CZ2013360A3 - Malý drenážní lyzimetr - Google Patents
Malý drenážní lyzimetr Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2013360A3 CZ2013360A3 CZ2013-360A CZ2013360A CZ2013360A3 CZ 2013360 A3 CZ2013360 A3 CZ 2013360A3 CZ 2013360 A CZ2013360 A CZ 2013360A CZ 2013360 A3 CZ2013360 A3 CZ 2013360A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- soil
- water
- lysimeter
- lysimeters
- funnel
- Prior art date
Links
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 70
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000004746 geotextile Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- 239000000575 pesticide Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 229910004823 HxPO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 206010016256 fatigue Diseases 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000010438 granite Substances 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 150000003071 polychlorinated biphenyls Chemical class 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 1
- 239000002680 soil gas Substances 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Malý drenážní lyzimetr pro jímání půdní gravitační vody ve volitelné hloubce půdního profilu nenasycené zóny je složen z nálevky (1) vyplněné geotextilií (4) a propustnou inertní vrstvou (5), vodotěsně spojené s jímací plastovou nádržkou (2), ze které je voda jímána nad zemský povrch plastovou trubičkou (3).
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká jímání půdní gravitační vody za účelem zjišťování koncentrace a plošného i časového odnosu vyplavených (tj. rostlinami nevyužitých) půdních živin (NH4 +, NO3·, HxPO4x'3, Ca2+, Fe2+, K+, Mg2+, Mn2+, Na+). Technické řešení umožňuje rychlou a snadnou výrobu drenážního lyzimetru a jeho opakované zabudování/vyjmutí do/z půdního profilu podle sezónnosti polních prací, a to bez náročných technických úprav v místě užití, s minimálními finančními náklady a bez nároků na lidskou obsluhu v čase sběru vody. Lyzimetr je vhodný do všech typů půd s výjimkou jílovitých (výskyt preferenčních cest). Z hlediska materiálu použitého pro jeho výrobu (plast) není vhodný pro stanovení pesticidů, těžkých kovů a polychlorovaných bifenylů.
Dosavadní stav techniky
Pro pochopeni mechanismu a za účelem kvantifikace toků během vyplavování látek z půdy (např. půdních živin, pesticidů, perzistentních organických polutantů a těžkých kovů) v nenasycené zóně jsou využívány vhodné in šitu monitorovací techniky. Procesy vyplavování a odnos látek z půdy jsou sledovány celou řadou zařízení různých parametrů a technických řešení uvedených ve Weihermůller et al. (2007). Jedná se o zařízení podtlaková pro jímání kapilární vody půdní matrice, např. podtlakové neboli sukční lyzimetry ve formě kelímků, desek a kapilárních knotů nebo beztlaková (tzv. zero tension) pro jímání vody z nekapilárních pórů, resp. z preferenčních cest, např. trubkové vzorkovače, iontoměničové krabičky a drenážní nebo vážitelné lyzimetry. Lyzimetry obecně představují nádoby (kontejnery) naplněné porušeným či neporušeným půdním profilem (vertikální průřez půdou od povrchu až po nezvětralý horninový podklad) či jeho částí, jejichž pomocí lze kromě koncentrace a odnosu látek v prosakující půdní vodě zjišťovat i složky vodního režimu stanoviště. Za tímto účelem je pak v časových intervalech sledována půdní vlhkost (drenážní lyzimetry) nebo hmotnostní změny (vážitelné lyzimetry); v lyzimetrech lze nastavit i různou hladinu podzemní vody. V dnešní době existují i tzv. „smart“ vážitelné lyzimetry vybavené moderní automatickou měřicí technikou, např. tenzometry, sukčními kelímky, čidly na měření půdní vlhkosti či půdních plynů. V případě tzv. rovnovážných podtlakových lyzimetrů je půdní vodní potenciál v rovnováze s okolní půdou. Jímání vody do lyzimetru je obvykle podporováno propustnou vrstvou neovlivňující koncentrace půdních živin v jímané vodě (písek, štěrk) a usnadňující odvod vody z půdního prostředí do sběrné nádoby, z které je v časových intervalech vysávána. Lyzimetry mají podobu různých tvarů (válce, obdélníkové lyzimetry s nízkými bočními stěnami, pan lyzimetry ve tvaru nálevky - pánve), velikostí (plocha několik dm2 až stovky m2) a materiálů (kovové, plastové, skleněné, keramické), technik instalace (porušený vs. neporušený půdní profil, horní část lyzimetru v úrovni půdního povrchu vs. v různé-cca 10 - 200 cm-hloubce pod povrchem), a to ve vztahu k podmínkám stanoviště (půdní typ, klima, využívání půdy) a k prioritnímu účelu, pro který jsou využívány. Např. pro sušší oblasti a těžší jemnozrnné půdy jsou vhodná podtlaková zařízení, pro vlhčí oblasti a půdy s preferenčními cestami naopak beztlaké lyzimetry, které se rovněž přednostně používají v případě stanovení vyplavování dusičnanů.
