Wenn die poröse Platte mit Erdpartikeln verunreinigt ist, ändert sich ihre Leitfähigkeit. Wie kann ich das beheben?
Normalerweise können Sie sie mit klarem Wasser von unten nach oben abspülen, um die Schmutzpartikel loszuwerden. Wenn die poröse Platte verschmutzt ist, versuchen Sie, sie unter Wasser mit einer Bürste oder im Exsikkator unter Vakuum zu reinigen. Wenn dies nicht hilft, empfehlen wir, die Platte auszutauschen, um unerwünschte Leitfähigkeitsänderungen zu beseitigen.
Ist es am besten, die gesättigte Leitfähigkeit im Feld zu messen, da diese das gesamte Porensystem eines Bodens abdeckt? Wie kann eine kleine Probe die Bedingungen im Feld repräsentieren?
Es stimmt zwar, dass Felddaten immer besser sind, aber viele Forscher messen die gesättigte hydraulische Leitfähigkeit (Ks) immer noch mit Kernproben im Labor. Um sicherzustellen, dass die Messungen mit kleinen Proben repräsentativ für die Bedingungen vor Ort sind, sind mehrere Wiederholungen erforderlich, die offene Pfade ausschließen. Wir empfehlen, fünf Wiederholungen zu verwenden, um die Ergebnisse Gegenüberstellung . Wenn eine oder zwei Proben viel höhere Ks-Werte als die anderen aufweisen, lassen Sie diese Proben bei der Berechnung des endgültigen Durchschnitts aus. Nehmen Sie stattdessen den Durchschnitt der Messwerte mit den niedrigeren Werten. Die hohen Leitfähigkeitsdaten können von offenen Pfaden (Poren) herrühren, die beim Schneiden einer Kernprobe entstehen, aber im Feld mehr oder weniger passiv sind.
Warum stimmt die angepasste Fallkopfkurve nicht mit meinen Daten überein?
Dafür kann es eine Vielzahl von Gründen geben:
1. Wenn Ihre Probe nicht richtig montiert ist, ist der Sockel möglicherweise nicht dicht verschlossen. In diesem Fall nähert sich der Wasserdruck am Ende nicht dem Wert von null hPa, sondern tendiert zu einem negativen Wert. Um dieses Problem zu beheben, stellen Sie sicher, dass Ihre Probe wieder ordnungsgemäß montiert wird. HINWEIS: In den frühen Versionen von KSAT wurde eine Bodenplatte verwendet, die manchmal keine dichte Verbindung zur Probe herstellte, insbesondere wenn die Stahlzylinder verkratzt oder verschmutzt waren. Die Platten wurden im Sommer 2015 durch neue Platten mit einer weichen Gummidichtung ersetzt. Nur diese neuen Platten sollten verwendet werden, um eine dichte Verbindung zwischen der Probe und der Kuppel zu gewährleisten.
2. In some soils, particularly soils with a loamy texture, almost all water passes through a very small part of the soil sample (for instance, through macropores). Water flow in these macropores becomes turbulent if the pressure gradient becomes too large. In that case, the water flow is no longer proportional to the pressure gradient, and consequently the change of the hydraulic head with time is not exponential, invalidating Darcy’s law. KSAT is a precision measurement device which shows you this by a misfit of the exponential function: the fitted function will be less curved than the data. Also, you will notice in such a case that the calculated conductivity becomes larger as the size of the pressure head decreases. Under very small gradients, flow might still be laminar. To remedy this, repeat your measurement with a small gradient (for instance, an initial pressure head < 5 cm).
3. Böden sind empfindliche, poröse Systeme, und ihre Durchlässigkeit kann sich während des Messvorgangs ändern. Dafür gibt es verschiedene Gründe und Richtungen:
Wenn die Strömung hauptsächlich durch Makroporen erfolgt, könnten diese während des Messvorgangs erodieren und die Leitfähigkeit erhöhen. Dies führt zu einem ähnlichen Ergebnis wie im vorherigen Fall, mit dem Unterschied, dass der Effekt (Erhöhung der Leitfähigkeit) dauerhaft ist.
