KSAT
ラボでの飽和透水係数
KSAT は、ラボで飽和透水係数を測定するための唯一の使いやすい自動セットアップです。何よりも、完全に統合されています。
- 実験室での簡易飽和透水係数
- すべてを完全に統合。ヒューマンエラーを排除する。
- 使いやすくASTM D2434準拠
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概要／特徴
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骨の折れる複雑な設定はいらない
飽和透水係数は簡単に測定できるものではない。多くの人は、複雑で扱いにくいか、あるいは単純で粗末な装置を自分でこしらえることに頼っている。そのため、私たちはKSAT開発したのです。
飽和透水係数-簡易版
ASTM D2434 準拠のKSAT は、ラボで飽和透水係数を測定するための唯一の使いやすい自動セットアップです。最も単純な形は、土のコアに落差法（自動化）と定荷重法（非自動化）の両方を使用する装置です。何よりも、完全に統合されているため、完全にテストされたソフトウェア制御のエンジニアリングも保証されます。
統合：利便性の鍵
一般的な装置とは異なり、KSAT には測定に必要なものがすべて付属しているため、箱から取り出してすぐにセットアップができる。このような統合により、KSAT は最小限のベンチスペースしか必要としない。しかし、おそらく最大の利点は、LABROS システムの一部として、HYPROP を補完できることでしょう。HYPROP とKSAT は、互換性のあるサンプリングリングを共有しているため、同じ土壌コアを使用できます。これにより、飽和および不飽和の透水係数を測定し、土壌水分特性曲線を作成してサンプルの特性の全体像を把握することができ、両方のプロセスを簡素化することができます。
優れた飽和透水係数測定
完全統合。シンプルな自動化。精度の向上。KSAT 、飽和透水係数の測定において、時間と手間と心配を省くコンパクトな装置で、お客様が気にするすべての項目を最終的にチェックします。
簡単で自動的
市場で唯一の簡易自動測定器であるKSAT は、測定をより便利なものにします。使いやすいソフトウェアが、水の粘度に基づく温度補正を含むすべての計算を行います。また、流出時間を計ったり、ビーカーを計量したり、判断したりする必要がなくなるため、大幅な時間短縮が期待できます。
より高い精度
KSAT は、5,000～0.01cm/dの幅広い測定導電率を誇る。また、USB経由で自動的にデータを読み取り、コンピューターに保存するため、人的ミスを減らすことができます。また、データは温度補正されているため、データの質も劇的に向上し、本当に信頼できる結果を得ることができます。
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特集概要
- 正確
- ASTM D2434準拠
- ヒューマンエラーを排除
- Ksatを直接計算する
- 温度補正
- 完全に統合されたパッケージ
- 小さなフットプリント
- 自動化
- コンスタント・ヘッド方式とフォールディング・ヘッド方式の両方を採用
- 使いやすいソフトウェア
- 対応機種HYPROP
- 幅広い導電率
- DIN 19683-9およびDIN 18130-1に準拠
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仕様
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技術仕様
測定仕様
測定可能Ksat 値（分）0.01cm/d（0.004インチ/d）測定可能Ksat 最大値5000cm/d（196インチ/d）多孔質板の透水係数（Ks）Ks = 14000 cm/d (5512 in/d)圧力センサーの精度1 Pa (0.01 cm WC または 0.0001 psi)温度センサーの精度0.2 °C (0.4 °F)環境パラメータが一定で土壌の流動抵抗が一定の場合の典型的な統計的不正確さ約2％（実際には10）サンプリング・リング（HYPROP にも適合）容量：250ml（0.066ガロン）
高さ：50mm
内径：80mm（3.15インチ）
別売アダプター使用時100 ml
サンプリングリングその他
GSA
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サポート / FAQ
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KSAT よくあるご質問
- 多孔質プレートが土粒子で汚染されると、導電率が変化する。これを修正するにはどうすればよいですか？
- 通常、透明な水で下側から流すと、土の粒子を取り除くことができる。多孔質プレートが汚れている場合は、水中でブラシを使って洗浄するか、デシケーター内で真空状態にしてみてください。それでも改善されない場合は、不要な導電率変化をなくすためにプレートを交換することをお勧めします。
- 土壌の間隙系全体をカバーするため、現場で飽和導電率を測定するのが最善か？少量のサンプルでどのように現場の状況を表すことができますか？
- 現場データが常に優れていることは事実であるが、多くの研究者は、実験室でコア試料を使用して飽和水理 伝導率（Ks）を測定している。 少量の試料を用いた測定が現場の状況を代表していることを確実にするためには、オープンパスを排除するためにより多くの複製が必要である。結果を比較するために、5つの複製を使用することを推奨する。もし、1つまたは2つのKsの結果が他のサンプルよりはるかに高い場合は、これらのサンプルを最終的な平均値から除外する。代わりに、より低いレベルの測定値の平均を取る。高い導電率データは、オープンパス（孔）に起因する可能性がある。オープンパスはコア試料を切断した結果であるが、現場では多かれ少なかれ受動的である。
- フィットした落差曲線が私のデータと一致しないのはなぜですか？
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There can be a variety of reasons for this:
