr (25 cm Höhe und 10 cm Durchmesser) eingebaut und mit einer definierten Energie verdichtet. Die spezifische elektrische Leitfähigkeit σ wurde mit Hilfe konventioneller Widerstandsmessungen nach dem Prinzip der Vier- Punkt-Anordnung an derselben Probe ermittelt. Hierzu wurden an den Stirnseiten der Probe Versorgungselektroden vollflächig angebracht. Zwei Stabsonden, die in den Drittelspunkten der Probe angeordnet waren, erfassten schließlich den Potenzialabbau innerhalb der Probe. Die Umrechnung in eine spezifische elektrische Leitfähigkeit erfolgte anhand eines Geometriefaktors. Anschließend wurde an derselben Probe die Dielektrizitätszahl ε bestimmt. Hierzu wurde eine etwa 90 mm lange Zwei-Stab-Sonde verwendet, deren Stäbe elektrisch isoliert waren, und als Messgerät diente ein TDR-Gerät der Fa. Tektronix. Die Ergebnisse dieser Kalibrierungsmessungen sind in Bild 6 für beide Recyclingmaterialien zusammengefasst. Das linke Diagramm zeigt die Beziehung zwischen dem volumetrischen Wassergehalt θ und der Dielektrizitätszahl ε. Zusätzlich zu den Messergebnissen ist im Diagramm die Standard-Umrechnungsfunktion nach Topp [8] eingetragen. Wie dem Diagramm entnommen werden kann, besitzen beide Materialien im trockenen Zustand eine etwas höhere Dielektrizitätszahl, als sie in der Funktion nach Topp zugrunde gelegt Bild 6: Beziehung zwischen Dielektrizitätszahl ε und volumetrischem Wassergehalt θ (links) und zwischen Sättigung S und spezifischer elektrischer Leitfähigkeit σ (rechts) für beide Recyclingmaterialien. Figure 6: Relationship between relative permittivity ε and volumetric water content θ (left) and between saturation S and specific conductivity σ (right) of the supporting shell materials.

6 313 Bild 7: Mit Spatial-TDR ermittelte Verteilungen des volumetrischen Wassergehaltes in Querschnitt A mit Stützkörper aus Müllverbrennungsschlacke (oben) und in Querschnitt B mit Bauschutt (unten) als Baumaterial. Figure 7: Distribution of volumetric water content in cross-section A with slag from refuse incineration as supporting shell (above) and in cross-section B with building rubble as supporting shell (below) as results of spatial TDR measurements. wird. Mit steigendem Wassergehalt (bis etwa 25 Vol-%) nimmt die Dielektrizität in etwa entsprechend der Funktion nach Topp zu. Für höhere Wassergehalte nahe der Sättigung (Anteil des Wassers am Porenanteil) ist allerdings im Vergleich zum Verlauf der Kurve nach Topp eine erhöhte Zunahme der Dielektrizitätszahl zu verzeichnen. Ein Grund hierfür ist in den elektrischen Eigenschaften der Recyclingmaterialien zu finden. Das rechte Diagramm von Bild 6 zeigt den Verlauf der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit σ in Abhängigkeit der Sättigung S. Zusätzlich sind im Diagramm Messergebnisse für einen Sand (Rauten) und für einen natürlichen Ton (Dreiecke) eingetragen. Beide Recyclingmaterialien zeigen mit zunehmender Sättigung eine wesentlich höhere elektrische Leitfähigkeit als natürliche Böden. Speziell die Müllverbrennungsschlacke (schwarze Punkte) besitzt für hohe Sättigungsgrade ein Vielfaches der elektrischen Leitfähigkeit von beispielsweise wassergesättigtem Ton, der für sich schon ein elektrisch verlustbehaftetes Medium darstellt. Mit diesen vereinfachten Laborversuchen ist eine umfassende Beschreibung des verlustbehafteten Charakters beider Recyclingmaterialien bei Weitem nicht möglich, dennoch konnten mit Hilfe der Messergebnisse aus Bild 6 links Kalibrierfunktionen abgeleitet werden, um realitätsnahe Wassergehalte am Deichmodell ableiten zu können. 