Onderzoek naar de mogelijkheden van automatisering van de bepaling van capillair geleidingsvermogen en pF-curve

I

NOTA 955 j a n u a r i 1978 i31545.0955 Instituut voor Cultuurtechniek en Waterhuishouding

Wageningen

BiBUOTHEEK

STARINGGEBOUW

ONDERZOEK NAAR DE MOGELIJKHEDEN VAN AUTOMATISERING VAN DE BEPALING VAN CAPILLAIR GELEIDINGSVERMOGEN EN pF-CURVE

BIBLIOTHEEK DE HA

4FF

Droevendaalsesteeg 3a G.J. Veerman Postbus 241

6700 A E Wageningen

Nota's van het Instituut zijn in principe interne communicatiemidde-len, dus geen officiële publikaties.

Hun inhoud varieert sterk en kan zowel betrekking hebben op een eenvoudige weergave van cijferreeksen, als op een concluderende discussie van onderzoeksresultaten. In de meeste gevallen zullen de conclusies echter van voorlopige aard zijn omdat het onderzoek nog niet is afgesloten.

Bepaalde nota's komen niet voor verspreiding buiten het Instituut in aanmerking

R

(

1 3 FEB. 1998

CENTRALE LANDBOUW/CATALOGUS

0000 0941 0909

I N H O U D

b i z .

1. INLEIDING 1

2. APPARATUUR 2 2.1. Druk* en krachtopnemers 2

2.1.1. Pressure transducers (drukopnemers) 2

2.1.2. Balansen 4 2.2. Elektrische vloeistofschakelaars 4 2.3. Nylonslang 6 2.4. Tensiometercups 7 2.5. Driewegkranen (glas) 8 2.6. Ventilatoren 9 3. MEETOPSTELLING 10 4. ONDERZOEK 11

4.1. Het vullen met water van het systeem 11

4.2. Capaciteit 12 4.3. 'Lucht' in het systeem 17

4.3.1. Vloeistofkranen 17 4.3.2. Nylonslang 18 4.3.3. Adapter pressure-transducer 18

4.4. Tensiometercups 19 4.5. Verdamping met ventilator 23

4.6. Driewegkranen 23 5. ENKELE PROEVEN 23

5.1. Coors-tensiometers 23 5.1.1. Insteltijd 23

biz.

5.1.2. Vochtspanningsmetingen 27 5.1.3. Vochtspanning en vochtgehalte 29

5.1.4. Metingen in veldmonsters 30 5.2. Tensiometercups Soil Moisture Equipment Corp. 38

5.2.1. Metingen in veldmonsters 38 5-2.2. Metingen in monsters fijn zand 39

6. SAMENVATTING EN CONCLUSIES 43

INLEIDING•

Om het capillair geleidingsvermogen (onverzadigde doorlatendheid) van een grond te bepalen wordt vaak gebruik gemaakt van de infiltratie-methode, waarbij de zuigspanning op verschillende diepten in een grond-monster wordt gemeten als de doorstroomsnelheid van water constant is.

(WESSELING-WIT, 1966).

De zuigspanning wordt afgeleid uit het water- of kwikniveau in een met de tensiometercup verbonden glazen U-buis.

Voor het verkrijgen van kleine constante doorstroomsnelheden worden de grondcylinders op filters gezet, bestaande uit mengsels van fijn

zand en kaolien, waaraan een bepaalde onderdruk wordt aangelegd. Nadelen van de methode zijn:

1. de tijdsduur van het prepareren van de filters

2. de langzame instelling van een constante doorstroomsnelheid bij een bepaalde vochtspanning

3. de aflezing en breekbaarheid van de kwikmanometers

Een veelvuldig toegepaste methode om de pF-curve (vochtspanning-vochtgehalte relatie) van een grond te bepalen is die waarbij een

grondmonster op een filter wordt geplaatst, waaraan onder- of o n/erdrukken worden aangelegd.

