CZ305517B6 - Permeameter with proportioning pump - Google Patents
Permeameter with proportioning pump Download PDFInfo
- Publication number
- CZ305517B6 CZ305517B6 CZ2013-814A CZ2013814A CZ305517B6 CZ 305517 B6 CZ305517 B6 CZ 305517B6 CZ 2013814 A CZ2013814 A CZ 2013814A CZ 305517 B6 CZ305517 B6 CZ 305517B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- water
- level
- probe
- permeameter
- application probe
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 91
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims abstract description 68
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 14
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 abstract description 9
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 abstract description 9
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 4
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 4
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 3
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282881 Orycteropodidae Species 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 238000011545 laboratory measurement Methods 0.000 description 1
- 238000011005 laboratory method Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000009428 plumbing Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 238000005527 soil sampling Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000013517 stratification Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/30—Assessment of water resources
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Řešení se týká inovace kontinuálního infiltrometru (UV 23245, resp. CZ 2011-245) s cílem zvýšení univerzálnosti použití kromě povodňových varovných systémů také pro polní a laboratorní měření infiltrace vody do půdy a pro stanovení hydraulických charakteristik půdního prostředí například nasycené hydraulické vodivosti.The solution concerns the innovation of continuous infiltrometer (UV 23245, resp. CZ 2011-245) with the aim of increasing the versatility of use in addition to flood warning systems, also for field and laboratory measurements of water infiltration into soil and for determination of hydraulic characteristics of the soil environment for example saturated hydraulic conductivity.
Zařízení podle vynálezu vychází z řešení kontinuálního infiltrometru (CZ 2011-245) od stejných původců, které je nově doplněno konstrukčními úpravami pro nové funkce využití v terénu: plnění vrtu vodou pro zasakování do půdy respektive pro odčerpávání půdou přitékající podzemní vody a konstrukčními úpravami aplikační sondy. Doplňkově umožňuje zařízení také využití při laboratorních zkouškách půdních vzorků.The device according to the invention is based on a solution of a continuous infiltrometer (CZ 2011-245) from the same originators, which is newly supplemented by design modifications for new field use functions: filling the well with water for seepage into the soil respectively for pumping groundwater flowing through the construction. . In addition, the device also enables use in laboratory tests 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 vrstevnatosti 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 v 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 whole 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 capacity 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 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 dobře ovlivnit a fixovat hydraulické okrajové podmínky. Nevýhodou je však omezená velikost vzorku, která může změnit vlivy, působící jinak v terénu (týká se zejména měření infiltrační schopnosti). Dále přichází v úvahu riziko mechanického poškození vzorku při odběru, dopravě a při instalaci v laboratoři. Polní metody poskytují z těchto důvodů nejreprezentativnější 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 influence and fix hydraulic boundary conditions well. The disadvantage, however, is the limited size of the sample, which may change the effects acting differently in the field (especially concerning the measurement of infiltration ability). 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 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 [l.t ’] polními metodami patří tzv. jedno-sondová či dvou-sondová metoda (obdoba čerpacích zkoušek), pokud se do sondy stahuje podzemní voda, 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 průběhu času po jednorázovém odčerpání nebo jednorázovém nalití vody (zkouška s proměnlivým spádem hladin).Traditional manual methods for direct determination of hydraulic conductivity The [l.t ’] field methods include the so-called single-probe or two-probe method (similar to pumping tests) when groundwater or water is drawn into the probe. 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 pumping or one-time water pouring (variable level gradient test) is registered.
