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KSAT よくある質問

多孔質プレートが土粒子で汚染されると、その導電率は変化する。 どうすれば直るのか?
通常、土の粒子を取り除くために、透明な水を下から上に流すことができる。 多孔質プレートが汚れている場合は、ブラシを使って水洗いするか、デシケーター内で真空状態にして洗浄する。 それでも改善されない場合は、不要な導電率の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なのでしょうか? 少量のサンプルで現場の状況を表現できるのか?
現場データの方が常に優れているのは事実だが、多くの研究者は今でも実験室でコアサンプルを使って飽和水理伝導率(Ks)を測定している。 少量のサンプルによる測定がフィールドの状況を代表するものであることを保証するためには、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。 1つまたは2つのKsの結果が他のものよりも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、コアサンプルの切断の結果生じたオープンパス(細孔)に起因する可能性があるが、現場において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?
これにはさまざまな理由が考えられる:

1.サンプルが正しく取り付けられていない場合、ベースがしっかりと密閉されていない可能性があります。 この場合、水圧は最後にはゼロhPaの値に近づかず、マイナスの値になる傾向がある。 この問題を解決するには、サンプルが適切に再マウントされていることを確認してください。 注:KSATの初期のリリースでは、底板が使用されていましたが、特にスチールシリンダーに傷や汚れがある場合、サンプルとの密閉接続ができないことがありました。 このプレートは2015年夏、柔らかいゴム製のシーリングが施された新しいプレートに交換された。 試料とドームを確実に密着させるため、これらの新品のみを使用すること。

2.土壌によっては、特にローム質の土壌では、ほとんどすべての水が土壌サンプルのごく一部(例えばマクロ孔)を通過する。 圧力勾配が大きくなりすぎると、マクロ孔内の水流は乱流になる。 この場合、水流は圧力勾配に比例しなくなり、その結果、水頭の時間変化は指数関数的ではなく、ダルシーの法則は無効となる。 KSATは、指数関数のミスフィットによってこのことを示す精密測定装置である。 また、このような場合、圧力ヘッドの大きさが小さくなるにつれて、計算上の導電率が大きくなることがわかります。 非常に小さな勾配では、流れはまだ層流かもしれない。 これを改善するには、勾配を小さくして測定を繰り返す(例えば、初期圧力ヘッド< 5cm)。

3.土壌はもろく、多孔質なシステムであり、その透水性は測定プロセス中に変化する可能性がある。 これにはさまざまな方向性と理由がある:
  • 流れが主にマクロポアを通して起こる場合、測定プロセス中にマクロポアが浸食され、導電率が上昇する可能性がある。 この場合、先のケースと似たような結果になるが、効果(導電率の向上)が持続するという違いがある。
  • マクロ孔を通る優先的な流れのために、これらの孔は土砂粒子によって塞がれることがある。 この場合、導電率は測定中に低下する。 これは指数関数の見かけ上のミスフィットによって再び見られるが、この場合、フィットされた指数曲線はデータよりも湾曲している。
4.圧力トランスデューサのオフセットがゼロでない可能性があります。 その理由としては、温度ドリフトが考えられます(測定のすべての構成要素、すなわちKSAT、使用液体、土壌サンプルが同じ温度で平衡化されていない場合)。 この問題を解決するには、すべてのコンポーネントを同じ温度に平衡化し、測定の前にオフセットの再校正を行う。
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間のパイプ接続部に空気が入っている可能性があります。 取り外すには、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ける。 水はパイプを通り抜け、既存の空気を引きずり込む。
測定開始の自動検出が機能しない。 その理由と私にできることは?
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、いくつか考えられる理由と解決策があります:

1.バルブの開きが遅すぎる。 そうなると、圧力の上昇が緩やかすぎて、その上昇を認識できなくなる。 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く。
2.レイヤリングや沈殿により、圧力変換器が瞬時に反応しない可能性がある。 このような場合は、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に送る。

*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。たとえば、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(故意または偶然に)開いている場合などです。
実験にはどの液体を使えばいいのですか?
蒸留水は使わないこと! 砂質土壌では、水のイオン組成は大きな意味を持たないが、きめの細かい土壌では、電気二重層の幅はイオン強度と水のイオン組成に大きく影響される。 さらに、蒸留水の一価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ことがある。 しかし、水のイオン組成を知ることは必ずしも容易ではない。 実際には標準的な水道水が使われることがほとんどで、イオン強度を指定できればよい。 調査によっては、特に分散しやすい土壌の場合、2価の陽イオンを含む電解質溶液、例えば陽イオンとしてカルシウムを含む0.01モル溶液を使用することが推奨される。 必ず、測定を行うラボ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。 それは問題ですか?
止まれ! 加圧ヘッドが試料に対して高すぎるため、侵食が起こり、試料が破壊されます。 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。 プレッシャーヘッドが2~5cmになるように調整する。 さらに、通常、小さな圧力ヘッドで最高の結果を得ることができる。
接続バルブを開けても何も起こらない。 サンプルは不浸透性ですか?
KSATは極めて小さなパーコレーションレートでも記録できる。 サンプリング・レートに「Auto」を選択した場合、最小圧力ヘッド差が記録された場合にのみデータ・ポイントが表示されます(デフォルトは0.1 cm)。 より多くのポイントを見るには、次のようにすればいい:

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.初期圧力ヘッドを上げる。 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、圧力ヘッド差を約5cm以下に設定して測定を開始することを常に推奨しています。 ただし、サンプルが明らかに安定している場合は、20cmまで増やしてもよい。

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、測定を再度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、その上にコンスタント・ヘッド・パイプを乗せる。 KSATは、水が幅の広いビュレットの代わりに細いパイプから供給されていることを自動的に検出し、適切な導電率の値を計算します。
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?
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:

  1. フィッティング曲線が測定値にフィットする
  2. r²が十分に高い(1に近い)
  3. 十分な測定値がすでに取られている (> 10)
  4. Ks値は一定である
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で測定可能な導電率の範囲の上限は約5000cm/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、これはKSATデータ取得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」ボタンを使って、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る。
フィットした落下点曲線が私のKSATデータと一致しないのはなぜですか?
これにはさまざまな理由が考えられる:

1.試料が正しく取り付けられていない場合、底部がしっかりと密閉されていない可能性があります。 この場合、水圧は最後にゼロhPaの値に近づくのではなく、マイナスの値になる傾向がある。
  • 解決策サンプルを適切に再マウントする。
  • 注:KSATの初期のリリースでは、底板が使用されていましたが、特にスチールシリンダーに傷や汚れがある場合、サンプルとの密閉接続ができないことがありました。 このプレートは2015年夏、ソフトラバーシール付きの新しいプレートに交換された。 サンプルとドームを確実に密着させるために、この更新されたプレートのみを使用すること。
2.土壌によっては、特にローム質の土壌では、ほとんどすべての水が土壌サンプルのごく一部を通過する(すなわち、マクロ孔を通過する)。 圧力勾配が大きくなりすぎると、マクロ孔内の水流は乱流になる。 この場合、水流は圧力勾配に比例しなくなる。 その結果、水頭の時間変化は指数関数的ではなく、ダルシーの法則は成り立たない。 このような場合、指数関数はデータにフィットしない:フィットした関数は実験結果よりも曲線が小さくなる。 また、このような場合、圧力ヘッドが小さいほど、計算上の導電率が大きくなることに気づくだろう。
  • 解答:勾配が非常に小さい場合、流れは層流になる。 そこで、勾配を小さくして(すなわち、初期圧力ヘッド< 5cm)測定を繰り返す。
3.土壌はもろい多孔質系であり、測定中に透水係数が変化する可能性がある。 これにはさまざまな理由がある:
  • a. 流れが主にマクロ孔を通って起こる場合、測定プロセス中にマクロ孔が侵食される可能性がある(すなわち、導電率が上昇する)。 しかし、その効果(導電率の向上)は持続する。
  • b. 優先的な流れのために、マクロ孔は土砂粒子によって塞がれることがある。 この場合、導電率は測定中に低下する。 これは指数関数の見かけ上のミスフィットによって示されるが、この場合、フィットした指数曲線はデータよりもカーブしている。
4.圧力トランスデューサのオフセットがゼロでない可能性があります。 測定のすべての構成要素(すなわち、KSAT、使用液体、土壌サンプル)が同じ温度で平衡化されていない場合、温度ドリフトが発生する可能性があります。
  • 解決方法すべてのコンポーネントを同じ温度に平衡化し、測定前にオフセットの再校正を行う。
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。 土壌コアだけでどうやってKsKt)を測定するのですか?
多くの研究機関はいまだにサンプルでKsKf)を測定しているが、フィールド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ら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。 もし、1つか2つのKsの結果がかなり高い場合は、それらを平均化せず、数値の低いリーディングだけを平均化する。 高い導電率のデータは、土壌コアの上部と下部に切り取られたオープンパス(孔)が原因である可能性があるが、フィールドでは多かれ少なかれ受動的である。
指定された基準温度での飽和導電率を得るために、KSATはどのように温度補正を計算するのですか?
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(KSATソフトウェアのヘルプメニューからPDFで入手可能)の11ページに記載されています。
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、現場はそうではない。
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で測定可能な導電率範囲の上限は約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、これはKSATデータ取得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てはいかがでしょうか。 これにより、最初のデータポイントの記録がわずかに早まり、測定上限をわずかに押し上げることができる。
測定はいつ終了しますか?
初期圧力ヘッドに関連する最小全圧力ヘッド(パラメータ H_end_abs)または最小相対圧力ヘッド(パラメータ H_end_rel)のいずれかに達すると、測定は自動的に終了します。 初期設定では、水位が初期値の25%まで下がるまで水が浸透する。 この設定はパラメーター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ある。 多くの場合、測定はもっと早い段階で中止できる。 計測停止を押せば、いつでもこの操作ができる。 経験則として、測定は止めることができる:

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していることを意味する。

b) r²が十分高い場合(r² > 0.999)。

透水性の低い試料の場合、通常、圧力ヘッドが1cm低下するだけで測定は停止する。 例えば、導電率が2cm/dの試料は、初期圧力水頭の0.25に達するのに約8時間かかる。 実際には、20cmの初期ヘッドで開始し、約15分後に発生する19.5cm(手動またはH_end_rel = 0.975の設定により)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って、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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