In het lage vochtspanningstraject tot pF 2,0 wordt gebruik gemaakt van een Blokzijlzandfilter en in het traject pF 2,0

-pF 2,7 van een Blokzijlzand-kaolien filter (STAKMAN-V.D.HARST, 1969). Bij elke aangelegde onderdruk moet gewacht worden tot het op het filter geplaatste grondmonster in een evenwichtstoestand komt te verkeren. Dit is bereikt wanneer het monster niet of nauwelijks meer

Nadelen van de methode zijn:

1. de tijd nodig om een evenwichtstoestand te bereiken (deze kan bij klei- en veenmonsters tot enkele weken oplopen)

2. de monsters moeten regelmatig worden gewogen waarbij ze van het filter worden gehaald.

De bezwaren die aan genoemde bepalingsmethoden zijn verbonden waren aanleiding om mogelijkheden te onderzoeken die kunnen leiden

tot een snellere en geautomatiseerde methode.

Tot nu toe waren voor de pF-bepaling en voor de bepaling van

de onverzadigde doorlatendheid verschillende monsters noodzakelijk. Het lijkt mogelijk om de bepalingen gelijktijdig aan hetzelfde

monster uit te voeren (BOELS, 1973).

VACHAUD (1969) en BURLAND en ROSCOE (1969) beschrijven methodes waarbij poreuze cellen door middel van een hydraulische omschakelaar

om beurten met een transductor worden verbonden.

Om tot het overgaan op een nieuwe en snellere bepalingsmethode te besluiten was het noodzakelijk dat een aantal onderzoekingen betreffende de toe te passen apparatuur werden uitgevoerd.

2. APPARATUUR

2.1. D r u k - e n k r a c h t o p n e m e r s

2.1.1. Pressure transducers (drukopnemers)

De vochtspanning kan worden gemeten met behulp van pressure transducers.. Deze bevatten een dun metalen membraan en Wheatstone-brug. Het membraan beweegt bij verandering van de onderdruk

(vocht-spanning) wat bij een constante voedingsspanning een verandering van de electrische uitgangsspanning ten gevolge heeft. Elke door de pressure transducer afgegeven spanning vertegenwoordigt een zekere vochtspanning (calibratiecurve fig. 1). Voor de input en output van de spanning dient een vièraderige kabel (Elektrical dis^fconnet assembly model DC 13).

( 0ZH W D ) ÖUIUUDClSlMDOA

Fig. 1. Calibratiecurve pressure transducer no. 55173 Statham FM 856 + 15

Toegepast zijn:

Statham temperatuur gecompenseerde pressure transducers type: PM 8 5 6 + 1 5

voeding: 10 volt

2 druk range: + 15 psi d (1 psi = 70,307 gr/cm )

De transducer wordt lekvrij opgesloten in een zogenaamde adapter. Adapter type CON 2a met ontluchtingsschroef

Adapter type CON 2g zonder "

2.1.2. Balansen

De grondmonsters kunnen worden gewogen door middel van kracht-opnemers, bestaande uit een elastisch vervormbare veer met spannings-meetstroken.

fabrikaat: Hettinger Baldwin type : U j

voeding: 10 volt

maximale belasting: 0,01 MP • 10 kg 0,02 MP - 20 kg

Een uitgangsspanning van 0,01 mV komt overeen met een gewicht van 5 gram (0,01 MP) en 10 gram (0,02 MP) (fig. 2).

Op de krachtopnemer wordt een plateau geschroefd van röestvrij staal (diameter 120 mm: dikte 3,5 mm) om de diameter van het draag-vlak aan te passen op de diameter van de op te zetten grondkolommen.

2.2. E l e k t r i s c h e v l o e i s t o f s c h a k e l a a r s

Door gebruik te maken van een meerpuntskraan is het mogelijk

verschillende tensiometercups te verbinden met ëén pressure transducer. Getest zijn:

Scanivalve type: Wo 662/1P-12T 303 röestvrij staal met balansdruk

type: Wo 601/1P-12T 2024 aluminium met balansdruk type: Wo 662/1PH2T 2024 aluminium zonder balansdruk,

met olievulling. De kranen worden bediend door een schakelaar (solenoid driver WS-24 vdc). Een solenoid controller type CTLR2/S2-S6 dient om

E o L. O) m i i > b

8

^r ^r CVi in m CE z i i . n> .* o v— • f j «n o o o E L. O c < «/> t_ <b E V c Q. O +•> sz u o (. ^ "• | S *-*<fr (O m ; ï ; E n t O) O I I > E

o

o

,_ OU CM O O ; Ol j « : O CVJ ; co

L

in CM (AW) d6D).|0A - i O

5

/TV * 0) O) co - f v - < 0 tn en CM CM Ifl in

De vloeistofkraan bestaat uit een statorblok en een rotor.