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 proThe disadvantages of the above-mentioned types of equipment are either their considerable structural demands or special conditions of use (eg solution according to PV 2011-584), less suitable or unsuitable for
-1 CZ 305517 B6 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 automatizovaných záznamem dat (viz Guelph permeameter fy Soilmoisture equipment corp.), nebojsou provozně složitá, případně sestavená pouze projeden typ zkoušky (např. Aardvark permeameter fy Soilmoisture equipment corp. pro čerpací zkoušku). Naopak velmi jednoduchá zařízení (plovákové polní soupravy) vyžadují kontinuální dohled obsluhy a manuální provádění odečtů měření. V klimatických podmínkách ČR je třeba metodu zkoušky volit podle aktuálního vodního režimu lokality v době průzkumu a vhodně kombinovat metody polní a laboratorní. Univerzální zařízení, umožňující pouze úpravou podmínek instalace měřit jak infdtraci, tak hydraulickou propustnost, respektive umožňující použití jak v terénu, tak v laboratoři, momentálně není k dispozici.Testing medium-permeable non-cohesive materials such as soils, especially if the test conditions vary according to the current groundwater level in the measured profile at the time of testing. Other devices either do not have an automated data logger (see Soilmoisture equipment corp. Guelph permeameter), or are complex to operate, or are only 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. In 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. Versatile equipment that allows only the adjustment of installation conditions to measure both infrared and hydraulic permeability, or allowing use both in the field and in the laboratory, is currently not available.
Předmětné řešení vychází z kontinuálního infdtrometru (UV 23245, resp. CZ 2011-245), u kterého v souvislosti s provozními variantami monitorování zatopení hladinového hrotu doplňuje nové funkce řídicí jednotky a s ohledem na charakter znečištění čerpané vody jemnými zemitými částicemi upravuje parametry vodního filtru (u infiltrometru, využívajícího zdroj čisté vody nebo vody znečištěné jen hrubými splaveninami, je užito sacího koše). Univerzálnost použití inovovaného přístroje jak pro přímé měření infiltrace, tak propustnosti půdy je hlavní výhodou vynálezu.The present solution is based on a continuous infdtrometer (UV 23245, or CZ 2011-245), which in connection with operational variants of level flood monitoring complements new functions of the control unit and adjusts the parameters of the water filter with regard to the nature of contaminated water with fine earth particles. infiltrrometer, using a source of clean water or water contaminated only by coarse sediments, a suction basket is used). The versatility of using an innovated device for both direct infiltration measurements and soil permeability is a major advantage of the invention.
Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION
Výše uvedené nedostatky odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že je voda buď dodávána do aplikační sondy, nebo je odčerpávána z aplikační sondy pomocí přesného dávkovacího čerpadla. Aplikační sonda může být podle podmínek měření řešena buď jako zemní výpažnice, nebo pro laboratorní účely jako odběrný váleček s prstencovým nástavcem. Zvolenou úroveň hladiny vody udržuje řídicí jednotka na základě kontinuálního testu ponoření či neponoření hladinového hrotu čerpáním vody vjednom či druhém směru. Hladinový hrot je volně nastavitelný v rozmezí výšky aplikační sondy a poté se mechanicky fixuje. Přitom konstrukční 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 řídicí 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. Řídicí jednotka zajišťuje automatizaci měření a současně poskytuje data o 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 from the application probe by means of a precise metering pump. Depending on the measurement conditions, the application probe can be designed either as an earth casing or for laboratory purposes as a sampling roller with an annular extension. The control unit maintains the selected water level on the basis of a continuous immersion or immersion 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 design 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 close, 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 the water is solved by a sinter filter installed according to the measuring mode either on the water pipe or as a direct part of the ground application probe. The control unit ensures measurement automation and at the same time provides test progress data for archiving in the data logger.
Permeametr podle vynálezu umožňuje využití ve čtyřech režimech:The permeameter according to the invention allows use in four modes:
- použití jako permeametru in šitu na principu plněné sondy- use as in situ permeameter based on filled probe principle
- použití jako permeametru in šitu na principu čerpané sondy- use as an in situ permeameter based on the pumped probe principle
- použití jako laboratorního propustoměru- use as laboratory permeate
- použití jako infiltrometru in šitu (stávající řešení dle CZ 2011-245, modifikované o úpravu, minimalizující ztráty vody výparem).- use as in situ infiltrometer (existing solution according to CZ 2011-245, modified by treatment, minimizing water loss by evaporation).
