Sustainicum Collection

Consus Qëllimi i projektit është të krijojë një rrjet rajonal shkencor-shoqëror për risitë e qëndrueshmërisë në Shqipëri e Kosovë me qëllim forcimin e lidhjes dhe bashkëpunimit të institucioneve në fushën e arsimit të lartë, kërkimit dhe praktikës.
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Resource facts

  • 5 bis 10 Studierende
  • Bis zu 3 Vorlesungseinheiten
  • Internet Verbindung erforderlich
  • English, German

Beschreibung
(als PDF)

Implementierung

Zusätzliche Anhänge

Bodenwasserbewegung(Resource ID: 122)

Dieser Baustein soll Grundlagenwissen über die Wasserbewegung im Boden vermitteln und veranschaulichen. Anhand eines 2-Schicht-Bodenmodells aus Plexiglas kann die Bodenwasserbewegung in der LV gezeigt werden. Alternativ oder als Ergänzung zum Versuch steht eine Auswahl an Videos von verschiedenen Versuchsaufzeichnungen zur Verfügung. Eine Simulation der Bodenwasserbewegung kann mit dem Programm HYDRUS erfolgen. In einer abschließenden Diskussion sollten offene Fragen besprochen und der Bezug zur Nachhaltigkeit herausgearbeitet werden. Der Baustein ermöglicht den Studierenden, die Wasserbewegung im Boden tatsächlich zu sehen und ggf. am Computer nachzubilden. Dadurch können Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen Boden und Wasserkreislauf sowie die entsprechenden theoretischen Grundlagen leichter erfasst und vertieft werden.

AutorInnen:
Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Willibald Loiskandl, Dipl.-Ing. Isabella Schalko, Dipl.-Hydrol. Dr.nat.techn. Gerlinde Scholl, Dipl.-Ing. Alexandra Strauss-Sieberth

Grundidee des Bausteins

Dieser Baustein soll Grundlagenwissen über die Wasserbewegung im Boden vermitteln und veranschaulichen.

Folgende Elemente sind Teil dieses Bausteins:

  • zwei baugleiche 2-Schicht-Bodenmodelle aus Plexiglas (Benutzung auf Anfrage), inkl. Modellbeschreibung und Anleitung
  • sechs Filme zum 2-Schicht-Bodenmodell (Grundmodell und zwei Variationen jeweils in normaler und achtfacher Geschwindigkeit)
  • optional: Simulation der Bodenwasserbewegung mit dem Programm HYDRUS
    Beispiele sind als Videodateien (Flow Animation) im Begleitmaterial enthalten.
  • Begleitmaterial: Präsentationsunterlagen und Implementierungs­vorschrift

Beschreibung des Bausteins

2-Schicht-Bodenmodell

Zwei baugleiche 2-Schicht-Bodenmodelle aus Plexiglas wurden angefertigt.

Grundmodell:

Eine der beiden Kammern des Versuchsgefäßes wird mit Feinsand und die andere mit Grobsand gefüllt.

Variationen des Grundmodells:

Schichtabfolge variieren (beliebige Schichten aus Sanden unterschiedlicher Korngrößen); Beigabe von Bodenzuschlagstoffen; Einbringung von weiteren Trennwänden; Position der Wasserzufuhr variieren.

IHLW-Bodenmodell

Lehrfilme

Zur Verfügung stehen sechs Filme (Versuchsdurchführung mit Grundmodell und zwei Variationen jeweils in normaler und achtfacher Geschwindigkeit). Diese können als Ergänzung oder Ersatz zur Versuchsdurchführung gezeigt werden.

HYDRUS

Die Simulation der Bodenwasserbewegung mit dem Programm HYDRUS rundet den Baustein ab. Beispiele sind als Videodateien (Flow Animation) im Begleitmaterial enthalten. Auf Anfrage kann die Simulation der Bodenwasserbewegung mit dem Programm HYDRUS am IHLW durchgeführt werden.