Een balansdruk is een aangelegde overdruk die de rotor tegen de stator

aangedrukt houdt. De rotor draait in een beschermkap die tegen het

statorblok is geschroefd. Het statorblok bevat 12 slangpilaren,

waar-door achtereenvolgens naar 12 tensiömetercups kan worden geschakeld,

en 1 slangpilaar om verbinding met de pressure transducer mogelijk

te maken. De pilaartjes hebbén een diameter van 0,063 inch (= 1,6 min)

uitwendig.

statorblok rotor

(bovenaanzicht) (bovenaanzicht)

Fig. 3. Scanivalve vloeistofschakelaar

rotor

(zij-aanzicht)

2.3. N y l o n s l a n g

De verbindingen tussen schakelaar en transducer en tussen

schakelaar en tensiömetercups zijn tot stand gebracht met behulp

van dunne nylonslang. Toegepast zijn de afmetingen 1 £ x £ mm en

2\

x

\\

mm. Beide maten zijn lekvrij in elkaar te schuiven.

Onder de handelsnaam nylon zijn verschillende soorten polyamiden

bekend, zoals: 6-polyamide, 6-6-polyamide, 11-polyamide en 12-polyamide.

De cijfers geven de plaats aan van de kenmerkende atoomgfoepen in de

keten van het polymeer.

*

H H

type 6 : _

N

_

c G

_

N

_

H H type 12: N C C N -0 H H type 6,6: -N - C - C - C - C - N 5 0 0

Het aantal NH en CO groepen in verhouding tot de andere C-atomen bepaalt in sterke mate de hoeveelheid vocht die nylon kan opnemen. Een 12-polyamide neemt minder vocht op dan een 6-polyamide. De laatste kan maximaal ongeveer 10% vocht opnemen.

2.4. T e n s i o m e t e r c u p s

Onderzoek is verricht met verschillende soorten tensiometercups. 1. Coors poreus keramische buis type P2

- diameter uitwendig 0,06 inch (= 1,5 mm) - wanddikte 0,02 inch. (= 0,5 mm)

- lengte naar behoeven (circa 3 cm)

- opening aan ëên eind afgesloten met kunsthars (Araldite) - op andere eind enkele cm-ers nylonslang (2| x ij of 3 x l|)

gelijmd

2. type Koenigs; keramische cups van circa 10 cm lengte en een dia-meter van 18 x 16 mm.

De cup wordt afgesloten met een ingekitte rubberstop, waar 2

nylonslangetjes 2\ x l£ mm doorheen zijn getrokken. De extra

slang dient voor ontluchting en kan worden afgesloten met een klinknagel.

3. messingbuis gevuld met Blokzijlzand - kaolien mengsel - diameter 10 x 8 mm

- lengte 5 cm

- aan ëën eind afgesloten met geperforeerd messing plaatje (WESSELING-WIT, 1966)

4. Keramische cups (Soil Moisture Equipment Corporation) - diameter 6 x 4 mm

- lengte 6,5 cm

- de cup wordt verlengd met een glasbuisje (diameter 6 x 3 mm: lengte 3 cm) waarin 2 nylonslangetjes zijn gekit; één slang reikt tot op de bodem van de cup en het uiteinde van de andere slang is gelijk met bovenkant cup. Door uit te gaan van nylon-slangetjes van gelijke lengte (10 cm) is het slangetje dat het verst naar buiten steekt de ontluchtingsslang. Een klinknageltje dient voor de afsluiting.

Cup en glasbuisje worden met elkaar verbonden door er een stukje (circa 3 cm) pvc slang ( 6 x 9 mm) over te trekken en vast te

lijmen.

2.5. D r i e w e g k r a n e n ( g l a s )

Toegepast zijn:

vestale kranen (platte glazen kranen) met een boring van 1,5 mm.

Fig. 4. Vestale kraan

Voordeel: Bedieningsgemak en goede bevestigingsmogelijkheid. Nadeel: Luchtintrede vanaf een onderdruk van 300 cm water.