4.2 Messergebnisse am Deichmodell Die Feuchtemessergebnisse während eines im September 2003 durchgeführten Einstauversuches am Deichmodell sind in Bild 7 zusammengestellt. Die beiden Abbildungen zeigen die Feuchtesituation innerhalb des Deiches als Verteilung des volumetrischen Wassergehaltes im Vergleich zu Wasserstandsmessungen in der Dichtung als auch im Stützkörper, die als Dreiecke dargestellt sind. Die Positionen der einzelnen Kabel sind als Punkte wiedergegeben und die daneben stehenden Werte wurden an diesen Punkten ermittelt. Für eine bessere Visualisierung sind die Wassergehalte zwischen den Messprofilen interpoliert. Die obere Darstellung von Bild 7 zeigt die Feuchteverteilung in Querschnitt A mit Müllverbrennungsschlacke als Baumaterial für den Stützkörper. Eine erste Plausibilitätskontrolle der Ergebnisse macht deutlich, dass die höchsten ermittelten volumetrischen Wassergehalte in etwa gleich dem Porenanteil des Stützkörpermaterials von 38% entsprechen, was für wassergesättigte Verhältnisse zutrifft. Weiterhin stimmen die Wasserstandsmessungen mit dem durch das Feuchtemesssystem aufgezeichneten Übergang von nahezu wassergesättigten Bedingungen zu ungesättigten Verhältnissen gut überein (ab etwa 30 Vol-% kann hier

7 314 von nahezu wassergesättigten Bedingungen ausgegangen werden, vgl. Grauskalierung in Bild 7). Da ein vergleichbares weiteres Messsystem für die Erfassung der Feuchte innerhalb des Deiches fehlt, ist es nicht möglich, eine quantitative Aussage über die Genauigkeit der Messungen zu liefern. Allerdings kann aufgrund der zuvor beschriebenen Vergleiche von einer durchaus realistischen Wiedergabe der Feuchtesituation ausgegangen werden. Die untere Darstellung von Bild 7 zeigt die Verteilung des volumetrischen Wassergehaltes in Querschnitt B mit Bauschutt als Stützkörpermaterial. Wie im zuvor diskutierten Fall ist auch für dieses Stützkörpermaterial eine zufriedenstellende Übereinstimmung zwischen Wasserstandsmessungen und Feuchteverteilung zu erkennen. Allerdings zeigt ein Vergleich der ermittelten Wassergehalte mit dem Porenanteil (etwa 35%), dass insbesondere im unteren Bereich des Stützkörpers zu hohe Wassergehalte aufgezeichnet werden. Im wasserungesättigten Bereich oberhalb der Sickerlinie sind sogar negative Wassergehalte zu verzeichnen. Der Grund hierfür liegt wohl im hohen Grobkornanteil (Korngröße > 1 cm), der für die Kalibrierversuche im Labor entfernt werden musste. 5 Zusammenfassung und Ausblick Der vorgestellte Beitrag beschäftigt sich mit Wassergehaltsmessungen mittels Spatial-TDR in stark verlustbehafteten Materialien. Um die Auswertung von TDR-Messungen in derartigen Materialien zu verbessern, wurden Sensorschalter entwickelt, mit deren Hilfe es möglich ist, die elektrischen Randbedingungen an Sensoren aus Flachbandkabeln gezielt zu variieren. Die Bestimmung der Laufzeit ist durch diese Modifikation mit Hilfe einfacher Signalanalyseverfahren zu bewerkstelligen. Ein Deichmodell aus Recyclingmaterialien (Müllverbrennungsschlacke und Bauschutt) wurde mit einem Messsystem aus modifizierten Kabelsensoren instrumentiert und Feuchtemessungen während eines Einstauversuches wurden durchgeführt. Zu Kalibrierungszwecken durchgeführte Laboruntersuchungen haben gezeigt, dass beide Recyclingmaterialien mit zunehmendem Wassergehalt hohe elektrische Leitfähigkeiten entwickeln. Entsprechend weichen die ermittelten Dielektrizitätszahlen mit zunehmender Wasseraufnahme von der Standard-Umrechnungskurve nach Topp [8] ab. Trotz dieser besonderen Eigenschaft beider Materialien ist es zumindest für die Müllverbrennungsschlacke gelungen, mit dem Feuchtemesssystem durchaus realistische Ergebnisse am Deichmodell zu ermitteln. Der Bauschutt hingegen wies aufgrund des hohen Grobkornanteils teilweise erhebliche Abweichungen der Feuchtemessungen auf. Die Feuchtemessungen am Deichmodell haben somit einige bislang noch nicht untersuchte Aspekte in Zusammenhang mit Spatial-TDR-Messungen in verlustbehafteten Materialien und in Haufwerken mit hohem Grobkornanteil ergeben. Im Einzelnen handelt es sich hierbei um die Untersuchung von elektrischen und dielektrischen Eigenschaften von verlustbehafteten Materialien speziell hinsichtlich ihres Frequenzverhaltens, die Weiterentwicklung von Kalibrierungsmethoden speziell für verlustbehaftete Materialien und für Haufwerke mit einem hohen Grobkornanteil, die Entwicklung von neuen Mischungsregeln insbesondere für verlustbehaftete Materialien und die