EP1360378A2 - Bodenplatte für lysimeter sowie verfahren zum verschliessen von lysimetern mit einer bodenplatte - Google Patents

Bodenplatte für lysimeter sowie verfahren zum verschliessen von lysimetern mit einer bodenplatte

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Publication number
EP1360378A2
EP1360378A2 EP02706616A EP02706616A EP1360378A2 EP 1360378 A2 EP1360378 A2 EP 1360378A2 EP 02706616 A EP02706616 A EP 02706616A EP 02706616 A EP02706616 A EP 02706616A EP 1360378 A2 EP1360378 A2 EP 1360378A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base plate
lysimeters
lysimeter
soil
bottom plate
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP02706616A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Pütz
Werner Wolff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Forschungszentrum Juelich GmbH
Original Assignee
Forschungszentrum Juelich GmbH
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 Forschungszentrum Juelich GmbH filed Critical Forschungszentrum Juelich GmbH
Publication of EP1360378A2 publication Critical patent/EP1360378A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G01N33/246—Earth materials for water content
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D1/00—Investigation of foundation soil in situ
    • E02D1/02—Investigation of foundation soil in situ before construction work
    • E02D1/06—Sampling of ground water

Definitions

  • Base plate for lysimeters and method for closing lysimeters with a base plate
  • the invention relates to a base plate for lysimeters and a method for closing lysimeters with a base plate.
  • the soil with its humus pool which is very difficult to characterize, as well as its great spatial variability with regard to chemical and physical parameters, represents a very complex matrix.
  • An important tool for working with the soil matrix is the use of radioactive isotopes for organic substances, especially the 14 C-carbon isotope.
  • the tracer technique enables the total residues in the soil to be quantified, the bound non-extractable residues to be quantified and, at the end of an experiment, a balance to be drawn up for the test substance used.
  • a lysimeter container into which the soil to be examined (soil monolith) is filled usually consists of a cylindrical or a guader-shaped tube with a base plate.
  • Lysimeters made of stainless steel have been used since the 1980s. They are used for filling with an undisturbed soil core (soil monolith). B. pressed with the help of an excavator in the ground, then dug free and then provided with a base plate, the under the lysimeter container is pushed.
  • the lysimeters filled in this way represent a naturally structured soil section, which reflects the natural field location with regard to the soil physical parameters as well as the soil chemical and soil biological parameters. Comparative measurements of the water content of the real field situation and on the lysimeter scale showed a conditional agreement (Pütz, Th.
  • the lysimeters known from the prior art essentially differ from the natural field conditions by the lower base plate.
  • the base plates of the lysimeters used to date are either designed as a sieve plate with a large number of large bores or as troughs filled with gravel with an outlet connection.
  • the underside of the lysimeter (bottom surface) always interrupts the natural soil profile. This is caused by cutting off the soil monoliths during filling and leads to a change in the water balance.
  • the "lysimeter error" can only be neglected in the case of a downward water flow and if the lower edge of the lysimeter container matches the upper edge of the height of the groundwater level of a field location.
  • the leachate formation is falsified by the interruption of the soil capillaries, since a new interface between soil and atmosphere is created. This border
  • the layer can only be overcome by the leachate if the lower zone of the soil monolith of a lysimeter is saturated with water, ie has a matrix potential ⁇ O, or the hydraulic pressure is greater than the air pressure. In comparison to the undisturbed field situation, a leachate build-up occurs on the lysimeter base. This leads to clear deviations in the leachate formation and water supply of plants in the lysimeter test also when using soil monoliths. There are already solutions to avoid these measurement errors:
  • a negative pressure is applied to the lysimeter in order to counteract the backwater zone or the formation of a meniscus in the interrupted capillaries
  • Various techniques are known for applying a vacuum to the lysimeter sole.
  • suction candle dressings (Feichtinger, F. (1991): Seepage water extraction using a modified lysimeter, cited by Klaghofer (1991), are not published at the specified location; Diestel, H., Markwardt, N. & Moede, J.
  • the disadvantages here are always the low breaking strength of the ceramic material, the lack of neutrality when sampling the leachate (sorption properties) and the considerable expenditure on equipment during installation.
