CZ26615U1 - Infiltrometer and permeameter kit with controlled volume pump - Google Patents

Infiltrometer and permeameter kit with controlled volume pump Download PDF

Info

Publication number
CZ26615U1
CZ26615U1 CZ2013-28659U CZ201328659U CZ26615U1 CZ 26615 U1 CZ26615 U1 CZ 26615U1 CZ 201328659 U CZ201328659 U CZ 201328659U CZ 26615 U1 CZ26615 U1 CZ 26615U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
water
permeameter
probe
soil
infiltrometer
Prior art date
Application number
CZ2013-28659U
Other languages
Czech (cs)
Inventor
Zbyněk Kulhavý
Milan Čmelík
Igor Pelíšek
Original Assignee
Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i. filed Critical Výzkumný ústav meliorací a ochrany půdy, v.v.i.
Priority to CZ2013-28659U priority Critical patent/CZ26615U1/en
Publication of CZ26615U1 publication Critical patent/CZ26615U1/en

Links

Landscapes

  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Description

Řešení se týká inovace kontinuálního infiltrometru (UV 23245, resp. PV 2011-245) s cílem rozšíření jeho použití kromě čidla povodňových varovných systémů také jako zařízení pro polní a laboratorní měření infiltrace vody do půdy a pro stanovení hydraulických charakteristik půdního prostředí například tzv. nasycené hydraulické vodivosti.The solution concerns the innovation of continuous infiltrometer (UV 23245, respectively PV 2011-245) with the aim of extending its use in addition to flood warning systems as well as equipment for field and laboratory measurement of water infiltration into soil and for determination of soil soil hydraulic characteristics hydraulic conductivity.

Zařízení podle technického řešení vychází z návrhu kontinuálního infiltrometru (UV 23245) od stejných původců, které je nově doplněno konstrukčními úpravami pro plnění vrtu vodou a její zasakování do testované půdy resp. pro odčerpávání vody, přitékající z testované půdy. Doplňkově umožňuje zařízení také využití pro laboratorní zkoušení půdních vzorků.The device according to the technical solution is based on the design of a continuous infiltrometer (UV 23245) from the same originators, which is newly supplemented with design modifications for filling the borehole with water and its infiltration into the tested soil resp. for pumping water out from the test soil. In addition, the device also allows use for laboratory testing of soil samples.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Proudění vody v porézním prostředí, jakým je například půda, je determinováno celým komplexem abiotických a biotických vlivů: zrnitostí, charakterem pórů a vrstevnatostí počínaje, biologickým oživením, chemickými vlastnostmi nebo způsobem využití území konče. Voda do půdy proniká nejen z povrchu pozemku, ale pohybuje se i pod povrchem v závislosti na gradientu potenciálů (hladin, teplot, koncentrací apod.), které na ni působí. Infiltrační schopnost povrchu půdy a propustnost půdy pro vodu jsou tedy hlavními hydro-fyzikálními parametry pro popis odtoku a schopnosti zadržování vody v krajině, následně pro návrh opatření k nakládání s vodami v rámci povodí. Pohyb vody v půdě formulujeme pomocí tzv. Darcy-Buckingham-Richardsovy teorie pohybu vody, která slouží po úpravách a vhodné selekci k numerickému vyjádření výsledků provedených zkoušek.Water flow in a porous environment, such as soil, is determined by the entire complex of abiotic and biotic influences: grain size, pore character and stratification, biological recovery, chemical properties or land use. Water penetrates the soil not only from the surface of the land, but also moves below the surface depending on the gradient of potentials (levels, temperatures, concentrations, etc.) acting on it. Soil infiltration ability and soil permeability for water are the main hydro-physical parameters for describing runoff and water retention capacity in the landscape, and subsequently for designing water management measures within the river basin. The water movement in the soil is formulated using the Darcy-Buckingham-Richards theory of water movement, which, after adjustments and appropriate selection, is used to numerically express the results of the tests performed.

Abychom mohli popisovat složitý, v přírodě často nestacionární, proces proudění vody v pórovitém prostředí, je výhodné některé okrajové podmínky během testování fixovat na měřitelné úrovni (jako je například hydraulický potenciál hladin). To zjednodušuje následné vyhodnocení testu a snižuje chybu měřeného parametru.In order to describe a complex, often non-stationary, water flow process in a porous environment, it is advantageous to fix some boundary conditions at a measurable level (such as the hydraulic potential of levels) during testing. This simplifies the subsequent evaluation of the test and reduces the error of the measured parameter.

Obě charakteristiky můžeme stanovovat v laboratoři na předem odebraném vzorku půdy nebo v terénu (in sítu). V rámci laboratorního stanovení můžeme lépe ovlivnit a fixovat hydraulické okrajové podmínky. Nevýhodou jsou však limity velikosti vzorku, které mohou změnit vlivy, působící jinak v terénu (týká se zejména měření infiltrační schopnosti). Dále přichází v úvahu riziko mechanického poškození vzorku pri odběru, dopravě a při instalaci v laboratoři. Polní metody poskytují z těchto důvodů nej reprezentativnější výsledky, vyžadují však speciální zařízení a přesné dodržení pracovních postupů. Manuální měření jsou časově náročná, automatizace zpravidla vyžaduje složitá a finančně nákladná zařízení. Nepřímé metody stanovení uvedených parametrů zde nejsou diskutovány, neboť poskytují hodnoty parametrů s velkou mírou nejistoty a slouží tedy jen k orientačnímu stanovení.Both characteristics can be determined in the laboratory on a pre-sampled soil or in the field. Within the laboratory determination we can better influence and fix hydraulic boundary conditions. The disadvantage, however, is the size limits of the sample, which may change the effects acting differently in the field (especially the measurement of infiltration capability). Furthermore, there is a risk of mechanical damage to the sample during collection, transport and installation in the laboratory. For these reasons, field methods provide the most representative results, but require special equipment and precise adherence to working procedures. Manual measurements are time-consuming, and automation typically requires complex and costly equipment. Indirect methods for determining these parameters are not discussed here, as they provide parameter values with a high degree of uncertainty and are therefore only indicative.