Vegetační kryt nad lyzimetry se shoduje s jejich okolím, v případě velkých vážitelných lyzimetrů je možnost výběru vegetačního krytu libovolná, vč. tzv. černého úhoru (bez vegetace).
Každý typ lyzimetru má své výhody a nevýhody, z čehož vyplývá, že do dnešní doby nebyly v Evropské unii přijaty žádné standardní metody pro přímé měření množství a kvality prosakující půdní vody. Peters a Durner (2009) uvádějí, že výroba a provoz velkých monolitických lyzimetrů nebo lyzimetrů instalovaných ve tvaru plochých nádob bočně přímo do zvolené hloubky půdního profilu, tj. lyzimetrů s neporušeným půdním profilem, jsou značně finančně a technicky náročné, ale tato zařízení jsou schopna podrobně zachytit půdní heterogenitu (vč. preferenčních cest) a její vliv na kvalitu půdní vody a vodní režim půdy. Z výsledků Arauzo et al. (2010) vyplývá, že u velkých válcovitých lyzimetrů i pan lyzimetrů může hrozit nebezpečí stékání vody preferenčními cestami podél stěny lyzimetru. Weihermůller et al. (2007) doporučují minimalizovat případnou mezeru mezi lyzimetrem a přirozeným půdním prostředím tak, aby lyzimetrický teplotní gradient byl podobný přirozenému půdnímu prostředí. U bočního vkládání plochých beztlakých lyzimetrických nádob do zvolené hloubky půdního profilu (pod úroveň kořenového systému) představuje vysoké náklady hloubení jam (např. buldozerem), ze kterých jsou pak lyzimetry bočně vkládány do otvorů („kapes“) ručně v půdě vytvořených. Podle zjištění Abdou a Flury (2004) je část půdního profilu, která nasedá přímo na lyzimetr a z které voda vytéká přímo do lyzimetru, vystavena atmosférickému tlaku, je zde znemožněn kapilární pohyb vody, resp. kolísání hladiny podzemní vody a tudíž se zde vytváří zóna nasycená vodou ovlivňující rozklad a transport rozpuštěných látek.
Instalace podtlakových lyzimetrů je obzvláště finančně a technicky náročná; pohyb vody zde však nejvíce odpovídá realitě a jímání vody je kontinuální a ve větším množství ve srovnání s beztlakými lyzimetry. Naopak nevýhodou je, že u těchto lyzimetrů mohou použité materiály ovlivňovat složení filtrované vody (např. sklolaminát u knotových lyzimetrů); proto je potřeba, jak uvádějí Perrin-Ganier et al., 1993, pro některé sledované látky v půdním roztoku (pesticidy, těžké kovy) používat speciální materiály (keramika, sklo).