Výhody řešení:Advantages of the solution:
- univerzálnost použití jako polního permeametru podle místních podmínek, závisejících na aktuální úrovni ustálené hladiny vody v půdním prostředí vzhledem k zemní sondě (a/ hladina se nalézá v rozmezí aktivní délky zemní aplikační sondy; b/ hladina se nalézá pod úrovní zemní aplikační sondy);- universality of use as a field permeameter according to local conditions, depending on the current level of steady water level in the soil environment relative to the earth probe (a / level is within the active length of the earth application probe; b / level is below the earth application probe level);
-2CZ 305517 B6 univerzálnost použití jako laboratorního propustoměru s konstantní hladinou výtopy respektive s konstantním spádem hladin;-2EN 305517 B6 versatility for use as a constant water level laboratory constant displacement meter;
- univerzálnost použití pro stanovení infiltrace a doby výtopy (s řízenou intenzitou zadešťování)-viz CZ 2011-245;- universality of use for determination of infiltration and time of discharge (with controlled sprinkling intensity) -see CZ 2011-245;
- automatizace měření a elektronická archivace naměřených dat.- measurement automation and electronic archiving of measured data.
Permeametr podle vynálezu je charakterizován 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. Stav hladinového hrotu vzhledem k hladině vody v aplikační sondě vyhodnocuje řídicí jednotka a údaje o provozu zařízení 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 řídicí jednotkou zajišťuje elektrické vedení.The permeameter according to the invention is characterized in that the water dosing unit supplies or draws (depending on the method of use) water to or from the application probe depending on the signaling of reaching the set level by means of a level tip. The status of the level tip relative to the water level in the application probe is evaluated by the control unit and stored in the data logger synchronously with the time data. 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.
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, while the perforation ensures the hydraulic connection of the external environment to the interior of the casing and reduces 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 - viz CZ 2011-245) 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 of the soil surface in solid ground (in sieve - see CZ 2011-245) 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 zařízení vlastní 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, the device has its own water source.
Zařízení podle vynálezu je dále charakterizováno tím, že je vhodná jak pro automatizované terénní měření infiltračního potenciálu povrchu půdy, tak pro terénní nebo laboratorní měření propustnosti pro vodu, respektující aktuální podmínky a stav půdy.The device according to the invention is further characterized in that it is suitable for both automated field measurement of soil surface infiltration potential and field or laboratory water permeability measurements, taking into account current soil conditions and conditions.
-3 CZ 305517 B6-3 CZ 305517 B6
Po skončení zkoušky jsou data přenesena z dataloggeru do osobního počítače a dále jsou početně zpracována k požadovanému účelu.After the test, the data is transferred from the datalogger to a personal computer and further processed for the required purpose.
Permeametr s dávkovacím čerpadlem podle vynálezu nalezne uplatnění jako mobilní zařízení pro realizaci hydropedologického průzkumu, pro vybavení půdních laboratoří nebo podle CZ 2011— 245 jako autonomní čidlo meteorologických stanic s funkcí generování varovných hlášení o riziku lokálních povodní.The permeameter with metering pump according to the invention finds its application as a mobile device for the realization of hydropedological survey, for equipping soil laboratories or according to CZ 2011-245 as an autonomous sensor of meteorological stations with the function of generating warning messages about local flood risk.
Předností řešení podle vynálezu lze shrnout takto:The advantages of the solution 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,
- konstrukční kompaktnost a skladebnost s možností napojení na jiné monitorovací systémy,- structural compactness and compactness 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.
Objasnění výkresůClarification of drawings
Na přiložených výkresech je na obr. 1 schematicky znázorněno základní funkční schéma zapojení pro hlavní režimy využití.In the accompanying drawings, FIG. 1 schematically depicts a basic circuit diagram for the main modes of use.