Mezi tradiční manuální metody přímého stanovení hydraulické vodivosti K [I, ť1] (vyjádřeno koeficientem nasycené hydraulické vodivosti podle Darcyho zákona) polními metodami patří tzv. jedno-sondová či dvou-sondová metoda (obdoba čerpacích zkoušek), pokud sonda odvodňuje podzemní vodu, resp. metoda plněné sondy (obdoba výtopové / tlakové zkoušky), pokud je sonda situována v horizontu nad úrovní hladiny podzemní vody. Při těchto metodách se registruje změna úrovně hladiny v sondě v čase po jednorázovém odčerpání nebo jednorázovém nalití vody (zkouška s proměnlivou diferencí hladin). Pro měření infiltrační schopnosti se používá infiltrometrů různých typů (podtlakové, výtopové; s konstantní či s proměnlivou úrovní hladiny).Traditional manual methods for direct determination of hydraulic conductivity K [I, ť 1 ] (expressed by saturated hydraulic conductivity coefficient according to Darcy law) by field methods include the so-called single-probe or two-probe method (similar to pumping tests) when the probe drains groundwater, respectively. the filled probe method (equivalent to the heating / pressure test), if the probe is situated at a horizon above the groundwater level. With these methods, a change in the level in the probe over time after one-time drain or one-off water is recorded (variable-level test). Infiltration meters of various types (vacuum, heating, with constant or variable level) are used to measure infiltration capability.

Nevýhodou výše uvedených typů zařízení je buď jejich značná konstrukční náročnost nebo speciální podmínky použití (např. řešení podle PV 2011-584), méně vhodné nebo nevhodné pro zkoušení středně propustných nesoudržných materiálů jako jsou půdy, zvláště pokud se podmínky zkoušky liší dle aktuální úrovně hladiny podzemní vody v měřeném profilu v době testování. Jiná zařízení buď nedisponují automatizovaným záznamem dat (viz Guelph permeameter fyThe disadvantages of the above types of equipment are either their considerable structural demands or special conditions of use (eg PV 2011-584 solution), less suitable or unsuitable for testing moderately permeable non-cohesive materials such as soils, especially if the test conditions vary according to the current level groundwater in the measured profile at the time of testing. Other devices either do not have an automated data logger (see Guelph permeameter

- 1 CZ 26615 Ul- 1 CZ 26615 Ul

Soilmoisture equipment corp.) nebo jsou provozně složitá, případně sestavená pouze pro jeden typ zkoušky (např. Aardvark permeameter fy Soilmoisture equipment corp, pro čerpací zkoušku). Naopak velmi jednoduchá zařízení (plovákové polní souprav;/) vyžadují kontinuální dohled obsluhy a manuální provádění odečtů měření. V klimatických podmínkách České republiky je třeba metodu zkoušky volit podle aktuálního vodního režimu lokality v době průzkumu a vhodně kombinovat metody polní a laboratorní. Takto univerzální souprava momentálně není k dispozici.Soilmoisture equipment corp.) Or are complex to operate, or may only be assembled for one type of test (eg Soilmoisture equipment corp Aardvark permeameter, for pumping test). Conversely, very simple devices (float field kits; /) require continuous operator supervision and manual readings. Under the climatic conditions of the Czech Republic it is necessary to choose the test method according to the current water regime of the locality at the time of the survey and to appropriately combine field and laboratory methods. This universal kit is currently not available.