Instalace lyzimetrů do porušeného půdního profilu i za předpokladu dodržování sledu původních půdních vrstev narušuje přirozenou půdní strukturu a prostorovou heterogenitu (Troxler et al., 1998) a není tudíž vhodná do půd s preferenčními cestami (zejména jílovité půdy). Porušení půdního profilu, resp. půdní struktury je přijatelné v hrubozrnných lehčích půdách se slabší půdní strukturou (Arauzo et al., 2010), kde zpětně vrstvený půdní profil má vlastnosti nejméně odlišné od původního půdního profilu. Výhodou lyzimetrů instalovaných do porušeného půdního profilu je relativně rychlá a snadná instalace, s nižšími náklady.
Lyzimetry velkých rozměrů s nákladnou instalací však nelze použít pro případ operativního nakládání s lyzimetry v závislosti na polních pracích. Před podzimní orbou, případně před výsevem plodin je nezbytné lyzimetry vyjmout z půdy a poté znovu nainstalovat. V těchto případech je nutné přijmout nevýhody malých lyzimetrů aplikovaných do porušeného půdního profilu, které nezohledňují plošnou půdní heterogenitu a mají relativně nízkou účinnost jímání vody.
Pro zpracování této kapitoly byl využit následující literární výčet:
Abdou, H.M., Flury, M. (2004): Simulation of water flow and solute transport in freedrainage lysimeters and field soils with heterogeneous structure. Eur. J.Soil Sci. 55: 229-241.
Arauzo, M., Martínez-Bastida, J.J., Valladolid, M., Díez, J.A. (2010): Field evaluation of Gee Passive Capillary Lysimeters for monitoring drainage in non-gravelly and gravelly alluvial soils: A useful tool to estimate nitrogen leaching from agňculture. Agricultural Water Management, 97: 465-474.
Perrin-Ganier, C., Schiavon, M., Portál, J.M., Breuzin, C., Babut, M. (1993): Porous cups for pesticides monitoring in soil solutions - laboratory tests. Chemosphere, 26 (12): 2231-2239.
-4·*·
Peters, A., Durner, W. (2009): Large zero-tension plate lysimeters for soil water and solute collection in undisturbed soils. Hydrol. Earth Syst. Sci., 13: 1671-1683.
Troxler, J., Žala M., Natsch A., Nievergelt J., Keel C., Defago G. (1998): Transport of a biocontrol pseudomonas fluorescens through 2.5-m deep outdoor lysimeters and survival in the effluent water. Soil Biol. Biochem. 30: 621-631.
Weihermůller, L., Siemens, J., Deurer, M., Knoblauch, S., Rupp, H., Góttlein, A., POtz, T. (2007): In Šitu Soil Water Extraction: A Review. J. Environ. Qual. 36: 17351-1748.
Podstata vynálezu
Podstata vynálezu malého drenážního lyzimetru je podřízena požadavkům nízkonákladové a snadné výroby a instalace v podmínkách porušeného půdního profilu. Lyzimetr je uložen pomocí půdních vrtáků ve zvolené hloubce půdního profilu a při zpětném ukládání půdy je dodržováno její původní vrstvení. Voda infiltrující do půdního profilu je do lyzimetru jímána nálevkou vyplněnou geotextilií a propustnou inertní vrstvou, která vodu odvádí do zásobní nádržky. Inertnost vrstvy je vztažena k tomu, že tato vrstva neovlivňuje koncentraci půdních živin v jímané vodě. Ze zásobní nádržky je při odběru/pochůzce voda vysávána plastovou trubičkou vystupující nad úroveň povrchu půdy a je stanoven její objem.
Objasnění výkresu
Na přiloženém výkresu na Obr. 1 je schématicky znázorněný příklad provedení malého drenážního lyzimetru podle uvedené podstaty vynálezu.