Aufgrund der bevorzugten Strömung durch Makroporen können diese durch Sedimentpartikel verschlossen werden. In diesem Fall nimmt die Leitfähigkeit während des Messvorgangs ab. Sie sehen dies wiederum an einer scheinbaren Fehlanpassung der Exponentialfunktion, aber in diesem Fall ist die angepasste Exponentialkurve stärker gekrümmt als die Daten.
4. Der Offset Ihres Druckaufnehmers ist möglicherweise nicht gleich Null. Der Grund dafür kann sein, dass Sie eine Temperaturdrift haben (wenn nicht alle Komponenten der Messung, d.h. KSAT, die verwendete Flüssigkeit und die Bodenproben bei derselben Temperatur equilibriert wurden). Um dieses Problem zu lösen, bringen Sie alle Komponenten auf die gleiche Temperatur und führen Sie die Offset-Neukalibrierung vor der Messung durch.
Warum sinkt der Wasserstand in der Bürette nicht auf Null, sondern bleibt auf einem positiven Wert?
Möglicherweise haben Sie Luft in der Rohrverbindung zwischen der Bürette und dem Schlauch. Um diese zu entfernen, füllen Sie die Bürette bis zu einer Höhe von 20 cm mit Wasser und öffnen Sie dann schnell das Ventil zur offenen Kuppel. Das Wasser wird durch das Rohr schießen und die vorhandene Luft mit sich ziehen.
Die automatische Erkennung des Beginns der Messung funktioniert nicht. Woran liegt das, und was kann ich tun?
KSAT erkennt automatisch den Beginn einer Messung durch einen positiven Drucksprung im Signal. Es gibt einige mögliche Gründe und koordinierte Lösungen, warum die automatische Erkennung nicht funktioniert:
1. Die Öffnung des Ventils ist zu langsam. Wenn dies der Fall ist, erfolgt der Druckanstieg zu langsam und wird nicht erkannt. Um dieses Problem zu lösen, öffnen Sie das Ventil mit einer raschen Drehung des Hebels.
2. Der Druckmessumformer reagiert möglicherweise aufgrund von Ablagerungen oder Sedimentation nicht sofort. Reinigen Sie in diesem Fall die KSAT.
3. Der Druckmessumformer ist defekt. Senden Sie in diesem Fall die KSAT an METER.
*IN JEDEM FALL: Sie können Ihre Messung IMMER manuell starten, indem Sie die Taste "Manuell neu starten" drücken. Diese Lösung bietet sich auch an, wenn Sie eine KSAT Messung "während des Laufs" starten möchten - zum Beispiel, wenn die Ventilverbindung zur Bürette bereits geöffnet ist (absichtlich oder versehentlich), wenn Sie Ihre Messung starten möchten.
Welche Flüssigkeit sollte ich für meine Experimente verwenden?
Verwenden Sie kein destilliertes Wasser! In sandigen Böden ist die ionische Zusammensetzung des Wassers nicht von großer Bedeutung, aber in fein strukturierten Böden wird die Breite der elektrischen Doppelschicht stark von der Ionenstärke und der ionischen Zusammensetzung des Wassers beeinflusst. Darüber hinaus kann die Verwendung von Wasser mit einwertigen Anionen aus destilliertem Wasser die Probe dispergieren und so ihre gesättigte Leitfähigkeit verringern. Im Allgemeinen wird empfohlen, Wasser mit einer ähnlichen ionischen Zusammensetzung wie der zu untersuchende Boden zu verwenden. In der Praxis wird in den meisten Fällen normales Leitungswasser verwendet, und es ist gut, wenn Sie die Ionenstärke angeben können. Für einige Untersuchungen, insbesondere bei Böden, die eine Dispersion erfahren können, ist es empfehlenswert, eine Elektrolytlösung mit zweiwertigen Kationen zu verwenden, z.B. eine 0,01 molare Lösung mit Kalzium als Kation. Verwenden Sie IMMER Wasser mit der gleichen Temperatur wie die Laborumgebung, in der Sie die Messungen durchführen.