Podstata technického řešeníThe essence of the technical solution

Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je voda buď dodávána do aplikační sondy, nebo odčerpávána z aplikační sondy pomocí přesného dávkovacího čerpadla. Aplikační sonda je řešena jako zemní výpažnice nebo jako zarážecí prstenec, pro laboratorní účely jako odběrný váleček s prstencovým nástavcem. Zvolenou úroveň hladiny vody udržuje řídící jednotka na základě kontinuálního testu ponoření hladinového hrotu čerpáním vody vjednom či druhém směru. Hladinový hrot je volně nastavitelný v rozmezí výšky aplikační sondy a poté se mechanicky fixuje. Přitom řešení zajišťuje, aby nedošlo k nežádoucímu kontaktu hladinového hrotu s elektricky vodivými částmi aplikační sondy. Kontakt hladinového hrotu s hladinou vody v aplikační sondě vyvolá uzavření slaboproudého elektrického obvodu řídící jednotky a signalizuje tak okamžik dosažení hladiny nebo stav, kdy je hladinový hrot pod hladinou vody. Ochrana ústrojí dávkovači jednotky před abrazí půdními částicemi a nečistotami ve vodě je řešena sintrovým filtrem, instalovaným podle režimu měření buď na trubní rozvod vody, nebo jako přímá součást zemní aplikační sondy. Řídící jednotka zajišťuje automatizaci měření a současně poskytuje data o časovém průběhu zkoušky pro archivaci v dataloggeru.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the device according to the invention, which consists in that the water is either supplied to the application probe or pumped out of the application probe by means of a precise metering pump. The application probe is designed as a ground casing or as a stop ring, for laboratory purposes as a sampling roller with an annular extension. The control unit maintains the selected water level based on a continuous level dip test by pumping water in either direction. The level tip is freely adjustable over the height of the application probe and then mechanically fixed. The solution ensures that the level tip does not undesirably come into contact with the electrically conductive parts of the application probe. Contact of the level tip with the water level in the application probe causes the control unit's low-current electrical circuit to be closed, indicating when the level is reached or when the level tip is below the water level. Protection of the dosing unit device against abrasion by soil particles and impurities in water is solved by a sinter filter, installed according to the measuring mode either on the water pipeline or as a direct part of the ground application probe. The control unit ensures measurement automation and at the same time provides data about the time course of the test for archiving in the datalogger.

Souprava infiltrometru a permeametru podle technického řešení umožňuje provoz ve čtyřech režimech:The infiltrometer and permeameter set according to the technical solution allows operation in four modes:

- použití jako permeametru in sítu na principu plněné sondy- use as in-situ permeameter based on filled probe principle

- použití jako permeametru in sítu na principu čerpané sondy- use as in-line permeameter based on pumped probe principle

- použití jako laboratorního propustoměru- use as laboratory permeate

- použití jako infiltrometru in sítu (stávající řešení dle UV 23245, modifikované o úpravu, minimalizující ztráty vody výparem)- use as infiltrometer in sieve (existing solution according to UV 23245, modified by treatment, minimizing water loss by evaporation)

Výhody řešení:Advantages of the solution:

- univerzálnost použití soupravy jako permeametru podle místních podmínek, závisejících na aktuální úrovni ustálené hladiny vody v testované půdě vzhledem k zemní sondě (a/ hladina se nalézá v rozmezí aktivní délky zemní aplikační sondy; b/ hladina se nalézá pod úrovní zemní aplikační sondy)- the versatility of using the kit as a permeameter according to local conditions, depending on the current level of steady water level in the test soil relative to the ground probe (a / level is within the active probe length; b / level is below ground probe)

- univerzálnost použití jako infiltrometru s konstantní hladinou výtopy resp. propustoměru s konstantním spádem hladin- universality of use as infiltrometer with constant level of discharge or resp. a constant displacement meter

- univerzálnost použití pro stanovení doby výtopy (s řízenou intenzitou zadešťování) - viz UV 23245- universality of use for determining the firing time (with controlled sprinkling intensity) - see UV 23245

- automatizace měření a elektronická archivace naměřených dat- measurement automation and electronic archiving of measured data

Souprava infiltrometru a permeametru podle technického řešení je charakterizována tím, že dávkovači jednotka vody dodává nebo odčerpává (podle způsobu použití) vodu do / nebo z aplikační sondy v závislosti na signalizaci dosažení nastavené úrovně hladiny pomocí hladinového hrotu. Ponoření hladinového hrotu vzhledem k hladině vody v aplikační sondě vyhodnocuje řídící jednotka a údaje o provozu soupravy ukládá synchronně s údajem, o čase do dataloggeru. Transport vody zajišťuje rozvodné potrubí. Ochranu dávkovači jednotky (dávkovacího čerpadla) před nečistotami obsaženými ve vodě zajišťuje vodní filtr, umístěný na rozvodu vody (podle způsobu použití vždy na sací větvi potrubí). Elektrické propojení hladinového hrotu a zemnění hladinového hrotu s řídící jednotkou zajišťuje elektrické vedení.The infiltrometer and permeameter set according to the invention is characterized in that the water dosing unit supplies or drains (depending on the application) water to / from the application probe depending on the signaling of reaching the set level by means of a level tip. The immersion of the level tip with respect to the water level in the application probe is evaluated by the control unit and stored in the datalogger synchronously with the time information. Water distribution is provided by the distribution piping. To protect the dosing unit (dosing pump) against impurities contained in the water, a water filter located on the water distribution system (depending on the application, always on the suction branch of the pipeline) provides protection. The electrical connection of the surface tip and the ground tip grounding to the control unit provides electrical wiring.

-2 CZ 26615 U1-2 GB 26615 U1

Aplikační sonda je přizpůsobena pro použití v následujících variantách:The application probe is adapted for use in the following variants:

- Permeametr: provedení jako perforovaná zemní výpažnice, zasunutá do předem vyvrtaného otvoru v půdě nebo zarážená do půdy, přitom perforace zajišťuje hydraulickou spojitost vnějšího prostředí s vnitřkem výpažnice a snižuje míru vnikání zemitých částic do sondy. Výhodou řešení je konstrukční jednoduchost a s tím související nízká výrobní cena. Nevýhodou je menší odolnost proti vplavování zemitých částic do aplikační sondy a zpravidla i horší hydraulická spojitost aplikační sondy s testovanou půdou (vlivem plošek plného materiálu tělesa výpažnice, oddělující jednotlivé otvory perforace). V případě čerpání vody z aplikační sondy (použití jako čerpané sondy) je nutností použít na ochranu dávkovači jednotky vodní filtr na sacím potrubí.- Permeameter: designed as a perforated earth casing, inserted into a pre-drilled hole in the soil or driven into the soil, the perforation ensuring the hydraulic connection of the external environment to the interior of the casing and reducing the penetration rate of earth particles into the probe. The advantage of the solution is its simplicity of construction and the associated low production cost. The disadvantage is lower resistance to flooding of earth particles into the application probe and usually also worse hydraulic connection of the application probe with the tested soil (due to flats of solid material of the casing body, separating individual holes of perforation). When pumping water from the application probe (used as a pumped probe), it is necessary to use a water filter on the suction line to protect the dosing unit.