1. If your sample is not mounted properly, the base might not be tightly sealed. If this is the case, the water pressure will not approximate the value of zero hPa at the end, but tends to go to a negative value. To solve this problem, ensure that your sample is re-mounted properly. NOTE: In the early releases of KSAT, a bottom plate was used that sometimes failed to provide a tight-sealed connection to the sample, particularly if steel cylinders were scratched or dirty. The plates were replaced in the summer of 2015 by new plates with a soft, rubber sealing. Only these new ones should be used to ensure a tight connection between the sample and the dome.
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. Soils are fragile, porous systems, and their permeability might change during the measurement process. There are different directions and reasons for this: If flow takes place primarily through macropores, these might erode during the measurement process, increasing conductivity. This will lead to a result similar to the previous case, with the difference being that the effect (increasing conductivity) is lasting. Due to preferential flow through macropores, these can become sealed by sediment particles. In this case, conductivity will decrease during the measurement process. You will see this again by an apparent misfit of the exponential function, but in this case, the fitted exponential curve will be more curved than the data. 4. The offset of your pressure transducer might not be equal to zero. The reason for that can be that you have a temperature drift (if not all components of the measurement, i.e., KSAT, used liquid, and soil samples were equilibrated at the same temperature). To solve this problem, equilibrate all components to the same temperature, and perform the offset recalibration before the measurement.
- なぜビュレットの水位はゼロにならず、プラスの値のままなのですか？
- ビュレットとチューブの接続部分に空気が入っている可能性があります。これを取り除くには、ビュレットを20cmの高さまで水で満たし、バルブを素早く開いてドームを開きます。水はパイプを通り抜け、既存の空気を引きずり込みます。
- 測定開始の自動検出が機能しません。理由は何ですか？
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KSAT は、信号の正圧ジャンプによって測定の開始を自動的に検出します。自動検出が機能しない理由には、いくつかの可能性と解決策があります：
1.バルブの開放が遅すぎる。この場合、圧力の上昇が緩やかすぎるため、上昇を認識することができません。この問題を解決するには、レバーを素早く回してバルブを開きます。
2.圧力トランスデューサーが、レイヤリングや沈殿により瞬時に反応しない可能性があります。この場合、KSAT を清掃してください。
3.圧力変換器が故障している。この場合、KSAT を METER に送ってください。
*どのような場合でも："Restart manually"（手動で再スタート）ボタンを押すことで、いつでも手動で測定を開始することができます。この解決策は、KSAT 測定を「実行中」に開始したい場合にも適切です。例えば、測定を開始したいときにビュレットへのバルブ接続がすでに開いている場合 (故意または偶然)。
- 実験にはどの液体を使えばいいのですか？
- 蒸留水は使用しないでください！ 砂質土壌では、水のイオン組成は大きな意味を持ちませんが、きめの細かい土壌では、電気二重層の幅は水のイオン強度とイオン組成に大きく影響されます。さらに、蒸留水の1価の陰イオンを含む水を使用すると、試料が分散し、飽和導電率が低下する可能性がある。一般に、調査対象の土壌と同じようなイオン組成の水を使用することが推奨されるが、水のイオン組成を知ることは必ずしも容易ではない。実際には、ほとんどの場合、標準的な水道水が使用され、イオン強度が特定できればよい。調査によっては、特に分散を起こしやすい土壌の場合、2価の陽イオンを含む電解質溶液を使用することが推奨される（例えば、陽イオンとしてカルシウムを含む0.01モル溶液）。必ず、測定を行うラボの環境と同じ温度の水を使用してください。
- 排気管から出る水が透明でない。これは問題ですか？
- 圧力ヘッドが高すぎるため、試料が侵食され、破壊されます。装置の圧力トランスデューサーは、最小限の圧力ヘッドで動作するのに十分な精度を備えています。圧力ヘッドが2～5cmになるように調整してください。さらに、通常、小さな圧力ヘッドで最良の結果が得られます。
- 接続バルブを開けても何も起こりません。サンプルは不透過性ですか？
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KSAT は極めて小さな浸透率も記録することができます。サンプリング・レートに「Auto」を選択した場合、データ・ポイントは最小圧力ヘッド差が記録された場合のみ表示されます（デフォルトは0.1cm）。より多くのポイントを表示するには、次のようにします：
