KSAT

实验室中的饱和导水率

KSAT 是在实验室测量饱和水力传导性的唯一易用型自动化装置。最重要的是，它是完全集成的。

实验室中的简化饱和导水性
一切完全集成。消除人为错误。
使用方便，符合 ASTM D2434 标准

询价

概述/功能

避免繁琐复杂的设置

饱和导水性的测量并不容易，主要是因为缺乏简单易用的工具。很多人都会自己拼凑一些装置，这些装置要么复杂难用，要么简单粗暴。事实证明，这两种方法在准确性和便利性方面都不尽如人意，这就是我们开发KSAT 的原因。

饱和导水性--简化版

符合 ASTM D2434 标准的KSAT 是在实验室测量饱和水力传导性的唯一易用型自动化装置。从最简单的形式来看，它是一种在土壤岩心上同时使用下降水头（自动）和恒定水头（非自动）方法的仪器。最重要的是，它是完全集成的，因此您也可以放心使用经过全面测试的软件控制工程。

集成：便利的关键

与一般的测量设备不同，KSAT 配备了测量所需的一切设备，这意味着您可以开箱即用。这种集成方式还可以使KSAT 占用最少的工作台空间。但它最大的优点可能是，作为LABROS 系统的一部分，它可以与HYPROP 形成互补。HYPROP 和KSAT 都可以使用相同的土壤岩心，因为它们共用兼容的取样环。这样，您就可以测量饱和和非饱和水力传导性，并生成土壤水分特性曲线，从而全面了解样本的特性，简化了这两个过程。

出色的饱和水导测量结果

全面集成。简单自动化。提高精度。在测量饱和水力传导性方面，KSAT 终于满足了您所关心的所有要求，它结构紧凑，为您省时、省事、省心。

简单、自动

作为市场上唯一的简化自动仪器，KSAT 使测量变得更加方便。易于使用的软件可进行所有计算，包括根据水的粘度进行温度校正。您还可以省去为流出计时、称量烧杯重量和作出判断的麻烦，从而大大节省时间。

更高的精确度

KSAT 的测量导电率范围很广，从 5,000 厘米/天到 0.01 厘米/天。此外，它还能通过 USB 在计算机上自动读取和存储数据，从而减少人为误差。而且，由于数据经过温度校正，数据质量也得到了显著提高，测量结果值得信赖。

功能概述

准确
符合 ASTM D2434 标准
消除人为错误
直接计算_Ksat
温度校正
完全集成的软件包
占地面积小
自动化
使用恒定水头法和下降水头法
易于使用的软件
兼容HYPROP
导电范围广
符合 DIN 19683-9 和 DIN 18130-1 标准

规格: 技术规格

测量规格

可测量Ksat 值（分钟）

0.01 厘米/天（0.004 英寸/天）

可测量Ksat 值（最大值）

5000 厘米/天（196 英寸/天）

多孔板的导水率 (Ks)

Ks = 14000 厘米/天（5512 英寸/天）

压力传感器精度

1 帕（0.01 厘米立方厘米或 0.0001 磅/平方英寸）

温度传感器精度

0.2°C (0.4°F)

在环境参数和土壤流动阻力不变的情况下，典型的统计误差

约 2%（实际为 10）

取样环（也适用于HYPROP)

容量：250 毫升（0.066 加仑）
高度：50 毫米（2 英寸）
内径：80 毫米（3.15 英寸）
带独立适配器：100 毫升
可能的取样环

其他

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支持/常见问题

HYPROP/KSAT 2 英寸适配器手册

手册

PDF, 1.1MB

视频：如何为HYPROP、VARIOS 和KSAT采集样本

KSAT 常见问题

如果多孔板被土壤颗粒污染，其电导率就会发生变化。如何解决这个问题？: 通常情况下，可以用清水从下往上冲洗，以去除泥土颗粒。如果多孔板很脏，可以尝试在水中用刷子清洗，或在干燥器中用真空吸尘器清洗。如果仍无济于事，我们建议更换多孔板，以消除不必要的电导率变化。

在野外测量饱和电导率是否最好，因为这会覆盖土壤的整个孔隙系统？小样本如何代表实地条件？: 诚然，实地数据总是更好，但许多研究人员仍在实验室使用岩心样本测量饱和导水率 (_Ks)。为了确保使用小样本进行的测量能够代表实地条件，有必要进行更多的重复测量，以消除开放路径。我们建议使用五个重复样本来比较结果。如果有一两个样本的_Ks结果比其他样本高得多，则不计算这些样本的最终平均值。取而代之的是水平较低的读数的平均值。高电导率数据可能来自开放路径（孔隙），这是岩心样本切割的结果，但在现场或多或少是被动的。

为什么拟合的降头曲线与我的数据不符？: 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.