Na obr. 2 jsou zobrazeny způsoby řešení aplikační sondy i pro použití jako sondy permeametru v zemním vrtu nebo jako zarážecího prstence infiltrometru (dle CZ 2011-245) či odběrného válečku 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 1, která je v elektricky vodivém provedení vždy propojena se zemněním hladinového hrotuFig. 2 shows methods of solution of application probe also for use as a probe of a permeameter in an earth borehole or as a stop ring of an infiltrometer (according to CZ 2011-245) or a sampling roller with an adapter for laboratory testing. In all designs, the height-adjustable level tip 7 is designed so that it is electrically insulated from the components of the application probe 1, which in the electrically conductive version is always connected to ground level tip.
8.8.
Na obr. 3 je schéma zapojení při použití 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. Ustálená hladina vody 10 v testovaném prostředí je níže než udržovaná nastavená úroveň 11 hladiny v aplikační sondě 1.Fig. 3 is a wiring diagram when using a permeameter as a filled probe. Typically, the dispensing unit 2 supplies water from the water source 6 to the application probe 1, which is in the design of a ground casing, via a water filter 4. The steady-state water level 10 in the test environment is lower than the maintained set level 11 in the application probe 1.
Na obr. 4 je schéma zapojení při použití permeametru ve funkci čerpané sondy. Pro toto zapojení je typické, že dávkovači jednotka 2 odčerpává přes vodní filtr 4 vodu, přitékající do aplikační sondy i z okolní půdy. Aplikační sonda 1 je v provedení zemní výpažnice. Ustálená hladina vody 10 v testovaném prostředí je výše než udržovaná nastavená úroveň J_J_ hladiny v aplikační sondě i. V tomto provedení chybí zdroj 6 vody, nádoba však může sloužit k zachycení vytékající vody.Fig. 4 is a wiring diagram when using a permeameter as a pumped probe. It is typical for this connection that the dosing unit 2 drains water through the water filter 4 into the application probe and from the surrounding soil. Application probe 1 is designed as a ground casing. The steady water level 10 in the test environment is higher than the maintained set water level 11 in the application probe 1. In this embodiment, the water source 6 is missing, but the vessel may serve to capture the effluent.
Na obr. 5 je schéma zapojení při použití zařízení jako infiltrometru in sítu (dle CZ 2011—245) 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. Ustálená hladina vody 10 v testovaném prostředí nebo vně aplikační sondy i při použití v laboratoři je níže než udržovaná nastavená úroveň J_J_ hladiny v aplikační sondě i. V případě použití čisté vody bez nečistot může být vynechán vodní filtr 4 (viz řešení dle CZ 2011-245).Fig. 5 is a wiring diagram when using the device as an in-line infiltrometer (according to CZ 2011—245) or a permeator in the 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 a nozzle. The steady water level 10 in the test environment or outside the application probe, even when used in the laboratory, is below the maintained set level 11 in the application probe. In the case of using clean water free of impurities, the water filter 4 may be omitted (see EN 2011-245 ).
Následující příklady provedení permeametru s dávkovacím čerpadlem podle vynálezu řešení pouze dokládají, aniž by ho jakkoliv omezovaly.The following exemplary embodiments of the metering pump permeameter according to the invention merely illustrate the solution without limiting it in any way.
-4CZ 305517 B6-4GB 305517 B6
Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Příklad 1Example 1
Prototyp kontinuálního infiltrometru (dle CZ 2011-245) v podobě inovovaného permeametru s dávkovacím čerpadlem dle vynálezu byl vyroben v závěru roku 2012 podle návrhu Výzkumného ústavu meliorací a ochrany půdy, v.v.i., Praha, CZ, firmou ADCIS, s.r.o., CZ. Původní elektronická část řídicí jednotky původního zařízení byla nahrazena mikroprocesorem a interní pamětí pro archivaci nastavených parametrů (režimu měření, výsledků měření atd.). Vyvinut byl i nový způsob použití jako laboratorní propustoměr. V roce 2013 proběhlo terénní a laboratorní testování včetně návrhu drobných konstrukčních a softwaerových úprav programu. Řešení bylo přizpůsobeno pro malosériovou výrobu.The prototype of a continuous infiltrometer (according to CZ 2011-245) in the form of an innovated permeameter with a metering pump according to the invention was produced at the end of 2012 according to the proposal of the Research Institute of Soil Amelioration and Protection, v.v.i., Prague, CZ. The original electronic part of the control unit of the original device 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 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.