  • the installation of ceramic material in the base plate of the lysimeter container is disadvantageous because of the low pressure stability.
  • the base plate should have a high breaking or shear strength as well as neutral
  • the object is achieved according to the invention with the features specified in the characterizing part of claim 1. Furthermore, the object is achieved, based on the preamble of claim 11, according to the invention with the features specified in the characterizing part of claim 11.
  • the device and the method according to the invention it is now possible to carry out investigations of material distribution processes in the soil without changing the natural field conditions.
  • a vacuum By applying a vacuum to the stable, porous sintered metal base plate, in particular stainless steel sintered metal, liquids can flow continuously through the base capillaries. This prevents an interruption in the natural soil profile. No soil / atmosphere interface is formed. There is no leachate build-up.
  • the material of the floor slab has no sorption properties and is chemically and physically neutral towards the floor.
  • the pressure-stable properties of the floor slab make it possible to work with floor monoliths on a larger scale.
  • sintered material is to be understood as meaning powder-metallurgically produced sintered materials.
  • Fig. 1 Top view of the base plate.
  • Fig. 2 Cross section of the base plate
  • Fig. 3 Enlarged cross section of the fastening device of the base plate with the outer ring.
  • Fig. 4 Top view of the base plate with carrying and guiding device
  • Fig. 5 Side view of the support and guide device for base plate with lysimeter container
  • FIG. 1 shows a top view of the base plate 1 with the welded-on reinforcing webs 2. These are welded to the underside of the base plate at a uniform distance.
  • the base plate 1 is surrounded by a ring 3, which is necessary for the gas and liquid-tight sealing of the base plate 1 with the lysimeter container 8.
  • FIG. 2 shows a cross section through the base plate 1.
  • the base plate 1 with the reinforcing webs 2 welded onto the underside can be seen.
  • the ring 3 surrounding the base plate 1 is pierced by elongated holes 4 every 60 °.
  • a steel profile 10 welded to the base plate can be seen, which in turn serves to fasten the ring 3.
  • FIG. 3 shows an enlarged cross section of the fastening device with which the ring 3 was screwed onto the base plate 1 by means of screws (M6) 3a and the steel profile 10.
  • FIG. 4 shows a top view of the base plate 1 with the carrying and guiding device 5, which has transport rollers 6. With the help of the chain hoists 7 and the carrying and guiding device 5, the base plate 1 is pulled under the lysimeter container 8.
  • Figure 5 shows a side view of the carrying and guiding device 5 for the base plate 1 and the lysimeter container 8.
  • the base plate 1 is in the Carrying or guiding device 5 and is pushed under the lysimeter container 8 by means of the transport rollers 6 and the chain hoists 7.
  • the clamping ring 9 is used to adjust the carrying and guiding device 5 to the lysimeter container 8.
  • the lysimeter container 8 is surrounded by another ring 11.
  • the permeable base plate 1 built into the lysimeter container 8 has the following features: high breaking strength or shear strength of the base plate 1 made of sintered material (preferably stainless steel sintered plate)
  • Pore diameter of the base plate 1 enables the application of a negative pressure, neutral behavior towards the medium to be sampled.
  • Base plate 1 is part of the lysimeter container 8
  • the base plate 1 of the lysimeter presented here consists of a sintered material and can be adapted to the specified diameter of the lysimeter cylinder used in each case.
  • the thickness of the sintered material should be in a range of 3 to 20 mm. One is particularly preferred
  • a stainless steel profile 10 (for example 25 * 15 mm / W * H) is then welded onto the base plate 1. So that the bottom plate 1 can be pressed at the end of the lysimeter filling under a lysimeter container 8 filled with a bottom monolith, it is placed in a carrying and guiding device 5 and then by means of the transport rollers 6 and two chain hoists 7 under the filled ones
  • Lysimeter container 8 pulled ( Figure 5). Since these tensile forces and in the later course of the experiment, the load on the floor monolith can deform the floor plate 1, reinforcement webs 2, preferably made of stainless steel, become on the underside of the floor plate for stability (e.g. 40 * 4 mm / (H * W)) 1 welded. Here, these reinforcing webs 2 must be welded exactly parallel to the direction of pull.