Das Wasser, das aus dem Auspuffrohr austritt, ist nicht klar. Ist das ein Problem?
Stopp! Der von Ihnen verwendete Druckkopf ist zu hoch für Ihre Probe, was zu Erosion führt und Ihre Probe zerstört. Der Druckwandler Ihres Geräts ist präzise genug, um mit minimalen Druckköpfen zu arbeiten. Stellen Sie den Druckkopf auf einen Wert zwischen 2 und 5 cm ein. Außerdem erhalten Sie in der Regel die besten Ergebnisse mit kleinen Druckköpfen.
Es passiert nichts, wenn ich das Anschlussventil öffne. Ist meine Probe undurchlässig?
KSAT kann auch extrem kleine Perkolationsraten aufzeichnen. Wenn Sie für die Abtastrate "Auto" gewählt haben, wird ein Datenpunkt nur dann angezeigt, wenn eine minimale Druckdifferenz aufgezeichnet wird (Standard ist 0,1 cm). Sie können Folgendes tun, um mehr Punkte zu sehen:
1. Wählen Sie eine kleinere Mindestdruckdifferenz (bis zu 0,01 cm).
2. Wählen Sie ein konstantes Zeitintervall anstelle des automatischen Modus.
3. Erhöhen Sie die anfängliche Druckhöhe. Wir empfehlen immer, die Messungen mit einer Druckdifferenz von nicht mehr als etwa 5 cm zu beginnen, um das Risiko zu minimieren, dass die Probe während der Messung erodiert oder zerstört wird. Wenn Ihre Probe jedoch offensichtlich stabil ist, können Sie den Druck auf bis zu 20 cm erhöhen.
4. Wenn die Leitfähigkeiten so niedrig sind, dass selbst Messungen mit 20 cm anfänglicher Druckdifferenz extrem langsam erscheinen, verwenden Sie den Bürettenverlängerungsmodus für Ihre Messung, um die Messung nochmals um den Faktor 50 zu beschleunigen. Füllen Sie dazu die Bürette vollständig bis zum oberen Ende des Rohrs, auf dem das Rohr mit konstanter Druckhöhe liegt. Das KSAT erkennt automatisch, dass das Wasser aus dem schmalen Rohr und nicht aus der breiten Bürette kommt, und berechnet den richtigen Leitfähigkeitswert.
Muss ich warten, bis die festgelegte Messzeit erreicht ist?
Sie können die Messung beenden, bevor die festgelegte Messzeit erreicht ist, wenn die folgenden Parameter erfüllt sind:
die Anpassungskurve passt sich den Messwerten an
r² ist hoch genug (nahe 1)
es wurden bereits genügend Messwerte erfasst (> 10)
der Ks-Wert ist konstant
Ich kann keine Leitfähigkeiten messen, weil das gesamte Wasser durch die Probe fließt, bevor die automatische Messung überhaupt beginnt.
Die Obergrenze des Bereichs der messbaren Leitfähigkeiten mit KSAT liegt bei etwa 5000 cm/d. In diesem Fall durchläuft der anfängliche Wasserstand die Probe in etwa 5 Sekunden, was nahe an der zeitlichen Auflösung der Datenerfassung von KSAT liegt. Um dieses Messproblem zu lösen, können Sie die Schaltfläche "Messung neu starten" verwenden, um die Datenaufzeichnung unmittelbar nach dem Öffnen des Ventils manuell einzuleiten. Dadurch kann die Aufzeichnung der ersten Daten etwas beschleunigt werden.
Warum stimmt die angepasste Fallkopfkurve nicht mit meinen KSAT Daten überein?