Řídicí jednotka 3 řízená mikroprocesorem s interními hodinami 16, generujícími reálný čas, využívá ve funkci dataloggeru 15. jednak interní paměť, jednak umožňuje napojení externího dataloggeru (zde využito OM-CP-PULCE101A fy. Omega, poskytující komfort archivace a preeprocessingu dat). Softwaerové vybavení (SW) umožňuje volitelné naprogramování řídicí jednotky 3 včetně přímého propojení s osobním počítačem pro možnost on-line přenosu měřených dat. Dále umožňuje SW odvzdušnění rozvodu vody manuálním zapnutím a vypnutím čerpadla nebo kalibraci spuštěním dávky 1000 pulzů dávkovacího čerpadla 2.Controller 3 controlled by microprocessor with internal clock 16, generating real time, uses in function of datalogger 15. both internal memory and enables connection of external datalogger (here used OM-CP-PULCE101A by Omega, providing comfort of data archiving and pre-processing). The software enables the optional programming of the control unit 3, including a direct connection to a personal computer for on-line transmission of the measured data. In addition, the SW allows the air to be vented by manually turning the pump on and off or calibrating by triggering a dose of 1000 pulses of the dosing pump 2.
Aplikační sonda i byla zhotovena v několika variantách konstrukčního řešení (viz obr. 2). Pro verzi výpažnice byly provedeny varianty z vodovodního potrubí (materiál PVC /poly-vinyl-chlorid/ i pozinkované železné trubky průměru Gl“ /coulový závit/) délky 900 mm, dole zakončené tvarovkami z bronzového sinteru zrnitosti 0,315 až 0,63 mm (viz bronzová tvarovka se závitem Gl“). Nahoře je hladinový hrot 7 fixován PVC Gl“ vodoinstalační zátkou, plnící současně funkci krytu hladiny vody 14 snižující výpar, s vyvrtanými otvory pro potrubí rozvodu vody 5, pro převedení elektrického vedení hladinového hrotu 7 i pro zavzdušnění prostoru nad hladinou. V tomto řešení je hladinový hrot 7 i pro zavzdušnění 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 hladinového hrotu 8 je provedeno objímkou, připevňující elektrické vedení 9 k vodivému tělesu sondy. Oba vodiče 7 elektrického vedení (propojení řídicí jednotky 3 s hladinovým hrotem 7 a zemněním 8 hladinového hrotu) jsou vyrobeny z měděné dvoj linky průřezu lanka 2x0,25 mm2. Alternativně byly vyrobeny sondy délek 50 a 500 mm pro menší hloubky půdních vrtů. K instalaci se použil půdní vrták Gl“, kterým se předvrtal vrt odpovídající hloubky, do něhož byla výpažnice aplikační sondy i těsně zasunuta.The application probe 1 was made in several variants of the design (see Fig. 2). For the version of the casing, there were made variants of water pipes (PVC / poly-vinyl chloride material) and galvanized iron pipes of diameter Gl ”(inch thread) of 900 mm length, finished with bronze sinter fittings of 0.315 to 0.63 mm (see below) bronze fitting with thread G1). At the top, the level tip 7 is fixed with a PVC G1 'plumbing plug, simultaneously acting as a vapor-reducing water level cover 14, with drilled holes for the water distribution pipe 5, to transfer the power line of the level tip 7 and to aerate the space above the surface. In this solution, the level tip 7 is also for aerating 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 down into the tip, connected to the power line 9 at the top. . The two wires 7 of the power line (the connection of the control unit 3 to the level tip 7 and the ground tip 8 of the level tip) are made of a copper double wire cross-section of 2x0.25 mm 2 . Alternatively, 50 and 500 mm length probes were produced for smaller depths of soil wells. The soil drill “Gl” was used for the drilling, which drilled a well of the corresponding depth into which the casing of the application probe was even inserted.