  • two curved stainless steel strips 3 are attached to the stainless steel profile 10 on one side, so that they are flush with the lower edge of the base plate 1.
  • the rear, curved stainless steel strip 3 as seen from the pulling direction, is welded to the stainless steel profile 10 so that it protrudes, for example, 35 mm above the base plate 1 and, after the filled underpass of the filled lysimeter container 8, rests on the lysimeter container 8 on one side.
  • a connection between the base plate 1 and the lysimeter container 8 can be made with the aid of screws (M6) 3a and corresponding elongated holes 4 in the stainless steel strips 3 of the base plate 1 and corresponding bores in the lysimeter container 8. be put.
  • the second half-sided stainless steel band 3 is then screwed to both the base plate 1 and the lysimeter container 8. The holes and threads must be coordinated accordingly.
  • the lysimeter container 8 with the porous base plate 1 has passed underneath, and the screw connection, a filled lysimeter can be transported.
  • the lysimeter In order to be able to apply a suction voltage to the soil monolith via the porous base plate 1, the lysimeter must be placed in a trough which seals the base plate 1 against the atmospheric pressure by means of a seal. A vacuum can then be applied to this closed trough and base plate 1 in accordance with the desired specifications, which creates a suction voltage gradient in the base monolith in accordance with the real field situation. The pressure must not be applied so high that it displaces the liquid from the pores of the sintered metal plate and these become gas-permeable.
  • This opening pressure for a pore depends on the surface tension of the liquid and the pore diameter.
  • the opening pressure is specific for the base plates 1 made of sintered material and is checked before installation in the lysimeter container. The undesired storage zone of the leachate immediately above the base plate 1 is avoided by applying the negative pressure.

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Abstract

Die nach dem Stand der Technik bekannten Bodenplatten für Lysimeter sowie Verfahren zum Verschliessen von Lysimetern, wie z.B. Siebbleche, führen zu einer Grenzschichtbildung zwischen Boden und Atmosphäre. Dadurch kommt es zu einer Sickerwasserstaubildung, die eine Verfälschung der natürlichen Bodenverhältnisse verursacht. Das Anlegen eines Unterdrucks, welches die Grenzschichtbildung verhindern würde, ist mit diesen Bodenplatten nicht möglich. Die Verwendung bekannter keramischer Materialien erlaubt zwar das Anlegen eines Unterdrucks, jedoch sind diese auf Grund mechanischer Instabilität nicht geeignet. Mit Hilfe einer aus einem Sinterwerkstoff insb. aus Edelstahlsinterwerkstoff bestehenden Bodenplatte 1 wird das Anlegen eines Unterdrucks zur Überwindung der Grenzschicht Boden / Atmosphäre möglich. Auf Grund der Materialeigenschaft der Platte wird gleichzeitig auch eine stabile, bruchfeste Bodenplatte bereitgestellt.

Description

B e s c h r e i b u n g
Bodenplatte für Lysimeter sowie Verfahren zum Verschließen von Lysimetern mit einer Bodenplatte
Die Erfindung betrifft eine Bodenplatte für Lysimeter sowie ein Verfahren zum Verschließen von Lysimetern mit einer Bodenplatte.
Durch menschliches Handeln werden zielgerichtet Dünger und biozide Wirkstoffe (Landwirtschaft) angewandt, aber auch diffus (Straßenverkehr, Industrieproduktion, Haushalt) organische und anorganische Stoffe freigesetzt. Mit dem Zeitpunkt ihrer Freisetzung wirken eine Vielzahl von Prozessen auf den Verbleib dieser Stoffe in der Umwelt ein. Zur Abschätzung eventueller Umweltrisiken dieser anthropogenen Stoffeintrage bedarf es umfassender Datensätze, die neben Einzelfallbetrachtungen auch einen ganzheitlichen Ansatz verfolgen. Dies ist nur durch eine langfristig angelegte und ökosystemori- entierte Grundlagenforschung realisierbar. Auch der Einsatz von Rechenmodellen zur Risikoabschätzung anthropogener Sto feintrage in die Umwelt setzt die Validierung dieser mathematischen Ansätze auf der Basis von vollständigen Datensätzen voraus.