Příklad uskutečnění vynálezu
Příklad konkrétního provedení malého drenážního lyzimetru v polních podmínkách podle uvedené podstaty vynálezu (Obr. 1):
Lyzimetr se skládá z upravené jímací plastové nádržky 1 (dvoulitrová PVC láhev o průměru 12,5 cm užívaná k laboratorním potřebám, z níž bylo odstraněno úzké hrdlo), do které je voda jímána prostřednictvím standardního výrobku v podobě PVC sudové nálevky 2 o vrchním průměru 30 cm a ploše 0,07m2 označené výrobcem jako chemicky inertní. Nálevka je zasunuta dovnitř nádržky a oba kusy jsou vodotěsně spojeny lepící a samovulkanizační páskou 3. Za účelem usnadnění filtrace vody je nálevka vystlána netkanou geotextilií (geonetex) 4 a celý objem nálevky je vyplněn propustnou inertní
--5 *· vrstvou 5 (granitový štěrk frakce 4/8) a povrch překryt materiálem geonetex 4. Celou jímací nádržkou, nálevkou a půdním profilem nad lyzimetrem prochází svislá plastová trubička 6 pro sběr a vysávání vody. Celková výška lyzimetru je cca 40 cm. Při zabudování lyzimetru do porušeného půdního profilu je vrchní úroveň sběrné plochy lyzimetru uložena 40 cm pod povrchem půdy (A), přičemž půdní vrstva 0-40 cm! 7 je, odstraněna kopáním. Dno lyzimetru je umístěno v hloubce 80 cm (B), přičemž-půdnT vrstva 40-80 cm/8, je odstraněna vrtáním pomocí sady půdních vrtáků. Při zpětném ukládání půdy v kopané vrstvě je dodrženo její původní vrstvení. Vodu nahromaděnou v plastové nádržce lze beze zbytku odsát pomocí ruční pumpy na olej, stanovit její objem (resp. její odtok z plošné jednotky) a laboratorními rozbory zjistit koncentrace vyplavených živin uvedených v Oblasti techniky.
Průmyslová využitelnost
Lyzimetr podle technického řešení je využitelný v oborech hydropedologie, agrochemie a ochrany vod.
Claims (1)
- Patentové nároky1. Malý drenážní lyzimetr pro jímání půdní gravitační vody ve volitelné hloubce půdního profilu nenasycené zóny, vyznačující se tím, že je složen z jímací plastové nádržky (1), nálevky (2) vodotěsné spojené (3) s nádržkou a vyplněné geotextilií (4) a propustnou inertní vrstvou (5) a dále z plastové trubičky (6) procházející vrstvou půdy (7), nálevkou (2) a jímací nádržkou (1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-360A CZ304849B6 (cs) | 2013-05-17 | 2013-05-17 | Malý drenážní lyzimetr |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-360A CZ304849B6 (cs) | 2013-05-17 | 2013-05-17 | Malý drenážní lyzimetr |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2013360A3 true CZ2013360A3 (cs) | 2014-12-03 |
| CZ304849B6 CZ304849B6 (cs) | 2014-12-03 |
Family
ID=51989656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013-360A CZ304849B6 (cs) | 2013-05-17 | 2013-05-17 | Malý drenážní lyzimetr |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ304849B6 (cs) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022043982A1 (en) * | 2020-08-30 | 2022-03-03 | Azenkot Shmuel Asher | A lysimeter device |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU899015A1 (ru) * | 1980-06-02 | 1982-01-23 | Узбекское Производственное Гидрогеологическое Объединение "Узбекгидрогеология" | Лизиметр |
| CS226106B1 (cs) * | 1981-12-28 | 1984-03-19 | Vladimir Ing Csc Pevny | Lyzimeter s regulačnou pažnicon |
| SU1147982A1 (ru) * | 1982-07-30 | 1985-03-30 | Казахский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.С.М.Кирова | Лизиметр дл получени почвенных растворов |
| CS271429B1 (en) * | 1988-03-08 | 1990-09-12 | Jiri Ing Nefe | Sampler from underground waters |
