JP6175040B2

JP6175040B2 - 土壌中の含水比の測定方法

Info

Publication number: JP6175040B2
Application number: JP2014214370A
Authority: JP
Inventors: 坂井　宏行; 宏行坂井
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2034-10-21
Also published as: JP2016080618A

Description

本発明は、土壌中の含水比の測定方法の技術分野に関するものである。

一般に、土壌に含まれる水分の割合（含水比）を知ることは、植生の生育に対する影響、地下水の挙動、盛り土などを含めた斜面崩壊のメカニズムの解析、洪水発生予測等の研究をするにあたり重要な要素の一つであり、そのため日本工業規格としてＪＩＳＡ１２０３で「土の含水比試験方法」が規格されている。このものは、土壌の含水比を、採取した土壌の重量とこれを炉内で乾燥した後の重量とをそれぞれ測定することに基づいて求めるようにしている所謂炉乾燥法である。ところが土壌の乾燥には、１１０±５℃に保持した恒温乾燥炉内にて１８〜２４時間もの長時間の乾燥が必要であって作業性が悪いだけでなく、恒温乾燥炉が土壌の採取現場にあることはまずなく、採取した土壌を恒温乾燥炉を備えた実験室等に持ち帰って乾燥させなければならず、また実験室まで採取時の含水比を維持したまま持ち込まなければならず、このための特別な技術と操作も必要となり、手間がかかるという問題がある。
これに対し、土壌水分の測定方法として、テンシオメータ法（特許文献１参照）、誘電法（特許文献２参照）、電気抵抗法（特許文献３参照）、熱伝導法（特許文献４参照）、電磁波法（特許文献５参照）等の多くの手法が知られているが、前記実験室まで採取時の含水比を維持したまま持ち込まなければならない点は依然として解決されていない。

特開平７−２４４０４０号公報特許第２９１３０２２号公報特開２００４−７７３５３号公報特開２００６−１９４８２１号公報特開２００９−９８０１８号公報

しかしながら前記従来のもののうち、特許文献１、２、５のものは装置自体が大型であるうえ、土壌に埋設しなければならず、作業性が劣る、という問題がある。これに対し特許文献３、４のものはセンサ自体を小型にできる、という利点があるが、予め採取した土壌を乾燥させて該乾燥土壌における電気抵抗値や熱伝導率を測定し、さらに該乾燥土壌に所要量の水分を含浸させたものの幾つかについて電気抵抗値や熱伝導率を測定して検量線を作成する必要があるが、土質が異なった場合に同じ検量線を採用できるとは限らず、そのため土質が異なる測定現場ごとにこれらの検量線をいちいち作成しなければならないこともあって面倒かつ煩雑であるという問題がある。さらに、前述したように、特許文献１〜５のものは、実験室まで採取時の含水比を維持したまま持ち込まなければならない点は依然として解決されておらず、ここに本発明の解決すべき課題がある。

本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項１の発明は、土壌中の含水比の測定方法であって、採取した土壌の重量を測定した後、該測定した土壌を、所定濃度となるように調製された所定量のショ糖水溶液中に入れ、撹拌後、濾過して得たショ糖水溶液の比重を測定し、該測定した比重に基づいて土壌中の含水比を求めるようにしたことを特徴とする土壌中の含水比の測定方法である。
請求項２の発明は、土壌中の含水比の測定方法であって、採取した土壌の重量を測定した後、該測定した土壌を、所定濃度となるように調製された所定量のショ糖水溶液中に入れ、撹拌して得たショ糖水溶液の比重を測定し、該測定した比重に基づいて土壌中の含水比を求めるようにしたことを特徴とする土壌中の含水比の測定方法である。

請求項１または２の発明とすることにより、土壌中の含水比を、土壌採取現場においても簡単に求めることができる。

土壌中の含水比測定方法のフローチャート図である。比重と土壌含水比の検量線を示すグラフ図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明は、水溶性が高い糖類の水溶液の比重が、糖類濃度によって変化することを利用して土壌に含有する含水比を測定しようとするものであり、特にショ糖（シュークロース：ｓｕｃｒｏｓｅ）は水に対する溶解度が２１１．５ｇ／１００ｍＬ（２０℃）もあって溶解しやすいものであるため、ショ糖水溶液を予め調製したものを測定現場に持参してもよいが、ショ糖と水とを各別に測定現場に持参し、測定現場での土壌の湿潤状態をみてショ糖水溶液の濃度を決定し、水にショ糖を溶解させてショ糖水溶液を調製してもよく、このようにすることで、測定するのに適正な濃度のショ糖水溶液を調製することができる。
そのうえショ糖は、人体や自然環境に対して無害であるため、測定後、ショ糖水溶液を測定現場に廃棄しても環境上問題になることがない。