Dafür kann es eine Vielzahl von Gründen geben:
1. Wenn Ihre Probe nicht richtig befestigt ist, ist sie möglicherweise an der Basis nicht dicht. In diesem Fall nähert sich der Wasserdruck am Ende nicht dem Wert von null hPa, sondern tendiert zu einem negativen Wert.
Lösung: Montieren Sie die Probe wieder richtig.
HINWEIS: In den frühen Versionen von KSAT wurde eine Bodenplatte verwendet, die manchmal keine dichte Verbindung zur Probe herstellte, insbesondere wenn die Stahlzylinder verkratzt oder verschmutzt waren. Die Platte wurde im Sommer 2015 durch eine neue Platte mit einer weichen Gummidichtung ersetzt. Nur diese aktualisierte Platte sollte verwendet werden, um eine dichte Verbindung zwischen Probe und Kuppel zu gewährleisten.
2. Bei einigen Böden, insbesondere bei lehmiger Textur, fließt fast das gesamte Wasser durch einen sehr kleinen Teil der Bodenprobe (d.h. durch Makroporen). Der Wasserfluss in diesen Makroporen wird turbulent, wenn der Druckgradient zu groß wird. Wenn dies der Fall ist, ist der Wasserfluss nicht mehr proportional zum Druckgradienten. Folglich ist die Änderung der hydraulischen Fallhöhe mit der Zeit nicht exponentiell und das Darcy'sche Gesetz ist nicht gültig. Wenn dies der Fall ist, passt die Exponentialfunktion nicht zu den Daten: Die angepasste Funktion ist weniger gekrümmt als die experimentellen Ergebnisse. Außerdem werden Sie in solchen Fällen feststellen, dass die kleineren Druckhöhen eine größere berechnete Leitfähigkeit ergeben.
Solution: Under very small gradients, flow still might be laminar. So, repeat the measurement with a small gradient (i.e., an initial pressure head < 5 cm).
3. Böden sind empfindliche poröse Systeme, und ihre Durchlässigkeit kann sich während des Messvorgangs ändern. Hierfür gibt es verschiedene Gründe:
a. Wenn die Strömung hauptsächlich durch Makroporen erfolgt, könnten diese während des Messvorgangs erodieren (d.h. die Leitfähigkeit steigt). Dies führt zu einem ähnlichen Ergebnis wie #2, allerdings ist der Effekt (steigende Leitfähigkeit) von Dauer.
b. Aufgrund der bevorzugten Strömung können Makroporen durch Sedimentpartikel verschlossen werden. In diesem Fall nimmt die Leitfähigkeit während des Messvorgangs ab. Dies wird durch eine scheinbare Fehlanpassung der Exponentialfunktion angezeigt, aber in diesem Fall ist die angepasste Exponentialkurve stärker gekrümmt als die Daten.
4. Der Offset Ihres Druckaufnehmers ist möglicherweise nicht gleich Null. Sie haben möglicherweise eine Temperaturdrift, wenn alle Komponenten der Messung (d.h. KSAT, die verwendete Flüssigkeit und die Bodenproben) nicht bei derselben Temperatur ausgeglichen wurden.
Lösung: Bringen Sie alle Komponenten auf die gleiche Temperatur und führen Sie die Offset-Neukalibrierung vor der Messung durch.
Es ist am besten, die gesättigte hydraulische Leitfähigkeit im Feld zu messen, da diese das gesamte Porensystem eines Bodens abdeckt. Wie können Sie Ks (Kt) nur mit einem Bodenkern messen?
Viele Forschungseinrichtungen messen Ks (Kf) immer noch mit Proben, aber Felddaten sind immer besser. Wenn Sie einen Bodenkern verwenden, benötigen Sie fünf Wiederholungen, um sicherzustellen, dass offene Pfade das Ergebnis nicht verfälschen. Gegenüberstellung die Ergebnisse. Wenn ein oder zwei Ergebnisse viel höhere Ks-Werte aufweisen, bilden Sie nicht den Durchschnitt, sondern nur den Durchschnitt der Messwerte mit den niedrigeren Werten. Die hohen Leitfähigkeitsdaten können von offenen Pfaden (Poren) herrühren, die an der Ober- und Unterseite des Bodenkerns angeschnitten wurden, die aber im Feld mehr oder weniger passiv sind.
