Se la piastra porosa è contaminata da particelle di terreno, la sua conduttività cambia. Come posso risolvere il problema?
Di solito si può sciacquare con acqua pulita dal basso verso l'alto per eliminare le particelle di terra. Se la piastra porosa è sporca, provare a pulirla sotto l'acqua con una spazzola o nell'essiccatore sotto vuoto. Se ciò non bastasse, si consiglia di sostituire la piastra per eliminare le variazioni indesiderate di conduttività.
È meglio misurare la conducibilità satura in campo, poiché questa copre l'intero sistema di pori di un terreno? Come può un piccolo campione rappresentare le condizioni del campo?
È vero che i dati sul campo sono sempre migliori, ma molti ricercatori misurano ancora la conducibilità idraulica satura (Ks) usando campioni di carota in laboratorio. Per garantire che le misurazioni effettuate con campioni di piccole dimensioni siano rappresentative delle condizioni del campo, è necessario disporre di più repliche che eliminino i percorsi aperti. Si consiglia di utilizzare cinque repliche per confrontare i risultati. Se uno o due hanno risultati di Ks molto più alti degli altri, lasciate questi campioni fuori dalla media finale. Si consideri invece la media delle letture con livelli più bassi. I dati di conducibilità elevati possono derivare da percorsi aperti (pori), che sono il risultato del taglio di un campione di carota, ma che sono più o meno passivi sul campo.
Perché la curva di caduta adattata non corrisponde ai miei dati?
Le ragioni possono essere molteplici:
1. Se il campione non è montato correttamente, la base potrebbe non essere ben sigillata. In questo caso, la pressione dell'acqua non si avvicina al valore di zero hPa alla fine, ma tende a raggiungere un valore negativo. Per risolvere questo problema, assicurarsi che il campione sia rimontato correttamente. NOTA: Nelle prime versioni di KSAT, veniva utilizzata una piastra di fondo che a volte non riusciva a garantire una connessione ermetica al campione, in particolare se i cilindri di acciaio erano graffiati o sporchi. Nell'estate del 2015 le piastre sono state sostituite da nuove piastre con una guarnizione in gomma morbida. Per garantire una connessione ermetica tra il campione e la cupola, è necessario utilizzare solo queste nuove piastre.
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. I terreni sono sistemi fragili e porosi e la loro permeabilità può cambiare durante il processo di misurazione. Le cause sono diverse:
Se il flusso avviene principalmente attraverso i macropori, questi potrebbero erodersi durante il processo di misurazione, aumentando la conduttività. Il risultato sarà simile al caso precedente, con la differenza che l'effetto (aumento della conduttività) è duraturo.
A causa del flusso preferenziale attraverso i macropori, questi possono essere sigillati da particelle di sedimento. In questo caso, la conducibilità diminuirà durante il processo di misurazione. Questo si nota ancora una volta da un apparente disadattamento della funzione esponenziale, ma in questo caso la curva esponenziale adattata sarà più curva dei dati.
4. L'offset del trasduttore di pressione potrebbe non essere uguale a zero. Il motivo può essere una deriva termica (se non tutti i componenti della misura, cioè KSAT, il liquido usato e i campioni di terreno sono stati equilibrati alla stessa temperatura). Per risolvere questo problema, equilibrare tutti i componenti alla stessa temperatura ed eseguire la ricalibrazione dell'offset prima della misurazione.
Perché il livello dell'acqua nella buretta non scende a zero, ma rimane a un valore positivo?
È possibile che vi sia aria nel tubo di collegamento tra la buretta e il tubo. Per rimuoverla, riempire d'acqua la buretta fino a 20 cm di altezza e aprire rapidamente la valvola della cupola aperta. L'acqua scatterà attraverso il tubo e trascinerà con sé l'aria presente.
Il rilevamento automatico dell'inizio della misurazione non funziona. Qual è il motivo e cosa posso fare?
KSAT rileva automaticamente l'inizio di una misurazione attraverso un salto di pressione positivo nel segnale. Esistono alcuni possibili motivi e soluzioni di coordinamento per cui il rilevamento automatico non funziona:
1. L'apertura della valvola è troppo lenta. In questo caso, l'aumento della pressione sarà troppo graduale e non verrà riconosciuto. Per risolvere questo problema, aprire la valvola con una rapida rotazione della leva.
2. Il trasduttore di pressione potrebbe non reagire istantaneamente a causa di stratificazioni o sedimentazioni. In tal caso, pulire il sito KSAT.
3. Il trasduttore di pressione è difettoso. In questo caso, inviare KSAT a METER.
*In ogni caso, è SEMPRE possibile avviare manualmente la misurazione premendo il pulsante "Riavvia manualmente". Questa soluzione è adatta anche se si desidera avviare una misurazione KSAT "in corsa", ad esempio se la valvola di collegamento alla buretta è già aperta (intenzionalmente o accidentalmente) quando si desidera avviare la misurazione.
Quale fluido devo usare per i miei esperimenti?