- Permeametr: provedení jako zemní výpažnice, aplikovaná podle varianty výše, perforace je nahrazena zrnitým sintrovým filtrem, s hydraulickou vodivostí minimálně o řád vyšší než testovaná půda a s velmi malou vstupní hodnotou vzduchu. Sinter plní současně funkci výpažnice i filtru omezujícího zatékání zemitých částic. Výhodou je lepší hydraulická spojitost aplikační sondy s testovanou půdou, konstrukční tuhost, umožňující vyvinout větší sílu při vtlačování aplikační sondy do půdy i účinnost prvního stupně filtrace vody, vytékající z půdy, tj. optimální ochrana aplikační jednotky před zanášením zemitými částicemi. Nevýhodou je vyšší cena, daná nutností použít speciálních sintrových tvarovek.- Permeameter: designed as a ground casing, applied according to the variant above, perforation is replaced by a granular sinter filter, with a hydraulic conductivity at least an order of magnitude higher than the test soil and with a very low air inlet value. Sinter simultaneously serves as a casing and a filter limiting the flow of earth particles. Advantages include improved hydraulic connection of the application probe to the test soil, structural rigidity allowing greater force to be applied to the application probe, as well as the efficacy of the first stage of water filtration from the soil, ie optimal protection of the application unit from soil particles. The disadvantage is the higher price, due to the need to use special sinter fittings.

- Infiltrometr: provedení jako zarážecí prstenec nebo odběrný váleček s nástavcem. Umožňuje testování povrchu půdy v rostlém terénu (in sítu) nebo v laboratoři po odebrání neporušeného vzorku. V těchto případech je třeba vhodným způsobem zajistit rozstřik vody po povrchu testované půdy např. zadešťovacím nástavcem na zakončení rozvodu vody, nebo instalací hrubozmné sintrové destičky na povrch půdy apod. Při použití jako propustoměru v laboratoři je třeba udržovat na konstantní úrovni dolní hladinu vody, do které je odběrný váleček ponořen.- Infiltrometer: design as a stop ring or sampling roller with extension. It allows testing the soil surface in a sown field (in sieve) or in the laboratory after taking an intact sample. In such cases, it is necessary to ensure water spraying on the surface of the test soil, eg by means of a sprinkler at the end of the water distribution, or by installing a coarse sintered sinter plate on the soil surface. that the sampling roller is submerged.

Při použití permeametru jako čerpaná sonda přitéká voda přímo ze zvodnělého testovaného půdního prostředí (hladina podzemní vody se musí nacházet výše než je úroveň hladinového hrotu v aplikační sondě). V takovém případě odpadá zdroj vody. V ostatních případech použití, jako permeametru na principu plněné sondy nebo jako infiltrometru, je součástí soupravy zdroj vody.When using the permeameter as a pumped probe, water flows directly from the aquifers test soil environment (the groundwater level must be higher than the level probe tip in the application probe). In this case, the water source is eliminated. In other cases of use, as a permeameter on the principle of a filled probe or as an infiltrometer, a water source is included.

Souprava podle vynálezu je dále charakterizována tím, že je vhodná pro automatizované terénní měření infiltračního potenciálu povrchu půdy nebo propustnosti pro vodu, respektující aktuální podmínky a stav půdy.The kit according to the invention is further characterized in that it is suitable for automated field measurement of soil surface infiltration potential or water permeability, respecting current soil conditions and conditions.

Po skončení zkoušky jsou data přenesena z dataloggeru do PC a dále početně zpracována k požadovanému účelu.After the end of the test, the data are transferred from the datalogger to the PC and further processed for the required purpose.

Souprava infiltrometru a permeametru s dávkovacím čerpadlem podle vynálezu nalezne uplatnění jako mobilní zařízení pro realizaci hydropedologického průzkumu, pro vybavení půdních laboratoří nebo podle UV 23245 jako autonomní čidlo meteorologických stanic s funkcí generování varovných hlášení o riziku lokálních povodní.The infiltrometer and permeameter set with metering pump according to the invention will find application as a mobile device for the realization of hydropedological survey, for the equipment of soil laboratories or according to UV 23245 as an autonomous sensor of meteorological stations with the function of generating warning messages about local floods.

Přednosti soupravy podle vynálezu lze shrnout takto:The advantages of the kit according to the invention can be summarized as follows:

- univerzálnost zařízení pro různé účely a podmínky použití,- universality of equipment for different purposes and conditions of use,

- kompaktnost konstrukčního řešení a skladebnost s možností napojení na jiné monitorovací systémy,- compactness of the design and composition with the possibility of connection to other monitoring systems,

- konstrukční a provozní jednoduchost při plné automatizaci měření.- Simplicity of design and operation while fully automating measurements.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na přiložených výkresech je na Obr. 1 schematicky znázorněno základní funkční schéma soupravy pro hlavní režimy využití.In the accompanying drawings, FIG. 1 schematically shows the basic functional diagram of the kit for the main modes of use.