1.最小圧力ヘッド差を小さくする（0.01 cmまで）。
2.自動モードではなく、一定の時間間隔を選択する。
3.初期圧力ヘッドを大きくします。測定中に試料が侵食されたり破壊されたりするリスクを最小限に抑えるため、圧力ヘッドの差を約5 cm以下に設定して測定を開始することを常にお勧めします。ただし、試料が明らかに安定している場合は、20cmまで増やしてもかまいません。
4.導電率が低すぎて、初期圧力ヘッド差20 cmの測定でさえ極端に遅く見える場合は、測定にビュレット拡張モードを使用して、測定を再び50倍に加速します。これを行うには、ビュレットをパイプの上端まで完全に満たし、定揚程パイプを上にします。KSAT は、幅の広いビュレットの代わりに細いパイプから水が供給されていることを自動的に検出し、適切な導電率値を計算します。
- 定められた測定時間に達するまで待つ必要がありますか？
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以下のパラメータが満たされている場合、定義された測定時間に達する前に測定を停止することができます：
- フィッティング曲線が測定値にフィットしている
- r2が十分に高い（1に近い）
- 十分な測定値が既に得られている（> 10）
- Ks値が一定
- 自動測定が始まる前にすべての水がサンプルを通過してしまうので、導電率を測定することはできない。
- KSAT 、測定可能な導電率範囲の上限は約5000cm/dである。この場合、初期水位がサンプルを通過する時間は約5秒で、KSAT のデータ収集の時間分解能に近い。この測定問題を解決するには、「測定再開」ボタンを使用して、バルブを開けた直後に手動でデータ記録を開始することができます。これにより、最初のデータの記録を若干早めることができます。
- フィットした落下点の曲線が私のKSAT のデータと一致しないのはなぜですか？
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There can be a variety of reasons for this:
1. If your sample is not mounted properly, it might be not tightly sealed at its base. If this is the case, the water pressure will not approximate the value of zero hPa at the end but will tend to go to a negative value. Solution: Remount the sample properly.
NOTE: In KSAT early releases, a bottom plate was used that sometimes failed to provide a tightly sealed connection to the sample, particularly if steel cylinders were scratched or dirty. The plate was replaced in summer 2015 by a new plate with a soft rubber seal. Only this updated plate should be used to ensure a tight connection between sample and dome.
2. In some soils, particularly of loamy texture, almost all water passes through a very small part of the soil sample (i.e., through macropores). Water flow in these macropores becomes turbulent if the pressure gradient becomes too large. If this is the case, the water flow is no longer proportional to the pressure gradient. Consequently, the change of the hydraulic head with time is not exponential, and Darcy’s law is not valid. If this is the case, the exponential function will not fit the data: the fitted function will be less curved than the experimental results. Also, you will notice in such cases that the smaller pressure heads give a larger calculated conductivity. 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. Soils are fragile porous systems, and their permeability might change during the measurement process. There are different reasons for this:
a. If flow takes place primarily through macropores, these might erode during the measurement process (i.e., conductivity increases). This will lead to a result similar to #2, however, the effect (increasing conductivity) will be lasting.
b. Due to preferential flow, macropores can become sealed by sediment particles. In this case, conductivity will decrease during the measurement process. This will be indicated by an apparent misfit of the exponential function, but in this case, the fitted exponential curve will be more curved than the data.