Der Boden mit seinem nur sehr schwer charakterisierbaren Humuspool sowie seine große räumliche Variabilität hinsichtlich chemischer und physikalischer Parameter stellt dabei eine sehr komplexe Matrix dar. Ein wichtiges Hilfsmittel, um mit der Matrix Boden zu arbeiten, ist der Einsatz radioaktiver Isotope für organische Stoffe, vor allem das 14C-Kohlenstoff-Isotop . Die Tracertechnik ermöglicht die Quantifizierung der gesamten Rückstände im Boden, die Quantifizierung der gebunde- nen, nicht extrahierbaren Rückstände und zum Abschluß eines Experimentes die Erstellung einer Bilanz der eingesetzten Testsubstanz.
Zur Untersuchung von Bodenprozessen sowie zur Mobilitätsprognose von Pflanzenschutzmitteln im Boden (Biolo- gische Bundesanstalt für Land- und Forstwirtschaft (1990) : Lysimeteruntersuchungen zur Verlagerung von Pflanzenschutzmitteln in den Untergrund. Richtlinien für die Prüfung von Pflanzenschutzmitteln im Zulassungsverfahren Teil IV, 4-3, Saphir Braunschweig) hat sich der Einsatz von Lysimetern bewährt. Ein Lysimeter- behälter, in den der zu untersuchende Boden (Bodenmonolith) gefüllt wird, besteht in der Regel aus einer zylindrischen oder einer guaderförmigen Röhre mit einer Bodenplatte . Bei Verwendung von oberirdisch aufgestellten Lysimetern, die mit gestörtem Boden aus der Ackerkrume befüllt wurden, zeigte sich in den Versuchen, daß diese Anordnung nur eine limitierte Aussagekraft hinsichtlich der realen Feldsituation lieferte auf Grund erhebli- eher, von der realen Feldsituation, abweichender Temperatur- und Feuchtebedingungen.
Seit den 80er Jahren werden Lysimeter aus Edelstahl eingesetzt, die zur Füllung mit einem ungestörten Bodenkern (Bodenmonolith) z. B. mit Hilfe eines Baggers in den Boden gepreßt, anschließend freigegraben und dann mit einer Bodenplatte versehen werden, die unter den Lysimeterbehälter geschoben wird. Die so gefüllten Lysimeter repräsentieren einen natürlich strukturierten Bodenausschnitt, der sowohl hinsichtlich der bodenphysikalischen Parameter als auch der bodenchemischen und bodenbiologischen Parameter den natürlichen Feldstandort wiedergibt. Vergleichende Messungen zum Wassergehalt der realen Feldsituation und im Lysimetermaßstab ergaben eine bedingte Übereinstimmung (Pütz, Th. (1993) : Lysimeterversuche um Verlagerungsverhalten von Methabenzthiazuron und gelöstem organischen Kohlenstoff in einer Parabraunerde, Aufbau von zwei Klimameßstationen und Untersuchungen zur Validierung des Lysimeter- systems. Diss. Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn) . Die nach dem Stand der Technik bekannten Lysimeter unterscheiden sich von den natürlichen Feldbedingungen im wesentlichen durch die untere Bodenplatte. Die Bodenplatten der bisher verwendeten Lysimeter sind entweder als Siebplatte mit einer Vielzahl großer Bohrungen oder als mit Kies gefüllte Wannen mit einem Auslaufstutzen ausgeführt. Durch die Unterseite des Lysimeters (Sohlfläche) kommt es stets zu einer Unterbrechung des natürlichen Bodenprofils. Dies entsteht durch das Abschneiden der Bodenmonolithen während der Füllung und führt zu einem veränderten Wasserhaushalt. Nur im Falle eines abwärtsgerichteten Wasserflusses und bei Übereinstimmung der Unterkante des Lysimeterbehälters mit