Metoda bibuły filtracyjnej (nadal powszechnie stosowana w inżynierii geotechnicznej) jest stosunkowo starą, pośrednią metodą stosowaną do pomiaru ssania gleby (lub potencjału wody). W tym filmie dr Doug Cobos wyjaśnia, dlaczego metoda bibuły filtracyjnej może powodować duże błędy w pomiarze ssania i czego należy używać zamiast niej.

Pytania?

Nasi naukowcy mają wieloletnie doświadczenie w pomaganiu badaczom i hodowcom w pomiarach kontinuum gleba-roślina-atmosfera.

• Porozmawiaj z ekspertem
• Poproś o wycenę

TRANSKRYPCJA

WSPÓŁTWÓRCY

Jak mierzyć zasysanie gleby metodą bibuły filtracyjnej?

Metoda bibuły filtracyjnej jest starszą metodą pomiaru ssania gleby lub potencjału wody, która jest nadal powszechnie stosowana w inżynierii geotechnicznej. W tej metodzie kawałek bibuły filtracyjnej jest szczelnie zamykany w hermetycznym pojemniku z próbką gleby i pozwala się im zrównoważyć.

Oto jak to działa. Jeśli bibuła filtracyjna jest w kontakcie z glebą (rysunek 2), wówczas zrównoważy się z matrycznym ssaniem gleby. A jeśli jest zawieszony nad glebą, wówczas całkowite ssanie gleby równoważy się między tymi dwoma. Gdy papier filtracyjny zrównoważy się z glebą, papier filtracyjny jest wyjmowany i ważony na mokro, suszony, a następnie ważony na sucho, aby uzyskać zawartość wody.

Po zapoznaniu się z zawartością wody w bibule filtracyjnej, można wywnioskować ssanie tej bibuły filtracyjnej za pomocą krzywej kalibracyjnej. Ta krzywa kalibracji jest zasadniczo krzywą charakterystyki wilgotności bibuły filtracyjnej. Jest to zatem pośrednia metoda pomiaru zasysania gleby.

Pomiar zasysania gleby: Wady i zalety metody bibuły filtracyjnej

Metoda bibułowa ma zarówno zalety, jak i wady. Poniżej przedstawiono kilka atrakcyjnych aspektów stosowania metody bibuły filtracyjnej:

Zalety metody bibuły filtracyjnej

1. Jest to niedroga technika: Wszystko, czego potrzebujesz, to bibuła filtracyjna Wattman numer 42, piekarnik i kilka szczelnych pojemników do wykonania tych pomiarów.
2. Norma ASTM D 5298 opisuje metodę bibuły filtracyjnej: Jest to ważny wymóg dla wielu zastosowań inżynieryjnych.
3. Mierzy zasysanie gleby od stanu nasycenia do suchego powietrza: Metoda bibuły filtracyjnej może mierzyć od zerowego zasysania aż do suchego powietrza, dzięki czemu można pokryć cały zakres zasysania gleby, jaki można napotkać w naturze.

Wady metody bibuły filtracyjnej

Pomimo zalet metody bibuły filtracyjnej, istnieje wiele wad, które sprawiają, że korzystanie z tej metody jest ryzykowne. Następujące problemy są często pomijane:

1. Potencjalnie duże błędy w pomiarze zasysania gleby: Jeśli występuje jakakolwiek różnica temperatur między próbką gleby a bibułą filtracyjną, powoduje to duży błąd w pomiarze siły ssącej. Nawet jeden stopień różnicy temperatur między próbką a bibułą filtracyjną spowoduje błąd 8 MPa w pomiarze siły ssącej gleby. I chociaż w praktyce nigdy nie można oczekiwać różnicy temperatur wynoszącej jeden stopień, różnica temperatur wynosząca jedną dziesiątą stopnia lub nawet jedną setną stopnia między bibułą filtracyjną a próbką jest możliwa, a w rzeczywistości całkiem prawdopodobna. Wynika to z faktu, że stworzenie prawdziwie izotermicznych warunków jest znacznie trudniejsze, niż się powszechnie uważa.
2. Błędy ssania gleby zwiększają się w przypadku bardziej wilgotnych gleb: Aby dać ci wyobrażenie o tym, jak duży może być ten błąd, jeśli jesteś w punkcie trwałego więdnięcia, który wynosi 1,5 MPa ssania (lub 4,2 PF), zaledwie 1/10 stopnia różnicy temperatur między próbką gleby a bibułą filtracyjną da ci 55% błąd w pomiarze ssania. Błędy te będą rosły wraz ze wzrostem wilgotności lub w kierunku niższego ssania. 1,5 MPa to stosunkowo sucha gleba. Jeśli dokonujesz pomiaru w wilgotnej glebie, potrzebujesz zgodności temperatury lub stabilności temperatury w zakresie około 1/1000 stopnia, aby dokonać dokładnego pomiaru siły ssącej gleby za pomocą tej metody.
3. Norma ASTM zaleca uniwersalną metodę kalibracji dla różnych partii bibuły filtracyjnej: Innym dużym problemem związanym z metodą bibuły filtracyjnej jest to, że norma ASTM zaleca uniwersalną kalibrację dla wielu rodzajów bibuły filtracyjnej i wielu partii bibuły filtracyjnej. Udowodniono, że nie jest to skuteczny sposób na uzyskanie dobrych pomiarów metodą bibuły filtracyjnej. Literatura pokazuje, że różne partie, a nawet różne partie tego samego rodzaju bibuły filtracyjnej nie mają tej samej krzywej kalibracji. Dr Bill Lycos i dr Ning Lu opublikowali artykuł (Likos, 2002) porównujący różnice w kalibracji pomiędzy siedmioma różnymi partiami bibuły filtracyjnej Wattman numer 42. Okazało się, że do uzyskania rozsądnej dokładności potrzebna była indywidualna kalibracja dla każdej z tych partii. Jeśli zastosowali uniwersalną kalibrację do wszystkich tych różnych partii bibuły filtracyjnej, uzyskali błąd od 25 do 50% objęty 95% przedziałem ufności.

Nowoczesne metody zapewniają dokładniejsze pomiary zasysania gleby

Najważniejsze jest to, że nawet jeśli masz idealnie izotermiczne warunki, które są prawie niemożliwe do osiągnięcia w praktyce, nadal możesz uzyskać błąd od 25 do 50% w pomiarach ssania za pomocą techniki bibuły filtracyjnej. Istnieją nowoczesne metody, które są znacznie dokładniejsze i prostsze w praktyce. Technika WP4C to szybki i łatwy sposób na uzyskanie dokładnych pomiarów zasysania gleby. Jest to sprawdzona metoda oparta na zasadach fizyki. Jest tak dokładna, że jest używana do kalibracji innych metod. Odwiedź naszą stronę produktu, aby dowiedzieć się więcej.

Poznaj WP4C

Odniesienie

Likos, William J. i Ning Lu. "Technika bibuły filtracyjnej do pomiaru całkowitego zasysania gleby". Transportation Research Record 1786, nr 1 (2002): 120-128. Link do artykułu

Dowiedz się więcej

Porozmawiaj z ekspertem

Poproś o wycenę