Non utilizzare acqua distillata! Nei terreni sabbiosi, la composizione ionica dell'acqua non ha grandi conseguenze, ma nei terreni a tessitura fine, l'ampiezza del doppio strato elettrico sarà notevolmente influenzata dalla forza ionica e dalla composizione ionica dell'acqua. Inoltre, l'uso di acqua con anioni monovalenti dell'acqua distillata può disperdere il campione, riducendo così la sua conduttività satura. In generale, si raccomanda di utilizzare acqua con una composizione ionica simile a quella del terreno in esame; tuttavia, conoscere la composizione ionica di un'acqua non è sempre facile. In pratica, nella maggior parte dei casi si utilizza acqua di rubinetto standard, ed è bene che sia possibile specificare la forza ionica. Per alcune indagini, in particolare con terreni che possono subire dispersioni, è consigliabile utilizzare una soluzione elettrolitica con cationi bivalenti, ad esempio una soluzione allo 0,01 molare con calcio come catione. Utilizzare SEMPRE acqua alla stessa temperatura dell'ambiente di laboratorio in cui si eseguono le misure.
L'acqua che esce dal tubo di scarico non è limpida. È un problema?
La testina di pressione applicata è troppo alta per il campione, con conseguente erosione e distruzione del campione. Il trasduttore di pressione dello strumento è sufficientemente preciso per lavorare con teste di pressione minime. Regolate la testa di pressione in modo che sia compresa tra 2 e 5 cm. Inoltre, di solito i risultati migliori si ottengono con teste di pressione piccole.
Non succede nulla quando apro la valvola di connessione. Il mio campione è impermeabile?
KSAT è in grado di registrare anche tassi di percolazione estremamente ridotti. Se si è selezionato "Auto" per la frequenza di campionamento, un punto dati verrà visualizzato solo se viene registrata una differenza minima di pressione (l'impostazione predefinita è 0,1 cm). Per visualizzare un maggior numero di punti, è possibile procedere come segue:
1. Selezionare una differenza minima di pressione (fino a 0,01 cm).
2. Selezionare un intervallo di tempo costante invece della modalità automatica.
3. Aumentare la pressione iniziale. Si consiglia sempre di iniziare le misurazioni con una differenza di pressione non superiore a circa 5 cm per ridurre al minimo il rischio di erodere o distruggere il campione durante la misurazione. Tuttavia, se il campione è ovviamente stabile, si può aumentare fino a 20 cm.
4. Se le conduttività sono così basse che anche le misure con 20 cm di differenza di pressione iniziale appaiono estremamente lente, utilizzare la modalità di estensione della buretta per accelerare nuovamente la misura di un fattore 50. A tal fine, riempire la buretta di liquido e di acqua. A tale scopo, riempire completamente la buretta fino alla sommità del tubo con il tubo a prevalenza costante. Il sistema KSAT rileverà automaticamente che l'acqua viene erogata dal tubo stretto anziché dalla buretta larga e calcolerà il valore di conducibilità corretto.
È necessario attendere il raggiungimento del tempo di misurazione definito?
È possibile interrompere la misurazione prima del raggiungimento del tempo di misurazione definito se sono soddisfatti i seguenti parametri:
la curva di adattamento si adatta ai valori di misura
r² è sufficientemente alto (vicino a 1)
Sono già stati rilevati abbastanza valori di misura (> 10)
il valore Ks è costante
Non posso misurare la conduttività perché tutta l'acqua passa attraverso il campione prima ancora che inizi la misurazione automatica.
Il limite superiore della gamma di conduttività misurabili con KSAT è di circa 5000 cm/d. In questo caso, il livello iniziale dell'acqua attraversa il campione in circa 5 secondi, un tempo prossimo alla risoluzione temporale dell'acquisizione dei dati di KSAT . Per risolvere questo problema di misurazione, è possibile utilizzare il pulsante "riavvia misura" per avviare manualmente la registrazione dei dati subito dopo l'apertura della valvola. In questo modo si può accelerare leggermente la registrazione dei primi dati.
Perché la curva di caduta adattata non corrisponde ai dati di KSAT ?
Le ragioni possono essere molteplici:
1. Se il campione non è montato correttamente, potrebbe non essere ben sigillato alla base. In questo caso, la pressione dell'acqua non si avvicinerà al valore di zero hPa alla fine, ma tenderà a raggiungere un valore negativo.
Soluzione: Rimontare correttamente il campione.
NOTA: nelle prime versioni di KSAT veniva utilizzata una piastra inferiore che a volte non riusciva a garantire una connessione ermetica al campione, in particolare se i cilindri in acciaio erano graffiati o sporchi. Nell'estate 2015 la piastra è stata sostituita da una nuova piastra con una guarnizione in gomma morbida. Per garantire una connessione salda tra il campione e la cupola, è necessario utilizzare solo questa piastra aggiornata.
2. In alcuni terreni, in particolare quelli a tessitura argillosa, quasi tutta l'acqua passa attraverso una parte molto piccola del campione di terreno (cioè attraverso i macropori). Il flusso d'acqua in questi macropori diventa turbolento se il gradiente di pressione diventa troppo grande. In questo caso, il flusso d'acqua non è più proporzionale al gradiente di pressione. Di conseguenza, la variazione della prevalenza idraulica nel tempo non è esponenziale e la legge di Darcy non è valida. In questo caso, la funzione esponenziale non si adatta ai dati: la funzione adattata sarà meno curva dei risultati sperimentali. Inoltre, in questi casi si noterà che le teste di pressione più piccole danno una conducibilità calcolata maggiore.