De bruikbaarheid van de kranen kan worden vergroot door een

nylonslang (1| x | pa) door de buisaanzet te trekken. Daartoe wordt

de kraan eerst gedemonteerd. De nylonslang wordt aan een eind uit-gerekt en vervolgens door de buisaanzet gestoken en aangetrokken, waarna de slang in de buis wordt vastgemaakt door twee-componenten-hars te laten vloeien tussen slang en glaswand.

Na circa 24 uur drogen (20 C) is de lijm uitgehard. De slang wordt mr in de kraan gelijk met het glasoppervlak afgesneden. Na

invetten van de beide kraanhelften wórdt de kraan weer gemonteerd. Om de bovenste helft van de kraan steviger op de onderste helft te drukken wordt de gebruikelijke veer met 6 windingen vervangen door een veer met 9 windingen.

2 . 6 . V e n t i l a t o r e n

Vochtonttrekking uit grondmonsters door middel van verdamping kan worden bevorderd met behulp van een ventilator.

Toegepast zijn:

Pabst Lüfter type 4550

3 max. luchtverplaatsing 165 m /h.

Door het aanbrengen van een voorziening wordt de luchtstroom dicht langs het monster oppervlak geleid. De bovenzijde van de ventilator is voorzien van beschermgaas.

3. MEETOPSTELLING

IL

pressure

transducer

Fig. 6. Verbinding pressure-transducer met de tensiometercups

De scanivalve schakelaar verbindt de tensiometercups (1 t/m 12) om beurten met de pressure transducer.

transduc voeding DC voltmeter solenoid! controller 12 punts-schrijver ^ schakelwals lijn-schyver printer

Fig. 7. Elektrisch circuit

4. ONDERZOEK

4.1. H e t v u l l e n m e t w a t e r v a n h e t s y s t e e m

In verband met de optredende onderdrukken is het noodzakelijk dat het systeem gevuld wordt met goed ontlucht water. Bij voorkeur wordt gedemineraliseerd water gebruikt, dat in een exsiccator wordt ontlucht door middel van een goed werkende luchtpomp.

Een injectiespuit gevuld met dit ontluchte water wordt op het uit-einde van de slang van vloeistofschakelaar naar transducer gezet, waarna, onder regelmatig schakelen, schakelaar en alle slangen krachtig worden doorgespoten.

De schakelaar kan ook worden doorgezogen door de slang naar de transducer in ontlucht water te leggen en onder voortdurend schakelen de onderdruk in schakelaar en tensiometerslangen op te voeren.

De tensiometercups worden ontlucht in een exsiccator en nog een keer afzonderlijk doorgezogen, waarna ze onder water aan de slang-uiteinden worden geschoven.

Vervolgens wordt de adapter van de transducer gevuld door deze in verbinding te stellen met de referentie. (De referentie is het vat met ontlucht water, waarin 1 van de 12 slangen van de schakelaar zijn gehangen. Aan deze slang is geen tensiometercup bevestigd). Door de adapter wat lager op te hangen dan het referentieniveau vult de adapter zich geheel met water (bolle meniscus). Aanwezige luchtbellen moeten worden verwijderd.

De transducer wordt nu in de adapter geplaatst en met een moer vastgezet. Overtollig water vloeit weg via de schakelaar naar het referentie-vat.

4.2. C a p a c i t e i t

De insteltijd van de zuigspanning wordt beïnvloed door de capaciteit van het meetsysteem. Onder de capaciteit wordt de volumeverandering verstaan, welke nodig is om een eenheid van drukverandering aan te geven (BAKKER, 1975).

Voor een voldoende instelsnelheid van de zuigspanning is een lage capaciteit vereist. De capaciteit kan worden bepaald door de onderdruk te variëren met behulp van een waterstraalluchtpomp en de volumeverandering af te lezen aan de verplaatsing van een water-meniscus in een dunne nylonslang.