der Oberkante der Höhe des Grundwasserspiegels eines Feldstandortes ist der "Lysimeterfehler" zu vernachlässigen. Im Fall eines grundwasserfreien Lysime- ters wird die Sickerwasserbildung durch die Unterbrechung der Bodenkapillaren verfälscht, da eine neue Grenzfläche Boden/Atmosphäre erzeugt wird. Diese Grenz- schicht kann vom Sickerwasser erst überwunden werden, wenn die untere Zone des Bodenmonolithen eines Lysimeters mit Wasser gesättigt ist, d. h. ein Matrixpotential ≥O aufweist, bzw. der hydraulische Druck größer als der Luftdruck ist. Im Vergleich zur ungestörten Feldsituation tritt also an der Lysimetersohle ein Sickerwasserstau auf. Dies führt zu deutlichen Abweichungen in der Sickerwasserbildung und Wasserversorgung von Pflanzen im Lysimeterversuch auch bei der Nutzung von Boden- monolithen. Zur Vermeidung dieser Meßfehler gibt es bereits Lösungsansätze:
An das Lysimeter wird ein Unterdruck angelegt, um der Stauwasserzone, bzw. einer Meniskenbildung in den unterbrochenen Kapillaren, entgegen zu wirken (Ceratzki, W. (1966) : Die Bewegung des Bodenwassers in Unter- drucklysimetern unter dem Einfluß von Verdunstung und Frostwirkung bei verschiedenem Bodenzustand. Landbauforschung Vδlkenrode 16, S. 143-154) . Um einen Unterdruck an die Lysimetersohle anzulegen, sind verschiedene Techniken bekannt. So werden beispielsweise Saugkerzenverbände (Feichtinger, F. (1991) : Sickerwassergewinnung mit Hilfe eines modifizierten Lysimeters, zitiert bei Klaghofer (1991) , nicht an angegebener Stelle publiziert; Diestel, H. , Markwardt, N. & Moede, J. (1993) : Abschlußbericht zum Forschungsvorhaben: Experimentelle Untersuchungen sowie Modellentwicklungen zur Verlagerung von Pflanzenschutzmitteln in der ungesättigten Zone. Bodenökologie und Bodengenese 10, Berlin, Kordel, 1999) oder Saugplattenverbände (Kubiak, R. (1998) : Persönliche Mitteilung) in die Lysimetersohle eingebaut. Hier kann es jedoch zu einer ungleichmäßigen, punktuellen Beprobung der Bodenkapillaren bzw. punktuellen Sickerwasserstaubildung kommen. DVWK (1980: Empfehlungen zum Bau und Betrieb von Lysimetern. DVWK-Regeln zur Wasserwirtschaft, Heft 114, Verlag Paul Parey) stellte den Einbau einer keramischen Platte in die Lysimetersohle vor. Nachteilig hierbei ist stets die geringe Bruchfestigkeit des keramischen Materials, die fehlende Neutralität bei der Beprobung des Sickerwassers (Sorptionseigenschaften) und der erhebliche gerätetechnische Aufwand bei der Installation. Besonders beim Einsatz von Lysimeteranlagen im größeren Maßstab (z. B. 2 m2, 12 t) ist der Einbau keramischen Materials in die Bodenplatte der Lysimeterbehälter wegen der geringen Druckstabilität von Nachteil.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Bodenplatte für Lysimeter zu schaffen, mit der reale Feldbedingungen simuliert werden können, indem es zu keiner Unterbrechung der Bodenkapillaren und zu keiner Sickerwasserstaubildung kommt . Gleichzeitig soll die Bodenplatte eine hohe Bruch- bzw. Scherfestigkeit sowie neutrales
Verhalten gegenüber dem zu beprobenden Boden aufweisen. Es ist weiterhin die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Lysimeterbehälter ohne Unterbrechung der Bodenkapillaren verschlossen und transpor- tiert werden können.
Ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Weiterhin wird die Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des An- spruchs 11 erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 11 angegebenen Merkmalen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren ist es nunmehr möglich, Untersuchungen von Stoffverteilungsprozessen im Boden ohne Veränderung der natürlichen Feldbedingungen durchzuführen. Durch Anlegen eines Unterdrucks an die stabile, poröse Bodenplatte aus Sintermetall, insbesondere Edelstahlsintermetall, können Flüssigkeiten durchgängig durch die Bodenkapillaren fließen. So wird eine Unterbrechung des natürlichen Bodenprofils verhindert. Es bildet sich keine Grenzfläche Boden / Atmosphäre. Es kommt zu keiner Sickerwasserstaubildung. Das Material der Bodenplatte weist keine Sorptionseigenschaften auf und verhält sich chemisch und physikalisch neutral gegenüber dem Boden. Durch die druckstabilen Eigenschaften der Bodenplatte wird es möglich, auch mit Bodenmonolithen in größerem Maßstab zu arbeiten.
Unter der Bezeichnung Sinterwerkstoff sollen im folgenden pulvermetallurgisch hergestellte Sinterwerkstoffe verstanden werden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegebe .
Die Zeichnungen zeigen eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens .
Es zeigt:
Fig. 1: Aufsicht Bodenplatte Fig. 2: Querschnitt der Bodenplatte
Fig. 3. Vergrößerter Querschnitt der Befestigungsvorrichtung der Bodenplatte mit dem äußerem Ring Fig. 4: Aufsicht der Bodenplatte mit Trage- und Führungsvorrichtung Fig. 5: Seitenansicht der Trag- und Führungsvorrichtung für Bodenplatte mit Lysimeterbehälter
Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf die Bodenplatte 1 mit den angeschweißten Verstärkungsstegen 2. Diese werden in gleichmäßigem Abstand auf die Unterseite der Bodenplatte geschweißt. Die Bodenplatte 1 wird umgeben von einem Ring 3, der für das gas- und flüssigkeitsdichte Verschließen der Bodenplatte 1 mit dem Lysimeterbehäl- ter 8 notwendig ist.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch die Bodenplatte 1. Hier ist die Bodenplatte 1 mit den auf der Unterseite angeschweißten Verstärkungsstegen 2 zu sehen. Der die Bodenplatte 1 umgebende Ring 3 ist alle 60° von Langlöchern 4 durchbohrt . An den seitlichen Rändern ist ein an die Bodenplatte angeschweißtes Stahlprofil 10 zu sehen, das wiederum zur Befestigung des Ringes 3 dient.
Figur 3 zeigt einen vergrößerten Querschnitt der Befestigungsvorrichtung, mit welcher der Ring 3 über Schrau- ben (M6) 3a und das Stahlprofil 10 an die Bodenplatte 1 angeschraubt wurde.
Figur 4 zeigt eine Aufsicht auf die Bodenplatte 1 mit Trage- und Führungsvorrichtung 5, die über Transportrollen 6 verfügt. Mit Hilfe der Kettenzüge 7 und der Trage- und Führungsvorrichtung 5 wird die Bodenplatte 1 unter den Lysimeterbehälter 8 gezogen.
Figur 5 zeigt eine Seitenansicht der Trage- und Führungsvorrichtung 5 für die Bodenplatte 1 sowie den Lysimeterbehälter 8. Die Bodenplatte 1 liegt in der Trage- bzw. FührungsVorrichtung 5 und wird mittels der Transportrollen 6 und der Kettenzüge 7 unter den Lysimeterbehälter 8 geschoben. Der Klemmring 9 dient zur Justierung der Trage- und Führungsvorrichtung 5 an den Lysimeterbehälter 8. Zur seitlichen Stabilisierung wird der Lysimeterbehälter 8 mit einem weiteren Ring 11 umgeben.
Im folgenden soll die Erfindung beispielhaft beschrieben werden. 10 wägbare Lysimeter mit einer Oberfläche von 2,0 m2 und einer Länge von 2,5 m wurden mit einer porösen, druckstabilen Bodenplatte 1 aus Sinterwerkstoff verschlossen.
