-
概要／特長
-
骨の折れる複雑な設定はいらない
飽和透水係数の測定は簡単ではありません。最大の理由は、使いやすい専用ツールがないからです。多くの人が、複雑で扱いが難しい、あるいはシンプルで大ざっぱな自作の装置に頼っています。どちらも精度や利便性という点では効果的ではないことが証明されています。そのため、私たちはKSAT開発したのです。
容易になった飽和透水係数測定
ASTM D2434に準拠したKSATは、研究室で飽和透水係数を測定するための、使いやすい、自動化された唯一の装置です。仕組みをシンプルに説明すれば、土壌コアの透水係数を、変水位法（自動）と定水位法（非自動）の両方を用いて測定するものです。何よりも、完全に一体化されているため、十分にテストされたソフトウェア制御のエンジニアリングが保証されます。
一体化：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ます。つまり、箱から出してすぐに設置できます。この一体化により、KSATは最小限の設置スペースしか必要としません。しかし、おそらく最大の利点は、LABROSシステムの一部として、KSATが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ルリングを共有しているため、同じ土壌コアを使用することができます。これにより、飽和および不飽和透水係数を測定し、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
完全一体型ソリューション。シンプルなオートメーション。改善された精度。KSATは、飽和透水係数の測定において、時間と手間を省き、不安を軽減するコンパクトな装置で、必要なすべての項目を確認することができます。
簡単かつ自動
市場で唯一の簡易型自動測定装置であるKSATは、測定をより容易にします。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、流出時間を測定したり、ビーカーの重さを量ったり、いろいろな判断を下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。
より高い次元の精度
KSATは、5,000～0.01 cm/dの幅広い測定範囲を誇ります。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、人為的なミスを減らすことができます。加えて、データは温度補正されているため、データの品質も飛躍的に向上し、確実に信頼できる結果を得ることができます。
-
特長
- 正確
- ASTM D2434準拠
- ヒューマンエラーを排除
- Ksatを直接計算
- 温度補正
- 完全に一体化されたパッケージ
- 小型・省スペース設計
- 自動化
- 定水位法と変水位法の両方を使用
- 使いやすいソフトウェア
- HYPROPと互換
- 幅広い測定範囲
- DIN 19683-9およびDIN 18130-1に準拠
-
仕様
-
技術仕様
測定仕様
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)
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
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
-
サポート / FAQ
-
-
KSAT よくあるご質問
多孔板に土粒子が付着すると、導電率が変化してしまいます。どう対処すればよいですか？
-
通常は、下側から上方向へ清水を流して洗浄することで、土粒子を取り除くことができます。 多孔板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洗浄を試してください。これでも改善しない場合は、導電率の変化を防ぐために多孔板の交換を推奨します。
飽和透水係数（Ks）は、土壌の全ての細孔系を反映するため、現場で測定するのが最適なのでしょうか？小さなサンプルで現場条件をどのように再現できるのですか？
-
確かに、現場で得られるデータが最も理想的です。しかし、多くの研究者は依然として、コアサンプルを用いた実験室での飽和透水係数（Ks）の測定を行っています。小さなサンプルでも現場を代表する値を得るためには、複数のサンプルを測定して比較することが重要です。例えば5つのサンプルを測定し、その中で1〜2個だけ極端に高いKs値が出た場合、それらはサンプルを切り出した際に生じた大きな細孔（開放経路）が原因で、実際の現場ではほとんど機能していない可能性があります。そのため、これらの高すぎる値は平均から除外し、残りの低めの値を示すサンプルの平均を採用することで、より現場に近い Ks を得ることができます。
なぜフィッティングされたフォーリングヘッド曲線が、実測データと一致しないのですか？
-
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.