Getest zijn:

- de pressure transducer no. 25713

met adapter A (adapter met ontluchtingskanaal en nylonslang (3 x 1 £ mm) in Swagelok-fitting) en met adapter B (adapter met ontluchtingskanaal en koperen buis (3 x 1 mm) in Swagelok-fitting)

(zie tabel 1)

- de v l o e i s t o f s c h a k e l a a r S c a n i v a l v e Wo 662/1P-12T 303

I transducer afgesloten

slang vacuum

A transducer

slang 1 verplaatsfng meniscus slang 2 vacuum

F i g . 8. Het t e s t e n van de c a p a c i t e i t van de v l o e i s t o f s c h a k e l a a r

- n y l o n s l a n g type 6.6 (1£ x i mm); t a b e l 4 .

Gemeten i s de w a t e r v e r p l a a t s i n g i n n y l o n s l a n g met een gemiddelde - 3 inwendige d i a m e t e r van \ mm (1 mm w a t e r v e r p l a a t s i n g i s 0,1963 x 10

3

cm ) en i n n y l o n s l a n g met een gemiddelde inwendige d i a m e t e r van 1 £ - 3 3

mm (1 mm w a t e r v e r p l a a t s i n g i s 1,767 x 10 cm ) .

c • o eu • o e o c o 5 0 o f* o 6 0 4J • H 3 W <D > CU 4J V4 CU u CL M • a m a o 6 0 c • r 4 l-l H eu . O • H IU4 C eu 6 0 c « > u eu > oo c • H M M CU J 3 • r - l V M 4J X o 3 1—1 4J C 0 U O u co o <J • H CO X eu c • H M (U 4-1 P . « X I et) X I • H ce co I J • o eu 6 0 c co co co 4J eu • H 0 0 o C M a i 4-1 v a . CO 7 3 cO C eu 4-1 o a CO eu 0 0 M O O •a ^ eu 4J a . co T 3 co r-t cO CO C cO M co 6 0 C • H 4-1 fi CJ 3 i—( 4-1 B O c eu 4-1 0 O . CO eu 6 0 u o o •o C CU X I • H CO co U X I CU 0 0 c CU a. o u CU 4-1 a co • o cO 0 0 <4-l Cl 0 w O . 6 0 e • H i—1 co fS H eu • e e CU 6 0 c co > h CU > 6 0 e • r - l 4 J 4-1 • H <4-l C CO > 6 0 c • H 1-4 1 O H CU J 3 - O 3 1-4 6 0 c • r - l U u eu 4-1 i - e • H I H h O O x i o ,— u-l <U O l-l Cu 6 0 B •1-4 i - I co .c l-l CU s: e 0) 4J o a CO CU 6 0 M 0 o T l c CU X I • H co cO I-i • O CU 6 0 c CU o. o l-l CU 4-1 a co •o cO CU C O CU C . - i co h o o X I c CU c CU 4-4 . e o 3 r-^. 4 J s o 3 3 CU • l - l s C u O CO B e-f — i co i - H cO l-l CU 4J co 3 4J * O 3 t - H 4-> B O co l-l CU > u <U a « n — co l - l cO •—1 cO cO 6 cO . s i co 6 0 c • H 4-1 .e ü 3 f-* 4J C o cO •r-t > 4-1 .12 u 3 t - 4 4-1 B O .4 3 3 ' J CO > C CO > 6 CU • H N l-l O o > CM CU O M .e o co co 6 0 e • H 4J - C O 3 i—l 4J c o 3 l-i X I W eu X I C o e o f—I o A i I J CU 4 J CO 3 S o M eu P. 60 B co CO l - l ta. M eu > M eu 4J CS 3 eu u 3 X I co B co l-i eu H Cu o a) Cu CO U eu Xi to H o CO Cu CO O