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. I terreni sono sistemi porosi fragili e la loro permeabilità può cambiare durante il processo di misurazione. Le ragioni sono diverse:
a. Se il flusso avviene principalmente attraverso i macropori, questi potrebbero erodersi durante il processo di misurazione (cioè, la conducibilità aumenta). Ciò porterà a un risultato simile al punto 2, ma l'effetto (aumento della conduttività) sarà duraturo.
b. A causa del flusso preferenziale, i macropori possono essere chiusi da particelle di sedimento. In questo caso, la conducibilità diminuirà durante il processo di misurazione. Ciò sarà indicato da un apparente disadattamento della funzione esponenziale, ma in questo caso la curva esponenziale adattata sarà più curva dei dati.
4. L'offset del trasduttore di pressione potrebbe non essere uguale a zero. È possibile che si verifichi una deriva di temperatura se tutti i componenti della misurazione (cioè KSAT, il liquido usato e i campioni di terreno) non sono stati equilibrati alla stessa temperatura.
Soluzione: Equilibrare tutti i componenti alla stessa temperatura ed eseguire la ricalibrazione dell'offset prima della misurazione.
La cosa migliore è misurare la conducibilità idraulica satura sul campo, poiché questa copre l'intero sistema di pori di un terreno. Come si può misurare Ks (Kt) solo con una carota di terreno?
Molti istituti di ricerca misurano ancora il Ks (Kf) con campioni, ma i dati sul campo sono sempre migliori. Se si utilizza una carota di terreno, è necessario avere cinque repliche per essere sicuri che le vie aperte non falsifichino il risultato. Confrontare i risultati. Se uno o due hanno risultati di Ks molto più alti, non fare la media di quelli, ma fare la media solo delle letture con valori più bassi. I dati di conducibilità elevati possono derivare da percorsi aperti (pori), che sono stati tagliati sulla parte superiore e inferiore della carota di terreno, ma che sono più o meno passivi sul campo.
Come fa KSAT a calcolare la correzione della temperatura per ottenere la conduttività satura alla temperatura di riferimento specificata?
KSAT utilizza la dipendenza dalla temperatura della viscosità dell'acqua per ricalcolare la conduttività di riferimento (alla temperatura di riferimento specificata) dal valore misurato (alla temperatura di funzionamento misurata). I dettagli sono specificati a pagina 11 del manuale operativo di KSAT (disponibile in formato pdf dal menu Help del software KSAT ).
Saturare significa che tutti i pori del terreno sono pieni d'acqua?
No! Ma non è così nemmeno sul campo.
Non posso misurare la conduttività perché tutta l'acqua passa attraverso il campione prima ancora che inizi la misurazione automatica.
Il limite superiore dell'intervallo di conducibilità misurabile con KSAT è di circa 10000 cm/d. In questo caso, il livello iniziale dell'acqua attraversa il campione in circa 5 secondi, un tempo vicino alla risoluzione temporale dell'acquisizione dei dati di KSAT . Si può provare a utilizzare il pulsante Riavvia misura per avviare manualmente la registrazione dei dati subito dopo l'apertura della valvola. Questo può accelerare leggermente la registrazione del primo punto di dati e contribuire a spingere il limite superiore di misura leggermente più in alto.
Quando finisce la mia misurazione?
La misurazione termina automaticamente se viene raggiunta una pressione totale minima (parametro H_end_abs) o una pressione relativa minima (parametro H_end_rel), che è correlata alla pressione iniziale. L'impostazione predefinita prevede che l'acqua percoli finché il livello non scende al 25% del valore iniziale. È possibile modificare questa impostazione nel menu dei parametri. I valori predefiniti sono molto conservativi. Spesso le misure possono essere interrotte molto prima. È possibile farlo in qualsiasi momento premendo Interrompi misura. Come regola generale, la misurazione può essere interrotta:
a) se la conduttività calcolata diventa un valore stabile. Ciò significa che è stato registrato un numero sufficiente di dati di misura (> 10) e che il segnale mostra una tendenza chiara, e
b) se l'r² è sufficientemente alto (r² > 0,999).
Per i campioni a bassa permeabilità, una diminuzione di 1 cm di pressione è normalmente sufficiente per interrompere la misura. Ad esempio, un campione con una conducibilità di 2 cm/d impiegherà circa 8 ore per raggiungere 0,25 della pressione iniziale. In pratica, si può iniziare con 20 cm di prevalenza iniziale e fermarsi quando si raggiungono 19,5 cm (manualmente o impostando H_end_rel = 0,975), il che avviene dopo circa 15 minuti.
Posso visualizzare i miei dati all'esterno?
Sì. Tutti i dati e i parametri vengono scritti in un file ASCII in formato csv. È possibile utilizzare questi dati per visualizzare nuovamente la misura e la curva adattata con il proprio software di visualizzazione.