なぜビュレット内の水位がゼロまで下がらず、正の値のところで止まってしまうのですか？
-
ビュレットとチューブをつないでいる配管内に空気が残っている可能性があります。空気を取り除くには、ビュレットに水を 20 cm の高さまで満たし、その状態で バルブを開放ドーム側へ一気に開けてください。水が勢いよく配管内を流れ、残っている空気を押し流してくれます。
測定開始の自動検出が機能しません。理由は何ですか？
-
KSAT は、圧力信号の 正の圧力ジャンプ を検出することで測定開始を自動的に判断します。自動検出が機能しない場合、以下のような原因と対応策が考えられます：
1. バルブの開け方が遅い
バルブをゆっくり開けると、圧力上昇が緩やかになり、KSAT が開始信号として認識できません。
対処： レバーを素早く回して、バルブを一気に開けてください。決するには、レバーを素早く回してバルブを開きます。
2. 圧力センサーが堆積物などで即時に反応していない
層状の付着物や沈殿物により、圧力センサーの反応が遅れることがあります。
対処： KSAT を清掃してください。
3. 圧力センサーの故障
センサー自体が故障している可能性があります。
対処： KSAT を METER に送付して点検・修理を依頼してください。
*どのような状況でも、「Restart manually」ボタンを押すことで手動で測定を開始できます。
この方法は、例えば以下のような状況でも有効です：
測定開始時に、ビュレットとのバルブ接続がすでに開いてしまっている（意図的または誤って）
自動検出を使わずに、測定を「流れの中でそのまま」開始したい場合
実験にはどの液体を使用すればよいですか？
-
KSAT の測定には 蒸留水を使用しないでください。
砂質土壌では水のイオン組成が測定結果に大きく影響することはありませんが、細粒土壌（シルト・粘土など）では、水に含まれるイオンの量や種類によって 電気二重層の厚さが変化し、土壌構造が不安定になる ことがあります。特に蒸留水のようにイオンがほとんど含まれていない水を使用すると、土壌が分散しやすくなり、結果として 飽和透水係数が低く測定されてしまう 可能性があります。
理想的には、測定対象の土壌と似たイオン組成の水 を使用することが推奨されます。しかし、実際には水のイオン組成を正確に把握するのは難しいため、多くのケースでは 一般的な水道水 が使用されています。可能であれば、水道水のおおよそのイオン強度を把握しておくとより良いでしょう。
また、特に分散しやすい土壌を扱う場合には、二価カチオン（例：カルシウム）を含む電解質溶液 を使用すると土壌が安定します。たとえば、0.01 mol のカルシウム溶液 がよく利用されます。
最後に重要な点として、使用する水の温度は必ず実験室の温度と合わせてください。
水温が異なると粘性が変化し、透水係数の測定値に影響を与えるためです。
排水チューブから出てくる水が濁っています。問題ですか？
-
はい、問題です。
適用した圧力水頭が サンプルに対して高すぎる ため、土壌が 侵食され、サンプルが破壊されている 状態です。
KSAT の圧力センサーは、非常に小さな圧力水頭でも正確に測定できる ように設計されています。
そのため、圧力水頭は 2〜5 cm の範囲 に調整してください。一般的に、小さな圧力水頭のほうが良い測定結果が得られます。
接続バルブを開けても何も起こりません。サンプルは不透水なのでしょうか？
-
その可能性は低いです。
KSAT は 非常に小さな浸透速度でも記録できる ように設計されています。もしサンプリングレートを「Auto」に設定している場合、圧力水頭差が最小値（デフォルト 0.1 cm）を超えたときにのみ データ点が表示されます。そのため、見かけ上「何も起きていない」ように見えることがあります。
より多くのデータ点を表示させるには、次の方法を試してください。
1. 最小圧力水頭差を小さく設定する
最小値を 0.01 cm まで 下げることができます。
2. 自動モードではなく、一定時間間隔での記録に切り替える
「Auto」ではなく 一定時間間隔（Constant interval） を選択すると、
圧力変化が小さくてもデータ点が表示されます。
3. 初期圧力水頭を大きくする
測定開始時の圧力水頭差を増やすことで、流れが見えやすくなります。
推奨：5 cm 以下（サンプル破壊のリスクを避けるため）
サンプルが明らかに安定している場合：最大 20 cm まで 増やしても構いません
4. 20 cm でも流れが極端に遅い場合は「ビュレット延長モード」を使う
透水性が非常に低い場合、20 cm の初期水頭でも進行が遅すぎることがあります。
その場合は ビュレット延長モード を使用すると、測定速度を約 50倍 に加速できます。
手順：
ビュレットを パイプの上端まで完全に満たす
その上に 定水頭パイプ（constant head pipe） を取り付ける
KSAT は自動的に、
「広いビュレット」ではなく「細いパイプ」から水が供給されていることを認識し、適切な透水係数を計算します。
設定した測定時間まで待つ必要はありますか？
-
次の条件が満たされていれば、設定した測定時間に達する前に測定を終了しても問題ありません。：
・フィッティングカーブ（近似曲線）が測定データに適切に一致している
・決定係数 𝑟2が十分高い（1 に近い）
・十分な数の測定データが取得されている（10 点以上）
・飽和透水係数 𝐾𝑠の値が安定している
自動測定が始まる前に水がすべてサンプルを通過してしまい、透水係数が測定できません。どうすればよいですか？
-
KSAT が測定できる透水係数の上限は 約 5000 cm/d です。このレベルの高い透水性を持つサンプルでは、初期水頭が 約 5 秒ほどでサンプルを通過してしまいます。