Na Obr. 2 jsou zobrazeny způsoby technického řešení aplikační sondy i pro použití jako sondy permeametru v zemním vrtu nebo jako zarážecího prstence infiltrometru či odběrného válečkuIn FIG. 2 shows methods of the technical solution of the application probe also for use as a probe of a permeameter in a borehole or as a stop ring of an infiltrometer or a sampling cylinder

-3CZ 26615 Ul s nástavcem pro laboratorní testování. Výškově nastavitelný hladinový hrot 7 je ve všech konstrukčních provedeních řešen tak, že je elektricky odizolován od konstrukčních dílů aplikační sondy I, která jev elektricky vodivém provedení vždy propojena se zemněním 8 hladinového hrotu 7.-3GB 26615 UL with laboratory test adapter. In all designs, the height-adjustable level tip 7 is designed in such a way that it is electrically insulated from the components of the application probe I, which in the electrically conductive version is always connected to ground 8 of the level tip 7.

Na Obr. 3 je schéma zapojení při použití soupravy jako permeametru ve funkci plněné sondy. Pro toto zapojení je typické, že dávkovači jednotka 2 dodává přes vodní filtr 4 vodu ze zdroje 6 vody do aplikační sondy i, která je v provedení zemní výpažnice (Obr. 2). Ustálená hladina 10 vody v testované půdě je níže než udržovaná nastavená úroveň 11 hladiny v aplikační sondě i.In FIG. 3 is a wiring diagram using the kit as a permeameter as a filled probe. Typically, the dosing unit 2 supplies water from the water source 4 to the application probe 1, which is in the design of a ground casing (Fig. 2) via a water filter 4. The steady water level 10 in the test soil is lower than the maintained set water level 11 in the application probe i.

Na Obr. 4 je schéma zapojení při použití soupravy jako permeametru ve funkci čerpané sondy. Pro toto zapojení je typické, že dávkovači jednotka 2 odčerpává přes vodní filtr 4 vodu, přitékající do aplikační sondy 1 z okolní testované půdy. Aplikační sonda I je v provedení zemní výpažnice (Obr. 2). Ustálená hladina 10 vody v testované půdě je výše než nastavená úroveň 11 hladiny v aplikační sondě i. V tomto provedení chybí zdroj 6 vody, nádoba však může sloužit k zachycení vytékající vody a následné kalibraci měření.In FIG. 4 is a wiring diagram when using the kit as a permeameter as a pumped probe. It is typical for this connection that the dosing unit 2 pumped water through the water filter 4 into the application probe 1 from the surrounding test soil. Application probe I is designed as a ground casing (Fig. 2). The steady water level 10 in the test soil is higher than the set water level 11 in the application probe 1. In this embodiment, the water source 6 is missing, but the vessel can serve to capture the effluent and subsequently calibrate the measurement.

Na Obr. 5 je schéma zapojení při použití soupravy jako infiltrometru in sítu nebo propustoměru v laboratoři. Pro toto zapojení je typické, že dávkovači jednotka 2 dodává přes vodní filtr 4 vodu ze zdroje 6 vody do aplikační sondy 1, která je v provedení zarážecího prstence nebo odběrného válečku s nástavcem (Obr. 2). Ustálená hladina 10 vody v testované půdě nebo vně aplikační sondy 1 při použití v laboratoři je níže než udržovaná nastavená úroveň 11 hladiny v aplikační sondě 1. V případě použití čisté vody bez nečistot může být vynechán vodní filtr 4.In FIG. 5 is a wiring diagram when using the kit as an in-line infiltrometer or a permeator in a laboratory. Typically, the dispensing unit 2 delivers water from the water filter 4 to the application probe 1, which is in the form of a stop ring or a take-up roller with an extension (Fig. 2). The steady water level 10 in the test soil or outside the application probe 1 when used in the laboratory is below the maintained set level 11 of the application probe 1. In the case of using clean water without impurities, the water filter 4 may be omitted.

Následující příklady provedení soupravy infiltrometru a permeametru s dávkovacím čerpadlem podle technického řešení pouze dokládají, aniž by ho jakkoliv omezovaly.The following exemplary embodiments of the infiltrometer and permeameter with metering pump set according to the invention only illustrate without limiting it.

Příklady provedeníExamples

Příklad 1Example 1

Prototyp kontinuálního infiltrometru (dle UV 23245) v podobě inovované soupravy infiltrometru a permeametru s dávkovacím čerpadlem podle vynálezu byl \yroben v závěru roku 2012 podle návrhu Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půdy v.v.i., CZ firmou ADCIS, s.r.o., CZ. Původní elektronická část řídící jednotky byla nahrazena mikroprocesorem a interní pamětí pro archivaci nastavených parametrů (režimu měření, výsledků měření atd.). Vyvinut byl i nový způsob použití jako permeametr a laboratorní propustoměr. V roce 2013 proběhlo terénní a laboratorní testování včetně návrhu drobných konstrukčních a softwaerových úprav programu. Řešení bylo přizpůsobeno pro malosériovou výrobu.A prototype of a continuous infiltrometer (according to UV 23245) in the form of an innovated infiltrometer and permeameter kit with a metering pump according to the invention was manufactured at the end of 2012 according to the proposal of the Research Institute of Soil Amelioration and Protection v.v.i., CZ by ADCIS, s.r.o., CZ. The original electronic part of the control unit was replaced by a microprocessor and internal memory for archiving the set parameters (measurement mode, measurement results, etc.). A new method of use as a permeameter and a laboratory permeate has also been developed. In 2013, field and laboratory testing was carried out, including a proposal for minor structural and softwaer modifications to the program. The solution was adapted for small series production.