Die in den Lysimeterbehälter 8 eingebaute permeable Bo- denplatte 1 weist folgende Merkmale auf: hohe Bruchfestigkeit bzw. Scherfestigkeit der verwendeten Bodenplatte 1 aus Sinterwerkstoff (vorzugsweise Edelstahlsinterplatte)
Porendurchmesser der Bodenplatte 1 ermöglicht das Anlegen eines Unterdruckes neutrales Verhalten gegenüber dem zu beprobenden Medium Bodenplatte 1 ist Bestandteil des Lysimeterbehälters 8
Die hier vorgestellte Bodenplatte 1 des Lysimeters besteht aus einem Sinterwerkstoff und kann auf den vorgegebenen Durchmesser des jeweils verwendeten Lysimeter- zylinders angepaßt werden. Die Stärke des Sinterwerkstoffs sollte aus Stabilitätsgründen in einem Bereich von 3 bis 20 mm liegen. Besonders bevorzugt ist eine
Stärke von 5 mm. Die genaue Spezifikation der Boden- platte 1 (Porendurchmesser, Bubble Point Druck, Stärke der Bodenplatte) ist auf die jeweiligen Versuchsbedingungen abgestimmt zu wählen. Um die Bodenplatte 1 wird anschließend ein Edelstahlprofil 10 (z. B. 25 * 15 mm / B * H) angeschweißt. Damit die Bodenplatte 1 zum Abschluß der Lysimeterfüllung unter einen mit einem Bodenmonolithen gefüllten Lysimeterbehälter 8 gepreßt werden kann, wird sie in eine Trage- und Führungsvorrichtung 5 gelegt und anschließend mittels der Trans- portrollen 6 und zwei Kettenzügen 7 unter den gefüllten
Lysimeterbehälter 8 gezogen (Figur 5) . Da diese Zugkräfte und im späteren Versuchsverlauf die Auflast des Bodenmonolithen die Bodenplatte 1 verformen können, werden zur Stabilität (z. B. 40 * 4 mm / (H * B) ) Ver- Stärkungsstege 2, bevorzugt aus Edelstahl, an die Plattenunterseite der Bodenplatte 1 geschweißt . Hierbei müssen diese Verstärkungsstege 2 genau parallel zur Zugrichtung angeschweißt werden. Zur Befestigung der Bodenplatte 1 an den gefüllten Lysimeterbehälter 8 wer- den zwei gebogene Edelstahlbänder 3 halbseitig an das Edelstahlprofil 10 angebracht, so daß sie bündig zur Unterkante der Bodenplatte 1 abschließen. Zunächst wird halbseitig das von der Zugrichtung aus gesehen hintere, gebogen geformte Edelstahlband 3 an das Edelstahlprofil 10 angeschweißt, so daß es beispielsweise 35 mm über die Bodenplatte 1 herausragt und nach vollständiger Unterführung des gefüllten Lysimeterbehälters 8 am Lysimeterbehälter 8 halbseitig anliegt. Eine Verbindung zwischen Bodenplatte 1 und Lysimeterbehälter 8 kann mit Hilfe von Schrauben (M6) 3a und entsprechender Langlöcher 4 in den Edelstahlbändern 3 der Bodenplatte 1 und entsprechenden Bohrungen im Lysimeterbehälter 8 herge- stellt werden. Das zweite halbseitige Edelstahlband 3 wird anschließend sowohl mit der Bodenplatte 1 als auch mit dem Lysimeterbehälter 8 verschraubt . Die Bohrungen und Gewinde sind entsprechend aufeinander abzustimmen. Nach dem Ausstechen eines Bodenmonolithen, dem Unterfahren des Lysimeterbehälters 8 mit der porösen Bodenplatte 1 sowie der Verschraubung ist ein gefülltes Lysimeter transportfähig. Um über die poröse Bodenplatte 1 eine Saugspannung an den Bodenmonolithen anlegen zu können, muß das Lysimeter in eine Wanne gestellt werden, die mittels Dichtung die Bodenplatte 1 gegen den Atmosphärendruck abschließt. An diese abgeschlossene Wanne und Bodenplatte 1 kann dann entsprechend den gewünschten Vorgaben ein Unterdruck angelegt werden, der entsprechend der realen Feldsituation einen Saugspan- nungsgradienten im Bodenmonolithen erzeugt. Dabei darf der Druck nicht so hoch angelegt werden, daß er die Flüssigkeit aus den Poren der Sintermetallplatte verdrängt und diese für Gas permeabel werden. Dieser Öff- nungsdruck für eine Pore (Bubble Point) hängt von der Oberflächenspannung der Flüssigkeit und vom Porendurchmesser ab. Der Öffnungsdruck ist für die eingesetzten Bodenplatten 1 aus Sinterwerkstoff spezifisch und wird vor dem Einbau in den Lysimeterbehälter überprüft . Die unerwünschte Stauzone des Sickerwassers unmittelbar oberhalb der Bodenplatte 1 wird durch Anlegen des Unterdrucks vermieden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Bodenplatte (1) für Lysimeterbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Sinterwerkstoff besteht .