为什么滴定管中的水位没有降到零，而是保持正值？: 滴定管和导管之间的管道连接处可能有空气。要清除空气，可将滴定管注满水至 20 厘米高，然后迅速打开打开圆顶的阀门。水将喷射过管道，并带走其中的空气。

测量开始时的自动检测不起作用。原因是什么？: KSAT 通过信号中的正压跃变自动检测测量的开始。自动检测失灵可能有一些原因和协调解决方案：

1.阀门开启速度太慢。如果出现这种情况，压力的增加将过于缓慢，无法识别压力的增加。要解决这个问题，请快速旋转控制杆打开阀门。
2.压力传感器可能因分层或沉淀而无法即时反应。如果出现这种情况，请清洁KSAT 。
3.压力传感器已损坏。在这种情况下，将KSAT 发送至 METER。

*无论如何：您始终可以通过按下 "手动重新启动 "按钮手动启动测量。如果您想在 "运行 "过程中启动KSAT 测量，例如，当您想启动测量时，滴定管的阀门连接已经打开（有意或无意），也可以使用此解决方案。

实验应该使用哪种液体？: 不要使用蒸馏水！在沙质土壤中，水的离子成分影响不大，但在质地细腻的土壤中，双电层的宽度会受到水的离子强度和离子成分的很大影响。此外，使用含有单价阴离子的蒸馏水会分散样品，从而降低其饱和电导率。一般来说，建议使用与所研究土壤的离子成分相似的水；但要了解水的离子成分并非易事。实际上，大多数情况下使用的是标准自来水，如果能说明离子强度就更好了。在某些调查中，尤其是在调查可能发生弥散的土壤时，建议使用含二价阳离子的电解质溶液，例如含钙阳离子的 0.01 摩尔溶液。始终使用与进行测量的实验室环境温度相同的水。

从排气管流出的水不清澈。有问题吗？: 停！您使用的压头对样品来说太高了，会导致侵蚀并破坏样品。仪器的压力传感器足够精确，可以使用最小的压头。将压头调整到 2 - 5 厘米之间。此外，使用较小的压头通常可以获得最佳效果。

打开连接阀时没有任何反应。我的样品不透气吗？: KSAT 甚至可以记录极小的渗流率。如果采样率选择了 "自动"，则只有在记录到最小压头差（默认为 0.1 厘米）时才会显示数据点。您可以通过以下操作查看更多点：

1.选择较小的最小压头差（最小至 0.01 厘米）。

2.选择恒定时间间隔，而不是自动模式。

3.增加初始压头。我们始终建议在压头差不超过 5 厘米的情况下开始测量，以尽量减少测量过程中侵蚀或破坏样品的风险。但是，如果样品明显稳定，则可以将压头增加到 20 厘米。

4.4. 如果电导率很低，即使使用 20 厘米的初始压头差进行测量也会显得非常缓慢，则可使用滴定管扩展模式进行测量，将测量速度再加快 50 倍。为此，请将滴定管完全注满至管道顶部，并将恒压头管道放在顶部。KSAT 会自动检测到水是从窄管而不是宽滴定管输送的，并计算出正确的电导率值。

我需要等到规定的测量时间结束吗？: 如果满足以下参数，您可以在达到规定的测量时间之前停止测量：

- 拟合曲线与测量值吻合
-^r2足够高（接近 1）
- 已经有足够多的测量值（> 10）
-_Ks值恒定

我无法测量电导率，因为在自动测量开始之前，所有的水都通过了样品。: KSAT 可测量电导率范围的上限约为 5000 厘米/天。在这种情况下，初始水位通过样本的时间约为 5 秒，接近KSAT 数据采集的时间分辨率。为了解决这个测量问题，您可以使用 "重启测量 "按钮，在打开阀门后立即手动启动数据记录。这样可以稍微加快第一个数据的记录。

为什么拟合的降头曲线与我的KSAT 数据不符？: 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.

最好在实地测量饱和导流系数，因为它涵盖了土壤的整个孔隙系统。如何仅用土芯测量_Ks（_Kf）？: 许多研究机构仍在使用样本测量_Ks（_Kf），但实地数据总是更好。如果使用土芯，有必要进行五次重复，以确保开放路径不会伪造结果。比较结果。如果有一两个样本的_Ks结果要高得多，就不要取平均值，只取数值较低的样本的平均值。高电导率数据可能是开放路径（孔隙）造成的，这些孔隙是在土壤岩心的顶部和底部切割的，但在田间或多或少是被动的。

KSAT 如何计算温度校正，以获得指定参考温度下的饱和电导率？: KSAT 利用水的粘度与温度的关系，根据测量值（在测量的操作温度下）重新计算参考电导率（在您指定的参考温度下）。详情请参见KSAT 操作手册第 11 页（可从KSAT 软件的 "帮助 "菜单中下载 pdf 版本）。

饱和是否意味着所有的土壤孔隙都充满了水？: 不！但实地情况也并非如此。

我无法测量电导率，因为在自动测量开始之前，所有的水都通过了样品。: KSAT 可测量电导率范围的上限约为 10000 厘米/天。在这种情况下，初始水位大约在 5 秒钟内通过样本，接近KSAT 数据采集的时间分辨率。您可以尝试使用重启测量按钮，在打开阀门后立即手动启动数据记录。这样可以稍稍加快第一个数据点的记录，并有助于稍稍提高测量上限。