図１に土壌中の含水比（％）を測定する手順をフロー図で示すが、まず採取した土壌試料の重量（Ｘｇ）を測定する。この土壌試料をＹ％の濃度（重量％）のＺｇのショ糖水溶液中に入れ、よく撹拌する。次いで濾過して試料溶液とすることになるが、濾紙としては水が浸潤しない材料で製造したものが好ましく、例えばガラス製やシリコーン、ポリテトラフルオロエチレンのような合成樹脂製等のものが採用される。
このように濾過された試料溶液について比重を測定する。比重の測定は、市販の比重計を用いて行うことができる。この場合に、携帯型であれば現場に簡単に持参でき、都合がよい。
具体的には５００ｍＬのプラスチック製ビーカーに土壌試料１００ｇを入れ、このものに、例えば水５０ｇにショ糖の５０ｇを溶解して得たショ糖水溶液（濃度５０％のショ糖水溶液）を１００ｇ入れてよく振盪（例えば２分間）し、この溶液を濾過後、該濾液のショ糖水溶液の比重を測定をし、測定されたショ糖の比重から土壌中の含水比（（水ｇ／乾燥土壌量ｇ）×１００％）を求める。
尚、土壌試料に含まれる粘土分が少ない場合など、ショ糖水溶液と振盪後に得られた溶液の濁度が低い場合には濾過を省略することができ、たいていの土壌試料においては濾過を省略して差し支えない。

土壌中の含水比を求める場合、ある濃度に調製したショ糖水溶液について、該ショ糖水溶液に加える土壌中の含水比を０％から例えば１１０％まで変化させたときの比重の変化曲線を求めてこれを検量線として図２に示すようにグラフ化させておけば、土壌中の含水比は、例えば５０％のショ糖水溶液を調製したものを用いて含水比を測定する場合に、前記作業をしたときの比重が１．１６であった場合、図２の検量線から土壌中の含水比は７０％であることが判る。因みに、図２の比重の検量線は、ショ糖水溶液の濃度が上から順に６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％のものである。
尚、土壌試料の量（グラム数）とショ糖水溶液の量（グラム数）の比は、１：１であれば、他のグラム数であってもよく、検量線を別に作成するのであれば、他の比であっても勿論よいが、作業手順の錯誤を防止するうえからは、これらグラム数は同じにしておいた方が安全である。

このように本発明が実施されたものにおいては、採取した土壌の重量を測定した後、該測定した土壌を、所定濃度となるように調製された所定量のショ糖水溶液中に入れ、撹拌後、濾過して得たショ糖水溶液の比重を測定し、該測定した比重に基づいて土壌中の含水比を求めるようにしたものであるから、土壌の採取現場においても土壌中の含水比を短時間のうちに簡単に求めることができ、従来のような面倒な作業が不要になる。
尚、この場合に、濾過操作は場合によっては省略することができるのは前述のとおりである。
しかもショ糖は人体や自然環境に対して無害であるため、測定後、採取現場に廃棄しても公害等の問題が発生することがなく、グリセリンのように、消防法の適用を受けることもなく、調達や管理が容易である。

本発明は、土壌中の含水比の測定方法の技術分野に利用することができる。

Claims

土壌中の含水比の測定方法であって、採取した土壌の重量を測定した後、該測定した土壌を、所定濃度となるように調製された所定量のショ糖水溶液中に入れ、撹拌後、濾過して得たショ糖水溶液の比重を測定し、該測定した比重に基づいて土壌中の含水比を求めるようにしたことを特徴とする土壌中の含水比の測定方法。
土壌中の含水比の測定方法であって、採取した土壌の重量を測定した後、該測定した土壌を、所定濃度となるように調製された所定量のショ糖水溶液中に入れ、撹拌して得たショ糖水溶液の比重を測定し、該測定した比重に基づいて土壌中の含水比を求めるようにしたことを特徴とする土壌中の含水比の測定方法。