4. The offset of your pressure transducer might not be equal to zero. You may have a temperature drift if all components of the measurement (i.e., KSAT, used liquid, and soil samples) were not equilibrated at the same temperature. Solution: Equilibrate all components to the same temperature, and perform the offset recalibration before the measurement.
- 飽和透水係数は、土壌の間隙系全体をカバーしているため、現場で測定するのが最善である。土壌コアだけでKs（Kf）を測定する方法は？
- 多くの研究機関では、現在でもサンプルを用いてKs（Kf）を測定しているが、現場データの方が常に優れてい る。 土壌コアを使用する場合は、オープンパスが結果を偽っ ていないことを確認するために、5つの複製が必要である。結果を比較する。1つまたは2つのKsの結果が非常に高い場合は、それらを平均化せず、低い値を持つ読み取り値のみを平均化する。高い導電率のデータは、土壌コアの上部と下部で切断され たオープンパス（孔）が原因である可能性がある。
- KSAT 、指定された基準温度での飽和導電率を得るための温度補正はどのように計算するのですか？
- KSAT は、水の粘度の温度依存性を利用して、測定値（測定された操作温度）から基準導電率（指定された基準温度）を再計算します。詳細は、KSAT 操作マニュアルの11ページに記載されています（KSAT ソフトウェアのヘルプメニューからPDFで入手可能）。
- 飽和状態とは、土壌の孔がすべて水で満たされているという意味ですか？
- いや！しかし、現場でもそうではない。
- 自動測定が始まる前にすべての水がサンプルを通過してしまうので、導電率を測定することはできない。
- KSAT 測定可能な導電率の範囲の上限は約10000cm/dである。この場合、初期水位は約5秒でサンプルを通過し、KSAT データ収集の時間分解能に近い。 測定再開ボタンを使って、バルブを開けた直後に手動でデータ記録を開始してみるとよいでしょう。これにより、最初のデータポイントの記録が若干早まり、測定上限を若干高くすることができます。
- 測定はいつ終了しますか？
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最小全圧水頭（パラメータ H_end_abs）または最小相対圧水頭（パラメータ H_end_rel）のいずれかに達した場合、測定は自動的に終了します。デフォルト設定では、水位が初期値の 25 % に下がるまで水が浸透します。この設定はパラメータ・メニューで変更できます。デフォルト値は非常に保守的です。多くの場合、測定はもっと早く止めることができます。これは、Stop Measurement を押せばいつでもできる。経験則として、測定は停止できます：
a) 導電率の計算値が安定した値になった場合。これは、十分な数の測定データが記録され（> 10）、信号が明確な傾向を示すことを意味します。
b)r2が十分に高い場合（r2> 0.999）。
浸透率の低い試料の場合、通常は圧力ヘッドが1cm低下するだけで測定が停止します。例えば、導電率2cm/dの試料は、初期圧力頭の0.25に達するまで約8時間かかります。実際には、初期圧力ヘッド20 cmで開始し、約15分後に発生する19.5 cm（手動またはH_end_rel = 0.975の設定による）に達した時点で停止することができます。
- データを外部に可視化できますか？
- はい。すべてのデータとすべてのパラメータは、csv形式のASCIIファイルに書き込まれます。これらのデータを使用して、測定値やフィットした曲線を独自の可視化ソフトウェアで再可視化することができます。
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リソース / 出版物
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主な出版物
以下は、KSAT の引用文献の例である。このリストはすべてを網羅しているわけではない。
2020
- Fontanet, Mireia, Elia Scudiero, Todd H. Skaggs, Daniel Fernàndez-Garcia, Francesc Ferrer, Gema Rodrigo, and Joaquim Bellvert."Dynamic Management Zones for Irrigation Scheduling".Agricultural Water Management 238 (2020): 106207.(記事リンク）。
- Jackisch, Conrad, Kai Germer, Thomas Graeff, Ines Andrä, Katrin Schulz, Marcus Schiedung, Jaqueline Haller-Jans et al. "Soil moisture and matric potential-an open field comparison of sensor systems.".Earth System Science Data 12, no.(記事リンク）。
2016
- Imukova, K.; Ingwersen, J.; Hevart, M.; Streck, T. (2016)：冬小麦スタンドのエネルギー収支クロージャ-渦共分散法と土壌水収支法の比較。Biogeosciences 13 (1)：63-75.