これは、KSAT のデータ取得の時間分解能に非常に近いため、自動測定が開始される前に水が流れ切ってしまうことがあります。この問題を解決するには、バルブを開けた直後に 「Restart measurement」ボタンを押して手動で測定を開始してください。これにより、最初のデータ点の記録をわずかに早めることができ、測定が可能になります。
フィッティングされたフォーリングヘッド（落水頭）曲線が測定データと一致しないのはなぜですか？
-
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、土壌全体の孔隙構造を反映するため、現地（フィールド）で測定するのが最も良いとされています。では、土壌コアだけでKs（Kf）を測定するにはどうすればよいですか？
-
多くの研究機関では、現在でも土壌サンプル（コア）を用いてKs（Kf）を測定していますが、現場で得られるデータのほうがより正確であることは確かです。 土壌コアを使用する場合、サンプルの切断面に大きな孔隙（オープンパス）が露出し、それが実際より高い透水性を示してしまう可能性があります。これを避けるためには、5 つのコアサンプルを用意して測定を行うことが推奨されます。測定後は 5つの結果を比較します。もし 1〜2 個のサンプルだけが極端に高いKsの値を示す場合、それらは切断面に露出した大きな孔隙による影響であり、現場ではほとんど機能していない孔隙である可能性があります。そのため、これらの高い値は平均に含めず、残りの低めの値のみを平均値として採用するのが適切です。
指定した基準温度での飽和透水係数（Ks）は、KSAT でどのように温度補正されるのですか？
-
KSAT では、測定時の水温と基準温度の違いによって水の粘性が変化することを利用し、飽和透水係数（Ks）を基準温度へ換算しています。水は温度が高いほど粘性が低く、流れやすくなります。そのため、測定時の温度で得られた透水係数をそのまま基準温度の値として扱うと、正しい比較ができません。
KSAT は、水の粘性の温度依存性をもとに、
測定時の水温における粘性
指定した基準温度における粘性
の比を用いて、透水係数を自動的に補正します。これにより、異なる温度条件で測定したデータでも、同じ基準温度で比較できるようになります。
具体的な計算方法については、KSAT ソフトウェアの「Help」メニューから入手できる操作マニュアル（PDF）の 11ページ に詳しく記載されています。
飽和とは、土壌中のすべての孔隙が水で完全に満たされている状態のことですか？
-
いいえ、必ずしもそうではありません。ただし、これは実際の現場でも同じで、現地の土壌でもすべての孔隙が完全に水で満たされているわけではありません。
自動測定が始まる前に水がすべてサンプルを通過してしまい、透水係数が測定できません。どうすればよいですか？
-
KSAT で測定できる透水係数の上限は 約 10,000 cm/d です。これほど高い透水性を持つサンプルでは、初期水頭が 約 5 秒ほどでサンプルを通過してしまいます。これは KSAT のデータ取得の時間分解能に非常に近いため、自動測定が開始される前に水がすべて流れ切ってしまい、測定が行われないことがあります。このような場合には、バルブを開けた直後に 「Restart Measurement」ボタンを押して手動で測定を開始 する方法が有効です。これにより、最初のデータ点の記録をわずかに早めることができ、結果として測定可能な上限値を少し引き上げることができます。
測定はいつ終了したと判断できますか？
-
KSAT の測定は、設定された 最小絶対圧力水頭（H_end_abs） または 最小相対圧力水頭（H_end_rel） に到達すると自動的に終了します。これらの値は初期圧力水頭に基づいて決まります。デフォルト設定では、初期水頭の 25％まで水位が低下する と測定が終了するようになっています。この設定はかなり保守的であり、実際にはもっと早く測定を終了しても問題ない場合が多くあります。測定は、いつでも 「Stop Measurement」ボタン を押して手動で終了できます。一般的な目安として、次の条件が満たされていれば測定を終了して構いません。
a）計算された透水係数が安定している（十分なデータ点が取得され、10 点以上で明確な傾向が見られる）
b）決定係数 𝑟2 が十分高い（ 𝑟2 > 0.999 ）
透水性が低いサンプルの場合、圧力水頭が 1 cm 低下 した時点で測定を終了しても十分なことが多いです。たとえば、透水係数が 2 cm/d のサンプルでは、初期水頭の 25％まで低下するのに約 8 時間かかります。しかし実務上は、初期水頭を 20 cm に設定し、19.5 cm に達した時点（約 15 分後）で測定を終了しても問題ありません。これは手動で停止するか、H_end_rel を 0.975 に設定することで自動化できます。
データを外部で可視化することはできますか？
-
はい、可能です。KSAT で取得したすべての測定データとパラメータは、ASCII 形式の CSV ファイルとして保存されます。このファイルを利用すれば、お使いの可視化ソフトウェアで、測定データやフィッティングカーブを自由に再描画することができます。
-
リソース / 出版物・発表論文
-
-
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)
-
アクセサリー
-
METER Group を信頼いただいているお客様
見積依頼
以下のフォームに必要事項をご記入ください。ご要望の情報を準備し、可能な限り速やかにご連絡させていただきます。