Ermittlung der Genauigkeit von Spatial-TDR- Messungen speziell vor dem Hintergrund der hier vorgestellten Zusammenhänge. Die Untersuchung dieser Fragestellungen ist eine Aufgabe, die innerhalb der Forschergruppe Feuchtemesstechnik SMG (Soil Moisture Group) der Universität Karlsruhe interdisziplinär wahrgenommen wird. Danksagung Die Untersuchungen am Deichmodell hinsichtlich der Eignung von Recyclingmaterialien für den Deichbau wurden von den Instituten für Wasserbau und Wasserwirtschaft, Fachgebiet Wasserbau der Universität Darmstadt und des Instituts für Straßen- und Eisenbahnwesen der Universität Karlsruhe durchgeführt. Die Autoren bedanken sich bei beiden Institutionen für die Genehmigung zur Veröffentlichung dieser Ergebnisse. Literatur [1] S. Schlaeger: A fast TDR-inversion technique for the reconstruction of spatial soil moisture content. Hydrol. Earth Sys. Sci. 9, 2005, [2] A. Scheuermann, S. Schlaeger, J. Brauns, C. Hübner, A. Brandelik: Bestimmung von Feuchteprofilen mittels TDR während eines Einstauversuches an einem naturgemäßen Deichmodell. tm Technisches Messen 1, 2002, [3] R. Becker: Spatial time domain reflectometry for monitoring transient soil moisture profiles. Mitteilungen des Instituts für Wasser und Gewässerentwicklung der Universität Karlsruhe, Heft 228, [4] H. Wörsching, R. Becker, S. Schlaeger, A. Bieberstein, P. Kudella: Spatial-TDR moisture measurement in a large scale levee model of loamy soil material. In: Proc. TDR 2006: 3rd International

8 315 Symposium and Workshop on Time Domain Reflectometry for Innovative Soils Applications, Sep. 2006, Purdue University, West Lafayette, USA. [5] R. Becker, A. Bieberstein, C. Hübner, R. Nüesch, W. Schädel, A. Scheuermann, S. Schlaeger, R. Schuhmann: Nondestructive in-situ and online measurements of soil-physical parameters. In: 12 th Panamerican Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering and 39 th U.S. Rock Mechanics Symposium, Cambridge, Massachusetts, USA, June 22 26, 2003, [6] C. Hübner: Enwicklung hochfrequenter Messverfahren zur Boden- und Schneefeuchtebestimmung. Forschungszentrum Karlsruhe, Wissenschaftliche Berichte 6329, [7] S. Schlaeger: Inversion von TDR-Messungen zur Rekonstruktion räumlich verteilter bodenphysikalischer Parameter. Mitteilungen des Instituts für Bodenmechanik und Felsmechanik der Universität Karlsruhe, Heft 156, [8] G. C. Topp, J. L. Davis, A. P. Annan: Electromagnetic determination of soil water content: measurement in coaxial transmission lines. Water Resour. Res. 16, 1980, Dr.-Ing. Alexander Scheuermann ist Sprecher der Forschungsarbeitsgruppe Bodenfeuchtedynamik und Messtechnik am Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik der Universität Karlsruhe (TH). Adresse: Universität Karlsruhe (TH), Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik, Engler-Bunte-Ring 14, Karlsruhe, Dr.-Ing. Andreas Bieberstein ist Sprecher der Forschungsarbeitsgruppe Erddammbau und Deponiebau am Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik der Universität Karlsruhe (TH). Adresse: Universität Karlsruhe (TH), Institut für Bodenmechanik und Felsmechanik, Engler-Bunte-Ring 14, Karlsruhe, Dr.-Ing. Stefan Schlaeger gründetet nach dem Studium der Technomathematik und Promotion an der Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen ein Ingenieurbüro im Bereich der mathematischen und messtechnischen Dienstleistungen. Schwerpunkte sind Innovative Verfahren zur Feuchtemessung sowie die kundenspezifische Entwicklung von Mess-, Steuerungsund Auswertesoftware. Adresse: SCHLAEGER mathematical solutions & engineering, Lammbergweg 23, Horn-Bad Meinberg, Dr.-Ing. Rolf Becker beschäftigte sich in seiner Dissertation mit der Verbesserung und Anwendung von Messmethoden zur ortsaufgelösten Feuchtebestimmung und ist Entwicklungsleiter bei IMKO Micromodultechnik GmbH. Adresse: IMKO Micromodultechnik GmbH, Im Stöck 2, Ettlingen, Alle Autoren sind Mitglieder der Forschergruppe Feuchtemesstechnik (Soil Moisture Group SMG) der Universität Karlsruhe (TH).