| CS590890A3 (en) * | 1990-11-28 | 1992-06-17 | Jiri Ing Nefe | Apparatus for sampling water from non-disintegrated soil profiles, dumps and from below of fuel tanks |
| JP2001305126A (ja) * | 2000-04-27 | 2001-10-31 | Kawasaki Kiko Co Ltd | ライシメータ |
| CN2599583Y (zh) * | 2003-01-17 | 2004-01-14 | 中国农业大学 | 压吸气排水式蒸渗仪 |
| CZ20536U1 (cs) * | 2009-12-17 | 2010-02-15 | Výzkumný ústav rostlinné výroby, v.v i. | Lyzimetrická sonda |
| CN202748286U (zh) * | 2012-07-03 | 2013-02-20 | 北京易科泰生态技术有限公司 | 多功能小型蒸渗仪 |
-
2013
- 2013-05-17 CZ CZ2013-360A patent/CZ304849B6/cs unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022043982A1 (en) * | 2020-08-30 | 2022-03-03 | Azenkot Shmuel Asher | A lysimeter device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ304849B6 (cs) | 2014-12-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Singh et al. | Monitoring of water and solute transport in the vadose zone: A review | |
| Brandi‐Dohrn et al. | Field evaluation of passive capillary samplers | |
| Steenhuis et al. | Preferential flow in structured and sandy soils: consequences for modeling and monitoring | |
| Karan et al. | Role of a groundwater–lake interface in controlling seepage of water and nitrate | |
| Haria et al. | Mechanisms of groundwater recharge and pesticide penetration to a chalk aquifer in southern England | |
| Heilweil et al. | Variably saturated groundwater modelling for optimizing managed aquifer recharge using trench infiltration | |
| Hangen et al. | Assessment of preferential flow processes in a forest-reclaimed lignitic mine soil by multicell sampling of drainage water and three tracers | |
| CN108051342A (zh) | 一种地下水-湖水互作用下湖泊近岸农田污染物入湖通量的简单计算方法 | |
| CN118311224B (zh) | 一种稀土原地浸矿区土壤残留浸矿剂铵态氮释放风险阈值的估算方法 | |
| Meissner et al. | Advances in out door lysimeter techniques | |
| Kwon et al. | Microbial-induced desaturation and precipitation in stratified soils with fine sand and silt layers | |
| Rey et al. | Field experiments to test the elevated water table concept combined with a desulfurized tailings cover layer | |
| KR20150053439A (ko) | 현장용 토양환경 모니터링 수직침투-라이시미터 | |
| Al‐Maktoumi et al. | Enhancement of infiltration rate of clogged porous beds in the vicinity of dams in arid zones by the roots of indigenous Ziziphus spina‐christ trees | |
| CZ2013360A3 (cs) | Malý drenážní lyzimetr | |
| Dar et al. | 3-D hydrogeological model of limestone aquifer for managed aquifer recharge in Raipur of central India | |
| Shanley et al. | Shallow water table fluctuations in relation to soil penetration resistance | |
| Dagès et al. | Seepage patterns of Diuron in a ditch bed during a sequence of flood events | |
| Wilkison et al. | Observations on preferential flow and horizontal transport of nitrogen fertilizer in the unsaturated zone | |
| CZ25779U1 (cs) | Malý drenážní lyzimetr | |
| Bloem et al. | A field experiment with variable-suction multi-compartment samplers to measure the spatio-temporal distribution of solute leaching in an agricultural soil | |
| Bloem et al. | Variable-suction multicompartment samplers to measure spatiotemporal unsaturated water and solute fluxes | |
| Jinxi et al. | Variation of specific yield with depth in an alluvial aquifer of the Platte River valley, USA | |
| Fayer et al. | Recharge Data Package for Hanford Single-Shell Tank Waste Management Areas | |
| Zornberg et al. | Geosynthetic capillary barriers: principles and applications |