Jako vodní filtr byl použit bronzový sinterový filtr v provedení ve skleněné nádobce a se šroubením 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 CZ 2011-245) z nerezového kovu vnitřní světlosti 100 mm ((průřezová 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 nastavené úrovně 11 hladiny se použije tentýž prstenec, zkrácený na výšku cca 30 mm, poté shora připevněný lepicí páskou nebo přípravkem s těsněním pomocí 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, umístěnými po vnitřním obvodu trubičky tak, aby voda při skrápění směřovala do středu válečku aplikační sondy J_.The original version (see CZ 2011-245) made of stainless steel of inner diameter 100 mm ((cross-sectional area 78.5 cm 2 ), height 50 to 100 mm, with a blade pressed into the soil to a depth of approx. up to 80 mm below ground level 13. The same ring can also be used for intact soil sampling and for subsequent processing in the laboratory. The same ring, shortened to approx. It is also possible to use other, usually smaller, ring diameters - for example Kopecky rollers. a row of apertures of about 1 mm, located around the inner circumference of the tube so that the water is sprinkled This was directed to the center of the application probe roller.
-5CZ 305517 B6-5GB 305517 B6
K rozvodu 5 vody jsou použity silikonové hadičky průměru 6 mm, v délkách cca 500 až 1000 mm v závislosti na uspořádání měřicího stanoviště. Tento průměr koresponduje s vývody dávkovači jednotky 2 vody (bylo použito elektromagnetického membránového čerpadla fy. IWAKI model HRP-54H-1P2 (typové označení výrobce) - vestavné horizontální s pulzním ovládáním, s napájecím napětím 12 V, s digitálně řízeným rozsahem zdvihů 0 až 720 zdvihů.min ’, což reprezentuje maximální průtok 38 ml.min ').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 diameter corresponds to the water dosing unit 2 outlets (IWAKI electromagnetic diaphragm pump model HRP-54H-1P2 (manufacturer's type designation) - built-in horizontal with pulse control, 12 V supply voltage, digitally controlled stroke range 0 to 720 strokes.min ', representing a maximum flow rate of 38 ml.min').
Pokud by dávkovači výkon použitého čerpadla nevyhověl např. pro velmi propustné půdy nebo objemnější výpažnice či větší zasakovací plochu, lze čerpadla sdružovat, nebo zvolit jiný 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 another 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 permeametru obsahuje mikroprocesorovou řídicí jednotku s dvouřádkovým displejem, jedním vícefunkčním tlačítkem pro obsluhu, dvojici konektorů (jeden pro připojení na osobní počítač respektive pro externí napájení/dobíjení; druhý pro připojení na externí datalogger a možnost externí obsluhy), vlastní olověný gelový akumulátor 12 V / 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 permeameter 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 respectively for external power / charging; the other for connection to external data logger and external operation). V / 2.2 Ah, enabling all-day uninterrupted operation, a pair of built-in metering pumps, operated singly or simultaneously. All installed in PVC wiring box.
