DE4311032A1 - Doppelringtensionsinfiltrometer - Google Patents
DoppelringtensionsinfiltrometerInfo
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- G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
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Description
Die hydrraulische Leitfähigkeit von Böden im gesättigten und anschließenden ungesättigten
Bereich des Bodenwassers wird vorzugsweise in Feldversuchen ermittelt, da hierbei das
besonders wirksame Grobporensystem weitgehend ungestört bleibt.
Die Infiltrationsmethode wurde dabei für den gesättigten Bereich des Bodenwassers zu
einem Standardverfahren entwickelt (Doppelzylinderinfiltrometer nach DIN 19 682).
Für den anschließenden ungesättigten Bereich werden in zunehmenden Maße
Tensionsinfiltrometer angewandt (Ankeny, M. D.; Kaspar, T. C.; Horton, R., Design for an
automated tension infiltrometer. Soil Sci. Soc. Am J. 52: 893-896 (1988)).
Die Berechnung der hydraulischen Kennwerte des Bodens aus den im Versuch ermittelten
Infiltrationsraten setzt bei diesen Geräten die Kenntnis der Fließverhältnisse im untersuchten
Bodenvolumen voraus.
Diese Fließverhältnisse werden durch die im Experiment räumlich begrenzten
Infiltrationsflächen bestimmt und kompliziert gestaltet, da einem vertikalen Infiltrationsfluß
im Gravitationsfeld der Einfluß des Matrixpotentials überlagert ist, das bei diesen
Randbedingungen eine horizontale Komponente der Fließbewegung bewirkt.
Beim Doppelzylinderinfiltrometer für den gesättigten Bereich wird die Infiltrationsfläche
durch einen inneren und einen äußeren Zylinder in zwei Bereiche unterteilt, wobei der
äußere Bereich den Einfluß der Randbedingungen vom inneren Bereich abschirmt.
Für Tensionsinfiltrometer ist eine konstruktive Lösung für eine derartige Abschirmung
bisher nicht bekannt.
Für die bisher gebräuchlichen experimentellen Anordnungen wird daher über geeignete
mathematische Ansätze eine Beziehung zwischen der hydraulischen Leitfähigkeit des
untersuchten Bodens und dem gesamten Infiltrationsfluß abgeleitet und der Berechnung
zugrunde gelegt (Wooding, R. A., Steady Infiltration from a shallow circular pond. Water
Resour. Res. 4: 1259-1273 (1968).
Diese mathematischen Ansätze enthalten Annahmen und Näherungen die nicht universell für
alle Bodenarten gelten.
Ziel der Erfindung ist ein Tensionsinfiltrometer, bei dem durch eine geeignete
experimentelle Anordnung der Infiltrationsfluß in einen Bodenbereich allein unter dem
Einfluß eines vertikalen Gradienten ermittelt werden kann. Für eine solche Anordnung
kann ein direkter Zusammenhang zwischen dem stationären Infiltrationsfluß und der
hydraulischen Leitfähigkeit angegeben werden, der auch unabhängig ist von den
hydraulischen Parametern der untersuchten Bodenart.
Die Zielstellung der Erfindung wird dadurch erreicht, daß die üblicherweise kreisförmige
Infiltrationsfläche eines Tensionsinfiltrometers in einen kreisförmigen zentralen Bereich und
einen konzentrischen Außenbereich unterteilt wird, wobei die Infiltrationsflüsse für beide
Bereiche getrennt ermittelt werden und die in beiden Bereichen wirkenden Tensionen
gekoppelt und auf einem einheitlichen Wert gehalten werden.
Die Flußrate im zentralen Bereich der Infiltrationsfläche wird bei dieser Anordnung allein
durch einen nahezu vertikal gerichteten Potentialgradienten bestimmt. Der konzentrische
Randbereich liefert eine Flußrate, die zusätzlich durch Horizontalkomponenten des
Potentialgradienten in diesem Randbereich bestimmt wird und damit einen zusätzlichen
hydraulischen Parameter für den untersuchten Boden liefert.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Eine Infiltrationsvorrichtung 1 mit kreisförmiger Infiltrationsfläche ist durch eine
zylinderförmige Trennwand 8 in zwei Kammern unterteilt, wobei die äußere Kammer 2
eine innere Kammer 3 konzentrisch umschließt. Diese Kammern werden jeweils aus einem
separaten Infiltrationsgefäß 5 und 6 gespeist. Die hydraulische Druckhöhe (Tension) in
beiden Infiltrationsgefäßen wird aus einem Mariotteschen Gefäß 7 gesteuert und damit
auf einem einheitlichen Wert gehalten. Die gemeinsame Tension kann durch die
Eintauchtiefe des Belüftungsröhrchens in dem Mariotteschen Gefäß gewählt werden.
Die an der Infiltrationsfläche wirksame Tension in der jeweiligen Kammer wird durch eine
Druckmeßeinrichtung nach Patent P 42 42 388.0 ermittelt, bei der die teilweise mit Wasser
gefüllten Zusatzvolumina über ein gemeinsames Luftvolumen an ein U-Rohrmanometer
angeschlossen sind.
Claims (3)
1. Doppelringtensionsinfiltrometer zur Bestimmung der ungesättigten hydraulischen
Leitfähigkeit von Böden, mit einem Mariotteschen Wasserzuführungssystem und einer
damit verbundenen Infiltrationsvorrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Infiltrationsvorrichtung (1) in mindestens zwei getrennte, vollständige
Infiltrationskammern unterteilt ist, wobei die äußere Kammer (2) eine innere Kammer (3)
konzentrisch umschließt.
2. Doppelringtensionsinfiltrometer nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Mariottesches Wasserzuführungssystem (4) mindestens zwei Infiltrationsgefäße
(5) und (6) enthält, aus denen jeweils eine Kammer der Infiltrationsvorrichtung gespeist
wird.
3. Doppelringtensionsinfiltrometer nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei oder mehr Infiltrationsgefäße (5), (6) aus einem Mariotteschen Gefäß (7) auf
gleichen Unterdruck gesteuert werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934311032 DE4311032A1 (de) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | Doppelringtensionsinfiltrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934311032 DE4311032A1 (de) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | Doppelringtensionsinfiltrometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4311032A1 true DE4311032A1 (de) | 1993-10-21 |
Family
ID=6484694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934311032 Withdrawn DE4311032A1 (de) | 1993-03-30 | 1993-03-30 | Doppelringtensionsinfiltrometer |
Country Status (1)
Country | Link |
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- 1993-03-30 DE DE19934311032 patent/DE4311032A1/de not_active Withdrawn
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