我的测量何时结束？: 如果达到与初始压头相关的最小总压头（参数 H_end_abs）或最小相对压头（参数 H_end_rel），则测量自动结束。默认设置是水位下降到初始值的 25% 时自动渗漏。您可以在参数菜单中更改该设置。默认值非常保守。通常情况下，可以更早地停止测量。您可以随时按下 "停止测量 "按钮。根据经验，可以停止测量：

a) 如果计算出的电导率成为稳定值。这意味着已经记录了足够多的测量数据（> 10 个），并且信号显示出清晰的趋势，以及

b) 如果^r2足够高（^r2> 0.999）。

对于渗透率较低的样品，压头下降 1 厘米通常就足以停止测量。例如，电导率为 2 cm/d 的样品需要大约 8 小时才能达到初始压头的 0.25。在实际操作中，可以从 20 厘米的初始压头开始，当达到 19.5 厘米时停止测量（手动或通过设置 H_end_rel = 0.975），大约 15 分钟后停止测量。

我能否从外部可视化我的数据？: 是的。所有数据和参数都会以 csv 格式写入 ASCII 文件。您可以使用这些数据，用自己的可视化软件重新显示测量结果和拟合曲线。

资源/出版物

资源链接

部分出版物

以下是KSAT 引用出版物的几个例子。

2020

Fontanet, Mireia, Elia Scudiero, Todd H. Skaggs, Daniel Fernàndez-Garcia, Francesc Ferrer, Gema Rodrigo, and Joaquim Bellvert."灌溉调度的动态管理区》。农业用水管理 238 (2020): 106207.(文章链接）。
Jackisch、Conrad、Kai Germer、Thomas Graeff、Ines Andrä、Katrin Schulz、Marcus Schiedung、Jaqueline Haller-Jans 等人 "土壤湿度和墒情--传感器系统的实地比较"。地球系统科学数据》第12期，第1号（2020年）。(文章链接）。

2016

Imukova, K.; Ingwersen, J.; Hevart, M.; Streck, T. (2016)：冬小麦林分的能量平衡闭合--涡度协方差技术与土壤水分平衡法的比较。生物地理科学 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)：干旱诱发土壤水分替代稳定状态的实验证据。科学报告 6: 20018.
Sprenger, M.; Seeger, S.; Blume, T.; Weiler, M. (2016)：浸润带中的旅行时间--空间和时间的可变性。

2015

(2015): 2015 ASABE 国际年会。
Pilon, J. (2015)：受临时通道影响的泥炭物理和水力特性的表征。(文章链接）
Biel-Maeso, M.; Valdes-Abellan, J.; Tamoh, K.; Corada-Fernández, C.; Candela, L. (2015)：COMPARACIÓN Y VALIDACIÓN DE LAS PROPIEDADES HIDRÁULICAS DEL SO 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)：火成炭和水成炭的憎水性是否抵消了它们对土壤水力特性的积极影响？Geoderma 245-246: 31-39。
Martínez Pérez, S.; Sastre Merlín, A.; Bienes Allas, R. (2015)：XII : trabajos presentados en las XII Jornadas de Investigación en la Zona No Saturada del Suelo, Alcalá de Henares, 18-20 noviembre de 2015.阿尔卡拉大学，Servicio de Publicaciones。阿尔卡拉-德埃纳雷斯。(文章链接）
Thompson, A. R.; Stotler, R. L.; Macpherson, G. L.; Liu, G. (2015)：应用于小直径注水井的低流速对堵塞过程的实验室研究。Water Resour Manage (Water Resources Management) 29 (14)：5171-5184.
Wanger, M. M.; Fox, G. A.; Wilson, G. V. (2015)：管道堵塞导致孔隙水压力积聚的定量化管道流实验 - In: 2015 ASABE Annual International Meeting 2015：1.（文章链接）
Litaor, M. I.; Meir-Dinar, N.; Castro, B.; Azaizeh, H.; Rytwo, G.; Levi, N.; Levi, M.; MarChaim, U. (2015)：利用曝气池移动系统处理酿酒废水。环境纳米技术、监测与管理》4：17-26。

2014

Thompson, A. R. (2014)：流速对小直径含水层储存和恢复注水井堵塞过程的影响。

2012

Durner, W.; Iden, S. C. (2012)：Skript Bodenphysikalische Versuche Im Rahmen der Veranstaltung "Bodenkundliches Laborpraktikum" für Studierende der Geoökologie.

2009

Hartge, K. H.; Horn, R. (2009)：Die physikalische Untersuchung von Böden.E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung (Nagele u. Obermiller).斯图加特。

2002

Coughlan, K.; Cresswell, H.; McKenzie, N. (2002)：用于土地评估的土壤物理测量与解释》。澳大利亚联邦科学与工业研究组织出版（文章链接）

1999

Dirksen, C. (1999)：土壤物理测量。Catena-Verl.Reiskirchen.: 2015 第八届先进地面穿透雷达（IWAGPR）国际研讨会。
Leger, E.; Saintenoy, A.; Tucholka, P.; Coquet, Y.: In: 2015 8th International Workshop：1-5.(文章链接)
Darcy, H.: Les fontaines publiques de la ville de Dijon.Dalmont.Paris.(文章链接）

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