CS263025B1 - Způsob měření rychlosti infiltrace vody do nenasycené zeminy - Google Patents

Abstract

Způsob měření rychlosti infiltrace vody do nenasycené zeminy, při němž se voda přivádí k povrchu zeminy po dávkách gřes infiltrometr se soustřednými válci. Účelem je vyloučit chyby měření,·které způsobuje nehomogenita a stratifikace zemin. Účelu se dosahuje tím, že do nenasycené zeminy pod infiltrometrem se zavede na hrotu uzavřená sontážní trubka, zvolená dávka vody se označí radioaktivním indikátorem a detektorem záření zapuštěným do sontážní trubky na kabelu se sleduje v časových relacích vertikální pohyb označené dávky vody.

Description

Vynález se týká způsobu měření rychlosti infiltrace vody do nenasycené zeminy, při němž se voda přivádí k povrchu zeminy po dávkách přes infiltrometr tvořený soustředěnými válci. Účelem vynálezu je vyloučit chyby měření, které způsobuje nehomogenita a stratifikace zemin·

Infiltrace je jeden z druhů proudění vody v nenasycené zemině, při němž se voda přiváděná k povrchu zeminy vsakuje svrchní vrstvou zeminy do hornin, kde tvoří zásoby podzemních vod· Je-li přiváděna takovou rychlostí, jakou se vsakuje, vyjadřuje tato rychlost maximální hodnotu rychlosti infiltrace· Obecně závisí rychlost infiltrace na počátečním rozdělení vlhkostního profilu zeminy. S postupným zvlhčováním zeminy rychlost infiltrace klesá, až se ustálí na hodnotě rovné filtračnímu koeficientu zeminy. Podle rychlosti infiltrace se např. zjišíuje doba, po kterou bude umělé hnojivo setrvávat v aktivní vrstvě půdy, tj. v dosahu kořenů rostlin, nebo doba, během níž zůstanou látky rozpuštěné v infiltrační vodě adsorbované na částicích zeminy a nevniknou do podzemní vody. Podle rychlosti infiltrace lze určovat množství látky, která s povrchovou vodou prosákne do podzemní vody a znečistí ji.

Je známý způsoo měření rychlosti infiltrace vody do nenasycené zeminy, při němž se vpraví do zeminy, 10 až 20 cm hluboko, infiltrometr, sestávající ze dvou koncentricky uspořádaných válců·

Do obou válců se přivádí voda a její hladiny se udržují na stejné úrovni, nejlépe ve výšce 1 až 3 cm nad povrchem zeminy. Voda vsakující se do zeminy z vnějšího válce vytváří v zemině svislou proudnici, jíž vsakuje do zeminy voda z vnitřního válce. Množství vody přiváděné k povrchu zeminy přes vnitřní válec se měří v časových relacích až do ustálené rychlosti infiltrace, reprezentují cí filtrační koeficient zeminy.

-2.263 025

Nevýhodou známého způsobu měření rychlosti infiltrace je nemožnost vyloučit nepřesnosti vznikající nehomogenitou a stratifikací zeminy. Známý způsob měření je založen na předpokladu homogenní zeminy, ve které se vsakovaná voda pohybuje jako píst, rovnoměrně po celé ploše vymezené infiltrometrem.

V nehomogenní zemině si však vsakovaná voda hledá cesty menšího odporu, vytváří si kanálky a proudí zeminou paprskovitě. Dosáhnou- li některá paprskové proudy hladiny podzemní vody, znečistí ji dřívej než se předpokládá podle známého způsobu měření rychlosti infiltrace, nebol preferovanými paprskovitými dráhami proudí voda rychleji než homogenní zeminou. Ve výpočtu pohybu kontaminantu k hladině podzemní vody mohou vzniknout značné chyby.

Js také známý způsob měření rychlosti infiltrace vody do nenasycená zeminy, při němž se voda nebo pouze vlhkost zeminy označí pomocí injektoru v hlouboe 30 až 50 cm pod povrchem zeminy radioaktivním indikátorem a vsakovací pohyb označené vody nebo vlhkosti se sleduje detektorem záření, suvně uloženým na měrném kabelu v sondážní trubce.

Nevýhodou druhého známého způsobu měření rychlosti infiltrace je Časová náročnost a nereprodukovatelnost výsledků měření. Způsob je vhodný pro měření rychlosti přirozené infiltrace, vodních srážek nebo tání sněhu, avšak zcela nevhodný např. pro zjišlo vání pohybu kontaminantů, kdy se požadují výsledky měření během několika hodin a nikoli během několika měsíců.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob měření rychlosti infiltrace vody do nenasycené zeminy podle vynálezu, při němž se voda přivádí k povrchu zeminy po dávkách přes infiltrometr se soustředěnými válci, jehož podstata spočívá v tom, že do nenasycené zeminy pod infiltrometrem se zavede na hrotu uzavřená sondážní trubka, zvolená dávka vody se označí radioindikátorem a detektorem záření zapuštěným do sondážní trubky na měrném kabelu se sleduje v časových relacích vertikální pohyb označené dávky vody.