Wie berechnet KSAT die Temperaturkorrektur, um die gesättigte Leitfähigkeit bei der angegebenen Referenztemperatur zu erhalten?
KSAT nutzt die Temperaturabhängigkeit der Viskosität von Wasser, um die Referenzleitfähigkeit (bei der von Ihnen angegebenen Referenztemperatur) aus dem gemessenen Wert (bei der gemessenen Betriebstemperatur) neu zu berechnen. Einzelheiten dazu finden Sie auf Seite 11 der Bedienungsanleitung KSAT (als pdf-Datei über das Menü Hilfe in der Software KSAT verfügbar).
Bedeutet gesättigt, dass alle Bodenporen mit Wasser gefüllt sind?
Nein! Aber das ist auch in der Praxis nicht der Fall.
Ich kann keine Leitfähigkeiten messen, weil das gesamte Wasser durch die Probe fließt, bevor die automatische Messung überhaupt beginnt.
Die Obergrenze des Bereichs der messbaren Leitfähigkeiten mit KSAT liegt bei etwa 10000cm/d. In diesem Fall durchläuft der anfängliche Wasserstand die Probe in etwa 5 Sekunden, was nahe an der zeitlichen Auflösung der Datenerfassung von KSAT liegt. Sie können versuchen, die Datenaufzeichnung unmittelbar nach dem Öffnen des Ventils mit der Schaltfläche Messung neu starten manuell zu initiieren. Dies kann die Aufzeichnung des ersten Datenpunkts etwas beschleunigen und dazu beitragen, die obere Messgrenze etwas höher zu setzen.
Wann ist meine Messung beendet?
Ihre Messung wird automatisch beendet, wenn entweder eine minimale Gesamtdruckhöhe (Parameter H_end_abs) oder eine minimale relative Druckhöhe (Parameter H_end_rel) erreicht wird, die sich auf die anfängliche Druckhöhe bezieht. Die Standardeinstellung ist, dass das Wasser versickert, bis der Pegel auf 25 % des Ausgangswertes sinkt. Sie können diese Einstellung im Parametermenü ändern. Die Standardwerte sind sehr konservativ. Oft können die Messungen viel früher gestoppt werden. Sie können dies jederzeit tun, indem Sie auf Messung stoppen drücken. Als Faustregel gilt, dass die Messung gestoppt werden kann:
a) wenn die berechnete Leitfähigkeit einen stabilen Wert annimmt. Das bedeutet, dass eine ausreichende Anzahl von Messdaten aufgezeichnet wurde (> 10) und dass das Signal einen klaren Trend aufweist, und
b) wenn r² hoch genug ist (r² > 0,999).
Bei Proben mit geringer Permeabilität reicht normalerweise ein Abfall um 1 cm Druckhöhe aus, um die Messung zu beenden. Eine Probe mit einer Leitfähigkeit von 2 cm/d benötigt beispielsweise etwa 8 Stunden, um 0,25 der ursprünglichen Druckhöhe zu erreichen. In der Praxis können Sie mit einer anfänglichen Druckhöhe von 20 cm beginnen und die Messung bei Erreichen von 19,5 cm stoppen (entweder manuell oder durch Einstellung von H_end_rel = 0,975), was nach etwa 15 Minuten geschieht.
Kann ich meine Daten extern visualisieren?
Ja. Alle Ihre Daten und alle Parameter werden in eine ASCII-Datei im csv-Format geschrieben. Sie können diese Daten verwenden, um die Messung und die angepasste Kurve mit Ihrer eigenen Visualisierungssoftware neu zu visualisieren.