Begleitmaterial

  • ausgearbeitete Präsentationsunterlagen (verfügbar als PowerPoint-Präsentation und pdf-Datei) für die/ den Vortragende/n
  • Implementierungsvorschrift zur Verwendung des Bausteins in der LV

Einsatz in der Lehre

Die Verwendung dieses Bausteins kann individuell an die Lehrveranstaltung angepasst werden und wird in der Implementierungsvorschrift genauer erläutert.

Folgender Ablauf wird empfohlen (vgl. Präsentationsunterlagen):

  1. Fachinput zum Bodenwasser und der Bodenwasserbewegung
  2. Vorstellung des 2-Schicht-Bodenmodells, inkl. Bilderserie
  3. Versuchsdurchführung bzw. Filmvorführung
  4. optional: Simulation mit HYDRUS in Kleingruppen
    Computer mit den notwendigen Software-Lizenzen für HYDRUS sind im Seminarraum des IHLW auf Anfrage nutzbar.
  5. Nachbesprechung und Diskussion

Gewünschter Aha-Effekt

Der Baustein ermöglicht den Studierenden, die Wasserbewegung im Boden tatsächlich zu sehen. Dadurch können Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen Boden- und Wasserkreislauf leichter erfasst werden. Die Bedeutung des Bodenwasserhaushalts im globalen Wasserhaushalt wird deutlich.

Anmerkung:
Bitte beachten Sie, dass die Bereitstellung einer englischen Übersetzung dieses Bausteins ein Service des Sustainicum-Teams ist. Bisher wurde die englische Version nicht von den AutorInnen überprüft.

Kontaktdaten für die Ausleihung von Geräten
Sekretariat des IHLW:
+43-1-47654-5450;
E-Mail: ihlw-office(at)boku.ac.at
Lernziele
- Wissenserwerb (Wasserbewegung im Boden, Potenzialtheorie)
- Erfassung der Zusammenhänge und Wechselwirkungen zwischen Boden- und Wasserkreislauf
Bezug zur Nachhaltigkeit
Nach Gusev & Novak (2007) ist Bodenwasser…
• das aktivste Bindeglied im kontinentalen Wasseraustausch,
• ein Element des globalen Klimasystems,
• der wichtigste Faktor für die Existenz und Entwicklung der Pflanzenbedeckung und
• entscheidend für den Stofftransport und die Stoffumsetzung im Boden.

Wasser im Boden unterliegt nicht nur der Schwerkraft, sondern auch der Kapillarkraft, die eine Bewegung des Wassers entgegen der Schwerkraft ermöglicht. Der Energiezustand des Bodens wurde von der Internationalen Bodenkundlichen Gesellschaft in Form von verschiedenen Energieinhalten (Potenziale) definiert (IBG Bulletin Nr. 49, 1976). Der Einfluss des Energiezustands kann anhand einfacher Modelle gezeigt werden. Da die Bewegung von Bodenwasser in der ungesättigten Zone ein äußerst komplexes Thema ist, kann die anschauliche Darstellung anhand eines physikalischen Modells zum besseren Verständnis der Thematik beitragen.
Vorausgesetztes Wissen
Benötigt kein spezielles Vorwissen
Vorbereitungsaufwand
Hoch
Zugang
Free
Gefördert von
Gefördert vom österreichischen Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung im Rahmen der Ausschreibung "Projekt MINT-Massenfächer (2011/12)

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Autor

Univ.Prof. Dipl.-Ing. Dr.nat.techn. Willibald Loiskandl
Dipl.-Ing. Isabella Schalko
Dipl.-Hydrol. Dr.nat.techn. Gerlinde Scholl
Dipl.-Ing. Alexandra Strauss-Sieberth

Kontakt

Alexandra Strauss-Sieberth
alexandra.strauss-sieberth(at)boku.ac.at
This teaching resource is allocated to following University:
BOKU - University of Natural Resources and Life Sciences Vienna
Institution:
Institute for Hydraulics and Rural Water Management
Datum:

Lizenz

Creative Commons
BY-NC

Werkzeuge und Methoden

  • Simulation
  • Schriftliches Material, Präsentationsunterlage(n)
  • Video
  • Simulation
  • formteaching_experiment