Řídící jednotka 3 s mikroprocesorem a interními hodinami 16, generujícími reálný čas, využívá ve fůnkci dataloggeru 15 jednak interní paměť, jednak umožňuje napojení externího dataloggeru pulsů (zde využito OM-CP-PULCEIOIA fy. Omega (www.Omega.com), poskytující komfort archivace i preeprocessing dat). Soffwaerové vybavení (SW) umožňuje volitelné naprogramování řídící jednotky 3 včetně přímého propojení s osobním počítačem pro možnost on-line přenosu měřených dat. Dále umožňuje provést odvzdušnění rozvodu vody manuálním zapnutím a vypnutím čerpadla nebo kalibraci spuštěním dávky 1000 pulsů.The control unit 3 with microprocessor and internal clock 16 generating real time uses both internal memory in the function of data logger 15 and also enables connection of external pulse data logger (here used OM-CP-PULCEIOIA by Omega (www.Omega.com), providing comfort archiving and pre-processing of data). Soffwaer equipment (SW) enables optional programming of the control unit 3, including direct connection to a personal computer for on-line transmission of measured data. It also allows the water supply to be vented by manually turning the pump on and off or calibrating by triggering a 1000 pulse dose.

Aplikační sonda 1 byla zhotovena v několika variantách konstrukčního řešení (viz Obr. 2). Pro verzi výpažnice byly vyrobeny varianty z vodovodního potrubí (materiál PVC /polyvinylchlorid/ i pozinkované železné trubky průměru Gl” /jeden palec-coul/) délky 900 mm, dole zakončené tvarovkami z bronzového síním zrnitosti 0,315 až 0,63 mm (tvarovka se závitem Gl). Nahoře je hladinový hrot 7 fixován PVC Gl vodoinstalační zátkou, plnící současně fůnkci vrchního krytu 14 snižujícího výpar vody, s vyvrtanými otvory pro potrubí rozvodu 5 vody, pro převedení elektrického vedení hladinového hrotu 7 i pro zavzdušení prostoru nad hladinou. V tomto řešení je hladinový hrot 7 vyroben ze svařovací elektrody nerez drátu délky cca 1000 mm, průměru 2 mm, dole zabroušeným do hrotu, nahoře spojeným s elektrickým vedením 9. Zemnění 8 hladinovéhoApplication probe 1 was made in several design variants (see Fig. 2). For the version of the casing, variants were made of water pipes (PVC / polyvinyl chloride / i galvanized iron pipes of diameter Gl ”/ one inch-inch) of 900 mm length, ending with bronze atrium fittings of 0.315 to 0.63 mm (threaded fitting) Gl). Above, the level tip 7 is fixed by a PVC G1 plumbing plug, simultaneously filling the function of the water vapor-reducing top cover 14, with drilled holes for the water distribution pipe 5, to transmit the power line 7 of the level tip 7 and to aerate the space above the surface. In this solution, the level tip 7 is made of a welding electrode of a stainless steel wire about 1000 mm long, 2 mm in diameter, ground at the bottom, connected to the power line 9 at the top.

-4CZ 26615 U1 hrotu 7 je provedeno objímkou, připevňující elektrické vedení 9 k vodivému tělesu sondy. Oba vodiče elektrického vedení 7 (propojení řídící jednotky 3 s hladinovým hrotem 7 a zemněním 8) jsou vyrobeny z dvoj linky průřezu měděného lanka 2 x 0,25 mm2. Alternativně byly vyrobeny sondy délek 50 mm a 500 mm pro menší hloubky půdních vrtů. K instalaci se použil půdní vrták Gl, kterým se předvrtal vrt odpovídající hloubky, a do něho byla výpažnice aplikační sondy 1 těsně zasunuta.26615 U1 of the tip 7 is provided by a sleeve attaching the electrical wiring 9 to the conductive body of the probe. Both conductors of the power line 7 (connection of the control unit 3 with the surface tip 7 and ground 8) are made of two lines of copper wire cross section 2 x 0.25 mm 2 . Alternatively, 50 mm and 500 mm length probes were produced for smaller soil well depths. The soil drill G1 was used to pre-drill a well of adequate depth and the casing of the application probe 1 was tightly inserted.

Jako vodní filtr byl použit bronzový sintrový filtr v provedení ve skleněné nádobce a se Sroubením pro snadné čištění.As a water filter, a bronze sinter filter in a glass container and with screw connection was used for easy cleaning.

