CZ304849B6 - Malý drenážní lyzimetr - Google Patents

Malý drenážní lyzimetr Download PDF

Info

Publication number
CZ304849B6
CZ304849B6 CZ2013-360A CZ2013360A CZ304849B6 CZ 304849 B6 CZ304849 B6 CZ 304849B6 CZ 2013360 A CZ2013360 A CZ 2013360A CZ 304849 B6 CZ304849 B6 CZ 304849B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
soil
water
lysimeter
lysimeters
profile
Prior art date
Application number
CZ2013-360A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ2013360A3 (cs
Inventor
Renata Duffková
Pavel Pražák
David Šádek
Petr Fučík
Antonín Zajíček
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 CZ2013-360A priority Critical patent/CZ2013360A3/cs
Publication of CZ304849B6 publication Critical patent/CZ304849B6/cs
Publication of CZ2013360A3 publication Critical patent/CZ2013360A3/cs

Links

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 (NH/, NO3 , HXPO4 X 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 jdovitých (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 pochopení 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 Weihermuller 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 nekapilámích 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 až 200 cm - hluboce 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 jemnozmné 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 Dumer (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,
- 1 CZ 304849 B6 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 lyzimetrů. Weihermuller 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 lyzimetrů, 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, Η. M., Flury, M. (2004): Simulation of water flow and solute transport in free-drainage 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 agriculture. 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.
Peters, A., Dumer, 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 fluorescencs through 2.5-m deep outdoor lysimeters and survival in the effluent water. Soil Biol. Biochem. 30: 621-631.
Weihermuller, L., Siemens, J., Deurer, M., Knoblauch, S., Rupp, H., Góttlein, A., Putz, T. (2007): In Šitu Soil Water Extraction: A Review. J. Environ. Qual. 36: 1735-1748.
-2CZ 304849 B6
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 profiluje do lyzimetru jímána nálevkou vyplněnou geotextilií a propustnou inertní vrstvou, která vodu odvádí do zásobní nádržky. Inertnost vrstvy je vztažena ktomu, 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 schematicky 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 lepicí a samovulkanizační páskou 3. Za účelem usnadnění filtrace vody je nálevka vystlána netkanou geotextilií (geonetex) 4 a celý objem nálevky je vyplněn propustnou inertní 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 7 0 až 40 cm je odstraněna kopáním. Dno lyzimetru je umístěno v hloubce 80 cm (B), přičemž další půdní vrstva 8 40 až 80 cm 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)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Malý drenážní lyzimetr pro jímání půdní gravitační vody ve volitelné hloubce půdního profilu nenasycené zóny, vyznačuj ící se tím, že je složen zjímací plastové nádržky (1), nálevky (2) vodotěsně 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).
CZ2013-360A 2013-05-17 2013-05-17 Malý drenážní lyzimetr CZ2013360A3 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-360A CZ2013360A3 (cs) 2013-05-17 2013-05-17 Malý drenážní lyzimetr

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2013-360A CZ2013360A3 (cs) 2013-05-17 2013-05-17 Malý drenážní lyzimetr

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ304849B6 true CZ304849B6 (cs) 2014-12-03
CZ2013360A3 CZ2013360A3 (cs) 2014-12-03

Family

ID=51989656

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2013-360A CZ2013360A3 (cs) 2013-05-17 2013-05-17 Malý drenážní lyzimetr

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ2013360A3 (cs)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4204804A4 (en) * 2020-08-30 2024-08-28 Hadad, Noa A lysimeter device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4204804A4 (en) * 2020-08-30 2024-08-28 Hadad, Noa A lysimeter device

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2013360A3 (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
Wang et al. Erosion-creep-collapse mechanism of underground soil loss for the karst rocky desertification in Chenqi village, Puding county, Guizhou, China
Schmocker-Fackel et al. Identifying runoff processes on the plot and catchment scale
Steenhuis et al. Preferential flow in structured and sandy soils: consequences for modeling and monitoring
Nilsson et al. Mass transport and scale-dependent hydraulic tests in a heterogeneous glacial till–sandy aquifer system
Karan et al. Role of a groundwater–lake interface in controlling seepage of water and nitrate
Hangen et al. Assessment of preferential flow processes in a forest-reclaimed lignitic mine soil by multicell sampling of drainage water and three tracers
Weatherill et al. Nested monitoring approaches to delineate groundwater trichloroethene discharge to a UK lowland stream at multiple spatial scales
Lischeid et al. Apparent translatory flow in groundwater recharge and runoff generation
Meissner et al. Advances in out door lysimeter techniques
Huot et al. Lysimeter monitoring as assessment of the potential for revegetation to manage former iron industry settling ponds
Rey et al. Field experiments to test the elevated water table concept combined with a desulfurized tailings cover layer
US20140334877A1 (en) Water collecting structure
Kwon et al. Microbial-induced desaturation and precipitation in stratified soils with fine sand and silt layers
CZ304849B6 (cs) Malý drenážní lyzimetr
Kessel The hydrogeochemistry of a constructed fen peatland in a post-mined landscape in the Athabasca Oil Sands region, Alberta, Canada
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
CN118311224A (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
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
Zornberg et al. Geosynthetic capillary barriers: principles and applications
Peranginangin et al. Assessment of vadose zone sampling methods for detection of preferential herbicide transport
Vermeulen et al. Determination of the impact of coal mine water irrigation on groundwater resources