Výhodou způsobu měření rychlosti infiltrace podle vynálezu je získání reprezentativních a reprodukovatelnýoh výsledků měření i v nehomogenních zeminách, za relativně krátký čas a a možností použít radiondikátor s krátkodobým poločasem rozpadu, vý⁴ 283 023 hodný z hlediska hygienického a ekologického. Výhody vyplývají z možnosti fyzicky sledovat pohyb infiltračního proudu v zemině, nikoliv pouze na něho usuzovat z infiltrace do povrchové vrstvy zeminy, a z využití infiltrometru, který výrazně urychluje infiltrační proud v zemině.

Příklad způsobu měření rychlosti infiltrace podle vynálezu je popsán pomooí zařízení schematicky znázorněného na přiloženém výkresu, na obr. 1 a pomocí grafických výstupů z detektoru záření, znázorněných na obr. 2.

Při způsobu měření rychlosti infiltrace podle vynálezu se vpraví 20 cm pod povrch 2 zeminy 10 infiltrometr 8 s vnitřním válcem 11 a soustředným vnějším válcem 12. Do zeminy 10 pod vnitřní válec 11 infiltrometru g se zavede do hloubky 2 m duralová sondážní trubka £ o průměru 10 mm s uzávěrovým hrotem 13. Přes infiltrometr 8 se po dávkách přivádí k povrchu 2 zeminy 10 voda 14 tak, aby výšky hladin 15 vody 14 v obou soustředěných válcích 11» 12 byly přibližně stejné a nepřesáhly 3 cm. Voda 14 infiltrovaná do zeminy 10 z vnějšího válce 12 vytváří v zemině 10 proudnici 16, kterou infiltruje do zeminy 10 infiltračním proudem 17 voda 14 z vnitřního válce 11. Zvolená dávka vody 14 se označí radioaktiv~~ 131 ním indikátorem, jodidem sodným Na I, jehož poločas rozpadu je 8,04 dní. Pohyb radioindikátoru unášeného infiltračním proudem 17 se sleduje detektorem 2 záření, konkrétně Geiger-Mullerovým, který se zapouští do sondážní trubky £ na kabelu 2· Detektor 2 záření je kabelem 2 spojen přes přizpůsobovací člen 2 se spektrometriokou jednotkou 1. Podle Četnosti impulsů detekovaných detektorem 2 a podle hloubky zapuštění detektoru 2t měřené pomocí kabelu 2» byla zjištěna po dvou hodinách infiltrace první poloha 6 radioindikátoru v zemině 10 a po pěti hodinách jeho druhá poloha 2» ® ^to pomooí grafického výstupu ze spektrometrické jednotky 1, obr. 2. První graf 18 odpovídá první poloze 6 v čase t^ a druhý graf 19 druhé poloze 2 v čase tg. Vzdálenost H obou poloh 6,2 je mírou rychlosti v infiltrace, pro niž platí vztah

H .

V 33

-¼ 263 025 kde R-q je retardační faktor zeminy 10, zjištěný pro použitý rádio· indikátor a zeminu 10 laboratorně z distribučního koeficientu póroví tosti a objemové hmotnosti zeminy 10. V konkrétním případě činil retardační faktor 1,1. Je-li vzdálenost H - 0,4 m, lze podle uvedeného vztahu vypočítat, že rychlost infiltrace v činí 4,07 . 105 ni · s’¹.

Pokud by se použil známý způsob zjišťování rychlosti infiltrace bez radioindikátoru, pouze pomocí infiltrometru, nebylo by možné vyloučit ohyby měření vznikající paprskovitým, nesouměrným infiltračním proudem 17« způsobeným preferenčními cestami v nehomogenní zemině 10.

Způsobu podle vynálezu lze využít při výběru vhodné lokality pro skládku odpadů, pro stanovení velikosti ochranných pásem vodních zdrojů, pro zjištění poruch v povrchových vrstvách sypaných vodních hrází a násypů, při určování dovoleného množství aplikace umělých hnojiv apod.

Claims (1)

1. Způsob měření rychlosti infiltrace vody do nenasycené zeminy, při němž se voda přivádí k povrchu zeminy po dávkách přes infiltrometr se soustředěnými válci, vyznačený tím, že do nenasycené zeminy pod infiltrometřem se zavede na hrotu uzavřená sondážní trubka, zvolená dávka vody se označí radioaktivním indikátorem a detektorem záření zapouštěným do sondážní trubky na kabelu se sleduje y časových relacích vertikální pohyb označené dávky vody.