Pro verzi zarážecího prstence bylo použito původní řešení (viz UV 23245) z nerezového kovu vnitřní světlosti 100 mm (plocha=78,5 cm2), výšky 50 až 100 mm, s břitem, zatlačovaným do rostlé zeminy do hloubky cca 30 až 80 mm pod úroveň 13 terénu. Tentýž prstenec je možné použít i pro odběr neporušeného vzorku půdy a pro jeho následné zpracování v laboratoři. Jako nástavec pro udržování úrovně 11 hladiny se použije tentýž prstenec, zkrácený na výšku cca 30 mm, poté shora připevněný lepicí páskou nebo přípravkem s těsněním pomocí pryžového Okroužku. Je možné použít i jiné, zpravidla menší, průměry prstenců - např. Kopeckého válečky. Ke skrápění povrchu půdy je použito vytvarované měděné trubičky průměru 5 mm (odpovídá světlosti potrubí/hadičky rozvodu 5 vody) s vyvrtanou řadou otvorů velikosti cca 1 mm, rozmístěnými po vnitřním obvodu trubičky tak, aby voda při skrápění směřovala do středu válečku aplikační sondy I.The original version (see UV 23245) of stainless steel with internal diameter of 100 mm (area = 78.5 cm 2 ), height 50 to 100 mm, with a blade pressed into the soil to a depth of about 30 to 80 mm below ground level 13. The same ring can also be used for taking an intact soil sample and for subsequent processing in the laboratory. The same ring, shortened to a height of about 30 mm, then attached from above with adhesive tape or a rubber ring seal, is used as a level 11 attachment. It is also possible to use other, usually smaller, ring diameters - for example Kopecky rollers. For scrubbing the surface of the soil, a preformed 5 mm diameter copper tube (corresponding to the pipe diameter / water distribution hose 5) is used with a drilled row of apertures of approximately 1 mm spaced around the inner perimeter of the tube so that water is directed to the center of the application probe roller.

K rozvodu 5 vody jsou použity silikonové hadičky průměru 6 mm, v délkách cca 500 až 1000 mm v závislosti na uspořádání měřícího stanoviště. Tento průměr hadičky koresponduje s vývody dávkovači jednotky 2 vody (bylo použito elektromagnetického membránového čerpadla fy. IWAKI model HRP-54H-1P2 - vestavné horizontální s pulzním ovládáním, s napájecím napětím 12 V, s digitálně řízeným rozsahem zdvihů 0 až 720 zdvihů, min’1, což reprezentuje maximální průtok 38 ml. min1).Silicone tubing with a diameter of 6 mm, in lengths of approximately 500 to 1000 mm, is used for water distribution 5, depending on the arrangement of the measuring station. This tubing diameter corresponds to the water dispensing unit 2 outlets (IWAKI Electromagnetic Diaphragm Pump model HRP-54H-1P2 - built-in horizontal with pulse control, 12 V supply voltage, digitally controlled stroke range 0 to 720 strokes, min ' 1 , which represents a maximum flow rate of 38 ml.min 1 ).

Pokud by dávkovači výkon použitého čerpadla nevyhověl např. pro velmi propustné půdy nebo objemnější výpažnice či větší zasakovací plochu, lze čerpadla sdružovat, nebo zvolit výkonnější typ dávkovacího čerpadla.If the dosing capacity of the pump used does not meet the requirements of, for example, very permeable soils or bulky casing or larger infiltration areas, the pumps can be grouped or a more powerful type of dosing pump can be selected.

V rámci pracovního postupu zkoušky je na úvod a v závěru zkoušky doporučeno provést kalibraci hydraulického výkonu čerpadla v konkrétních podmínkách, přestože výrobce čerpadel IWAKI zaručuje pro tuto sérii vysokou přesnost a stabilitu dávkování.As part of the test procedure, it is recommended to calibrate the hydraulic performance of the pump under specific conditions at the beginning and at the end of the test, although the IWAKI pump manufacturer guarantees high accuracy and dosing stability for this series.

Elektronická část soupravy obsahuje mikroprocesorovou řídící jednotku s dvouřádkovým displejem, jedním vícefunkčním tlačítkem pro obsluhu, dvojici konektorů (jeden pro připojení na osobní počítač resp. pro externí napájení/dobíjení; druhý pro připojení na externí datalogger a možnost externí obsluhy), vlastní olověný-gelový akumulátor 12V/2,2 Ah, umožňující celodenní nepřerušený provoz, dvojici vestavěných dávkovačích čerpadel, provozovaných jednotlivě nebo souběžně. Vše instalováno do PVC elektroinstalační krabici.The electronic part of the kit contains a microprocessor control unit with a two-line display, one multifunctional operating button, a pair of connectors (one for connection to a personal computer or for external power / charging; the other for connection to external data logger and external operation) battery 12V / 2.2 Ah, allowing all day uninterrupted operation, two built-in dosing pumps, operated singly or simultaneously. All installed in PVC wiring box.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Řešení se týká infiltrometru a permeametru pro měření hydrofyzikálních charakteristik půdy in sítu nebo pro použití v laboratoři. Z výsledků měření lze odvodit parametry, popisující proces filtrace a infiltrace vody. Zařízení lze průmyslově vyrábět buď jako autonomní čidlo automatických monitorovacích stanic nebo jako samostatné měřící zařízení.The invention relates to an infiltrometer and a permeameter for measuring the soil hydrophysical characteristics in situ or for use in a laboratory. Parameters describing the process of water filtration and infiltration can be derived from the measurement results. The equipment can be manufactured either as an autonomous sensor of automatic monitoring stations or as a standalone measuring device.