Průmyslová využitelnostIndustrial applicability
Řešení se týká permeametru pro měření hydroíyzikálních charakteristik půdy in šitu 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 zařízení.The invention relates to a permeameter for measuring soil hydrophysical characteristics in situ or for use in a laboratory. The 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 stand-alone device.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-814A CZ305517B6 (en) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | Permeameter with proportioning pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-814A CZ305517B6 (en) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | Permeameter with proportioning pump |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2013814A3 CZ2013814A3 (en) | 2015-05-06 |
| CZ305517B6 true CZ305517B6 (en) | 2015-11-11 |
Family
ID=53266794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013-814A CZ305517B6 (en) | 2013-10-23 | 2013-10-23 | Permeameter with proportioning pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ305517B6 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110082274B (en) * | 2019-05-22 | 2024-05-10 | 陕西秦海检测科技有限公司 | Large-scale original grading coarse-grained soil horizontal penetration deformation tester and test method |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4969111A (en) * | 1988-12-12 | 1990-11-06 | Tresco, Incorporated | Oil permeameter and method of measuring hydraulic conductivity |
| US20060046297A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-02 | Ball Raymond G | In situ remedial alternative and aquifer properties evaluation probe system |
| CZ2011245A3 (en) * | 2011-04-27 | 2012-12-12 | Výzkumný ústav meliorací a ochrany pud, v.v.i. | Continuous infiltrometer |
| CZ303691B6 (en) * | 2012-10-09 | 2013-03-13 | Ceské vysoké ucení technické v Praze, Fakulta stavební | Infitrometer for measuring hydraulic conductivity of soil |
-
2013
- 2013-10-23 CZ CZ2013-814A patent/CZ305517B6/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4969111A (en) * | 1988-12-12 | 1990-11-06 | Tresco, Incorporated | Oil permeameter and method of measuring hydraulic conductivity |
| US20060046297A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-02 | Ball Raymond G | In situ remedial alternative and aquifer properties evaluation probe system |
| CZ2011245A3 (en) * | 2011-04-27 | 2012-12-12 | Výzkumný ústav meliorací a ochrany pud, v.v.i. | Continuous infiltrometer |
| CZ303691B6 (en) * | 2012-10-09 | 2013-03-13 | Ceské vysoké ucení technické v Praze, Fakulta stavební | Infitrometer for measuring hydraulic conductivity of soil |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ2013814A3 (en) | 2015-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN204044146U (en) | A kind of assembly type multi-parameter monitoring devices for soil leaching experiment | |
| Mächler et al. | Membrane inlet mass spectrometer for the quasi-continuous on-site analysis of dissolved gases in groundwater | |
| EP2718704B1 (en) | Probe for monitoring the electrical conductivity of soil solutions | |
| CN103207136B (en) | Waterpower-electric power apparatus for measuring permeability coefficient and measuring method | |
| AU2012269944A1 (en) | Probe for monitoring the electrical conductivity of soil solutions | |
| US9797814B2 (en) | Probe for in situ monitoring the electrical conductivity of soil solutions | |
| CN111103419A (en) | Mineral leaching agent migration test system and mineral leaching agent migration conversion test system | |
| Modie et al. | Investigating groundwater and surface water interactions using stable isotopes and hydrochemistry in the Notwane River Catchment, South East Botswana. | |
| CN204649589U (en) | A kind of undisturbed soil sample osmotic coefficient investigating device | |
| KR100744630B1 (en) | Method and system for controling sewage plant by monitoring the concentration of chloride ion in sewage of sewer pipe | |
| Griffith et al. | The North Wyke Farm Platform: methodologies used in the remote sensing of the quantity and quality of drainage water | |
| CZ305517B6 (en) | Permeameter with proportioning pump | |
| CN117890281A (en) | Undisturbed soil column leaching experimental device | |
| RU131872U1 (en) | DEVICE FOR TAKING GAS OR LIQUID SAMPLES FROM SOIL | |
| Fu et al. | Application of an in situ electrical resistivity device to monitor water and salt transport in Shandong coastal saline soil | |
| JP2006219865A (en) | Multi-section water quality continuous monitoring device | |
| CZ26615U1 (en) | Infiltrometer and permeameter kit with controlled volume pump | |
| CN107449711A (en) | A kind of measurement apparatus and its method of aquifer with low permeability infiltration coefficient parameter | |
| CN212180734U (en) | Device for measuring underground water level of pit and automatically following underground water level change of field | |
| CN205228873U (en) | Floating runoff sediment load sampling is dark section water inlet device entirely | |
| Forrest et al. | A submersible probe with in-line calibration and a symmetrical reference element for continuous direct nitrate concentration measurements | |
| Jabro et al. | Performance evaluation and accuracy of passive capillary samplers (PCAPs) for estimating real-time drainage water fluxes | |
| CN111337629A (en) | Device for measuring underground water level of pit and automatically following underground water level change of field | |
| KR20110084052A (en) | Senser unit of sewage pipe monitoring system | |
| BR102016007861B1 (en) | Automated equipment for saturated soil permeability measurements in the field |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20231023 |