- Robinson, D. A.; Jones, S. B.; Lebron, I.; Reinsch, S.; Dominguez, M. T.; Smith, A. R.; Jones, D. L.; Marshall, M. R.; Emmett, B. A. (2016)：土壌水分の干ばつ誘発代替安定状態に関する実験的証拠。Scientific reports 6: 20018.
- Sprenger, M.; Seeger, S.; Blume, T.; Weiler, M. (2016)：バドーズゾーンにおける移動時間-空間と時間における変動性。
2015
- (2015): 2015 ASABE Annual International Meeting.
- Pilon, J. (2015)：一時的なアクセス道路によって影響を受けた泥炭の物理的および水理学的特性の特性化。(記事リンク)
- Biel-Maeso, M.; Valdes-Abellan, J.; Tamoh, K.; Corada-Fernández, C.; Candela, L. (2015)：COMPARACIÓN Y VALIDACIÓN DE LAS PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL SUELO MEDIANTE DIFERENTES EQUIPOS DE LABORATORIO - In：Martínez Pérez, Sastre Merlín et al. (Hg.) 2015 - Estudios en la Zona no: 1-5.
- Eibisch, N.; Durner, W.; Bechtold, M.; Fuß, R.; Mikutta, R.; Woche, S. K.; Helfrich, M. (2015)：パイロカーとハイドロカーの撥水性は、土壌の透水特性に対するプラスの効果に対抗するか？Geoderma 245-246: 31-39.
- Martínez Pérez, S.; Sastre Merlín, A.; Bienes Allas, R. (2015)：Estudios en la Zona No Saturada - Vol.XII : the XII Jornadas de Investigación en la Zona No Saturada del Suelo, Alcalá de Henares, 18-20 noviembre de 2015.Universidad de Alcalá, Servicio de Publicaciones.Alcalá de Henares.(記事リンク)
- Thompson, A. R.; Stotler, R. L.; Macpherson, G. L.; Liu, G. (2015)：小口径注入井戸への適用を目的とした、目詰まりプロセスに関する低流量の実験室研究。Water Resour Manage (水資源管理) 29 (14)：5171-5184.
- Wanger, M. M.; Fox, G. A.; Wilson, G. V. (2015)：Pipeflow Experiments to Quantify Pore-Water Pressure Buildup due to Pipe Clogging - In: 2015 ASABE Annual International Meeting 2015：1.(記事リンク)
- Litaor, M. I.; Meir-Dinar, N.; Castro, B.; Azaizeh, H.; Rytwo, G.; Levi, N.; Levi, M.; MarChaim, U. (2015)：ワイナリー廃水の通気セル移動式システムによる処理。Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management 4: 17-26.
2014
- Thompson, A. R. (2014)：小口径帯水層貯留・回収井における目詰まりプロセスに及ぼす流量の影響。
2012
- Durner, W.; Iden, S. C. (2012)：Skript Bodenphysikalische Versuche Im Rahman der Veranstaltung "Bodenkundliches Laborpraktikum" for Studierende Geoökologie.
2009
- Hartge, K. H.; Horn, R. (2009)：Die physikalische Untersuchung von Böden.E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Nagele u. Obermiller).Stuttgart.
2002
- Coughlan, K.; Cresswell, H.; McKenzie, N. (2002)：土地評価のための土壌物理学的測定と解釈.CSIRO PUBLISHING.(記事リンク)
1999
- Dirksen, C. (1999)：土壌物理学測定。Catena-Verl.Reiskirchen.: 2015 8th International Workshop on Advanced Ground Penetrating Radar (IWAGPR).
- Leger, E.; Saintenoy, A.; Tucholka, P.; Coquet, Y.: Inverting surface GPR data to estimate wetting and drainage water retention curves in laboratory - In: 2015 8th International Workshop：1-5.(記事リンク)
- Darcy, H.: Les fontaines publiques de la ville de Dijon.Dalmont.Paris.(記事リンク)
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アクセサリー
METERは次のような信頼を得ている。
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