2. Bodenplatte (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Edelstahlsinterwerkstoff besteht.
3. Bodenplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie Verstärkungsstege (2) besitzt.
4. Bodenplatte (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstege (2) parallel zur der Richtung verlaufen, mit der die Bodenplatte (1) unter den Lysimeterbehälter (8) geschoben wird.
5. Bodenplatte (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsstege (2) aus Edelstahl bestehen.
6. Bodenplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (1) eine Stärke von 3 mm bis 20 mm aufweist.
7. Bodenplatte (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (1) eine Stärke von 5 mm aufweist .
8. Bodenplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Porendurchmesser von 0,5 μm bis 300 μm aufweist.
9. Bodenplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie von einem Edelstahlprofil (10) umgeben ist.
10. Bodenplatte (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Bodenplatte (1) durch Edelstahl- bänder (3) begrenzt wird, die nach Befestigung der Bodenplatte (1) an den Lysimeterbehälter (8) mit diesem verschraubt werden.
11. Verfahren zum Verschließen eines Lysimeterbehal- ters, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bodenplatte (1) nach einem der vorherge- henden Ansprüche eingesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trage- und Führungsvorrichtung (5) eingesetzt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte (1) durch Kettenzüge (7) unter den Lysimeterbehälter (8) gezogen wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Lysimeterbehälter (8) und die Bodenplatte (1) mittels einer Dichtung gegen den Atmosphären- druck abgeschlossen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Unterdruck angelegt wird.
EP02706616A 2001-02-13 2002-01-23 Bodenplatte für lysimeter sowie verfahren zum verschliessen von lysimetern mit einer bodenplatte Withdrawn EP1360378A2 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3407607A (en) * 1966-06-27 1968-10-29 Carl F. Jordan Lysimeter with means for breaking surface tension
DD214214A1 (de) * 1983-03-11 1984-10-03 Adl Der Ddr Forschungszentrum Anordnung zur realisierung des unterdruckprinzips bei lysimetern
DE4009993A1 (de) * 1990-03-28 1991-10-02 Fraunhofer Ges Forschung Schneideinrichtung fuer bodenproben und verfahren zum schichtweisen schneiden einer bodenprobe
IT1281706B1 (it) * 1996-01-24 1998-02-26 Agip Spa Dispositivo per la misura della permeabilita' di frammenti di roccia
DE19623780C2 (de) * 1996-06-04 1998-07-09 Ufz Leipzighalle Gmbh Säulenverschlußkappe und Verfahren zur Vorbereitung und Durchführung von Säulenuntersuchungen
FR2762681B1 (fr) * 1997-04-29 1999-10-08 Inst Francais Du Petrole Dispositif pour faire des mesures sur un echantillon poreux en presence de fluides, utilisant des membranes semi-permeables resistant a la temperature
DE19800887B4 (de) * 1998-01-13 2005-06-30 Totsche, Kai Uwe, Dr. habil. Skalierbare, halboffene Säulenvorrichtung zur Erfassung chemischer, physikalischer und hydraulischer Parameter des Wasser- und Stofftransportes in porösen Medien
DE19907461C1 (de) * 1999-02-13 2000-11-16 Ufz Leipzighalle Gmbh Meßeinrichtung zur Untersuchung des Migrationsverhalten von Gasen in Böden
DE20007108U1 (de) * 2000-04-18 2000-07-20 Unold, Georg von, 80638 München Poröse Platte ohne Einfassung mit seitlichem Anschluß zur Gewinnung von Bodenlösung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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