Claims (4)

NÁROKY NA OCHRANUPROTECTION REQUIREMENTS 1. Souprava infiltrometru a permeametru s dávko vacím čerpadlem, vyznačující se tím, že obsahuje dávkovači jednotku (2) pro čerpání vody přes rozvod (5) vody s vodním filtrem (4) buď ze zdroje (6) vody do aplikační sondy (1) nebo pro odčerpávání vody z aplikační sondy (1), datalogger (15) pro archivaci údajů o provozu dávkovači jednotky (2), který je společně s interními hodinami (16) součástí řídící jednotky (3).An infiltrometer and permeameter set with a metering pump, characterized in that it comprises a metering unit (2) for pumping water through the water distribution (5) with a water filter (4) either from the water source (6) to the application probe (1) or for pumping water from the application probe (1), a data logger (15) for archiving the operation data of the dosing unit (2), which is part of the control unit (3) together with the internal clock (16). 2. Souprava infiltrometru a permeametru s dávkovacím čerpadlem podle nároku 1, vyznačující se tím, že pro spínání dávkovači jednotky (2) vody je elektrickým vedením (9) propojen s řídící jednotkou (3) hladinový hrot (7) a zemnění (8) hladinového hrotu.Infiltration / permeameter / metering pump set according to claim 1, characterized in that, for switching the dosing unit (2), the power supply line (9) is connected to the control unit (3) by a level tip (7) and a leveling ground (8). tip. 3. Souprava infiltrometru a permeametru s dávkovacím čerpadlem podle nároku 1 a 2, vyznačující se tím, že dále obsahuje vrchní kryt (14) pro eliminaci výparu z vodní hladiny uvnitř aplikační sondy (1).An infiltrometer and permeameter with metering pump assembly according to claims 1 and 2, further comprising a top cover (14) for eliminating vapor from the water surface within the application probe (1). 4. Souprava infiltrometru a permeametru s dávkovacím čerpadlem podle nároku 1 až 3, vyznačující se tím, že obsahuje hrubozmný sintr (18) v rozvodu vody (5) pro filtraci čerpané vody nebo pro pažení aplikační sondy (1).Infiltration / permeameter / metering pump set according to claims 1 to 3, characterized in that it comprises a coarse sinter (18) in the water distribution (5) for filtering the pumped water or for sheathing the application probe (1).
CZ2013-28659U 2013-10-23 2013-10-23 Infiltrometer and permeameter kit with controlled volume pump CZ26615U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-28659U CZ26615U1 (en) 2013-10-23 2013-10-23 Infiltrometer and permeameter kit with controlled volume pump

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-28659U CZ26615U1 (en) 2013-10-23 2013-10-23 Infiltrometer and permeameter kit with controlled volume pump

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ26615U1 true CZ26615U1 (en) 2014-03-13

Family

ID=50340384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2013-28659U CZ26615U1 (en) 2013-10-23 2013-10-23 Infiltrometer and permeameter kit with controlled volume pump

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ26615U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gee et al. A vadose zone water fluxmeter with divergence control
CN106706475B (en) In-situ rainfall infiltration and runoff distribution measurement system and method
CN108593502A (en) A kind of groundwater flow modeling device and monitoring method
US10180360B1 (en) Distributed temperature sensor probe
CN208607042U (en) A kind of thin solum pore water sampling apparatus
CN103207136A (en) Device and method for measuring hydraulic permeability-electroosmosis coefficients
CN204649589U (en) A kind of undisturbed soil sample osmotic coefficient investigating device
CN114061649A (en) Automatic synchronous quick on-line monitoring equipment of groundwater quality of water level
KR100744630B1 (en) Method and system for controling sewage plant by monitoring the concentration of chloride ion in sewage of sewer pipe
CN110501471A (en) System for long-range groundwater monitoring
Griffith et al. The North Wyke Farm Platform: methodologies used in the remote sensing of the quantity and quality of drainage water
JP6827229B2 (en) Sensor module, measurement system, and measurement method
CZ26615U1 (en) Infiltrometer and permeameter kit with controlled volume pump
CZ305517B6 (en) Permeameter with proportioning pump
Greswell et al. The design and application of an inexpensive pressure monitoring system for shallow water level measurement, tensiometry and piezometry
Fu et al. Application of an in situ electrical resistivity device to monitor water and salt transport in Shandong coastal saline soil
CN105388042A (en) Floating type runoff sediment sampling total depth profile water inlet device
US20220276203A1 (en) Method and system for determining surface level and soil infiltration under irrigation
Gee et al. Passive-wick water fluxmeters: theory and practice
RU2014126319A (en) Borehole Fluid SENSOR WITH A SURFACE CONDUCTING SCREEN AND METHOD OF ITS APPLICATION
Jabro et al. Performance evaluation and accuracy of passive capillary samplers (PCAPs) for estimating real-time drainage water fluxes
Hunduma et al. Indirect Methods of Measuring Soil Moisture Content Using Different Sensors
CN204984406U (en) Cover back reservoir detection instrument ground scale device
KR20160092739A (en) Flux meter for measuring exchanges of water and mass across groundwater-surface water interface
BR102016007861A2 (en) AUTOMATED EQUIPMENT FOR SATURATED SOIL PERMEABILITY MEASURES IN FIELD

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20140313

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20170907

MK1K Utility model expired

Effective date: 20201023