ä

X I B eu B 60 ß tO B 60 B 60 58 M 3 H X I M eu X) B O u eu 4-> p. cO X I cO X C l vO o X o o M' CN|i vO I O X i n vo |cM I o vO o X -a CO vo o m o CM|-a |-a vO I o o X CM X 00 vO m o m o «en — en en vo l o vO I O X X -a 00 - * m — 00 I Ö CNlo vO I o X X X •a-r^ eu en -a-« 60 » m co ~3- — CU - * | o •-> enlo — IO eu O U 04 v o I o X ONIO |m •O vo I I O o vO I O vO I O vO I vO I X X vO X vO es X vO -et X X 00 — en m C3\ O CN m — m o * m ejslo v o l o e n l o r ^ m — m — m — o « m — 40 vC vo i l l o o o vO v O I I O O VO v u vO vO I I I I O O O O •x m « « »> — — m X X oo o\ o X CM X cri X X oo r~ en CM m o m CM o « sr » en m -a-vO l CM e n l o v o l o -a- — |-cf 1-3-0 vo 1 l o o m o oo o »h» -a- vo vO vO l l o o m er> l o oo | o -•a- -a- o m o o »La--a- r-~ vO vO v o l l i o o o X X X 00 — vO vO X X CN 00 CT\ — en en — X •a-CM X CM CN m l o o > l o «en OOICN oo l o < t | o — en en en en en o vO vo* vO VO i l l i l o o o o • o u-l O m O «en |cn -al f vO vO I I O O X -a-m o en vo i o X -a-x CTV x -a-m l o volo -a-m l o |cn |en |en vO vo vo i t i o o o x x x x x -a-CM -a- m en oo r-- « CM CM — m l o , m l o o o CM o » C M -a- o «CM vO vO vO vO vo I I I I I o o o O O X «a- -a-m o «CM CM o CM l o enlo enl |CM |CM | X X m oo CM — m o m o en o « CM « CM C M e n CM vo l o vO o vO vO vO ' o ' o ' o X X se cjv -a-« -a-« -a-« -a-« — CM CM — X X -a-X -a-X -a- ~a -a-m X vO CM m j o l o — l o r-l - a l o — l o «C7\ C M I O — l o — l o — l o » — — l o « X X X -a- vo - a — -a-m l o — l o »— — l o 14

B o r-l O M <U 4J CO u (X 60 C CO CO r-i O. <u > l-l 0) 4J g u CO

s-<u cO H u • H 0) 4J • r l U CO O. CO O r-l M B 0 I - t o . a cl <u •V cu J3 h <u •o c o N • r l PO

£

3 D . 0) VJ O O "O CO a c <u 4J o a co <u oo h o o T3 ca l-H CO co

s,

O C c <u oo a nt M t* o o • a CU l - l co T3 r-l cO CO )-l CU . C e CU 4-1 • H 3 a co l-l o o •o 4J eu 43 vO I O vO I O vO I O vO I O VO I X X X X — C N 0 0 CM a\ m O r-~ X 0 0 00 X vO o X X X vO C \ CN Ov O — O — X 00 o C l O CN O O O O O « en Utf < • l o - e i U » CN Utf -3-CN U I o « - * u-i lO o O «|<r t\0 «|«or »I«» c*> O m o m o J - » C l CN » * r-i 3 e co O CU cu co cu 00 > 4J C co i t a ^ < O co vO I o vO VO I I o o vO I o VO I o X en C l e n l o C M | 0 vO o X o i o CN|CÏ vO O X CN 00 r - l o - | c i vO O X C l u i

=18

vO O X vO _ | c l vO O X C l - ï u - i l o « C l vO O X 00 vO r~' m l o « co C O | vO o vO o x' CN ~* i n l o •.co C N | vO o X CM o m l O » CO VO O X 00 o "" C N I O |co VO o X oo o X o X X m X X X X X 0 0 0 0 CN oo o o r - o\ « * « * « — — — O fO m m | o : * — CM CN m m o i n t o i n t o m p m o C N O <T> © vO O «CM «CN «CM »CM » CN — O • CM CM CM |>»| >3- CM — | — CM — VO I O VO I O vO I O vO I O vO I O vO I O vO I O vO I O vO I O vO I O vO I O X CT> X CN X 0 0 X vO X •"• X a. X •a-X oo o X oo o X CN r*. X CN r~ — — — o m l o m l o - * | o m l o m l o C N | O — | o r » m CM m ' o m O f - _{o in|© m l o} ™ o T © | 0 0 CN — oo c 15

u eu o 3 •O co fi co u G e u X I S O •O M <U > 00 e ttt 00 0) X I c CD 00 o o co CO o) e CU 0 1 C G co » > I - I cd > • H G tO CJ co 0) u • H U co O <U - O tO H CO O . CO U &

a

a tu i u S o 3 • - c a s to cj S eu co a) oo > u • G to to o, >, «si O to M C CU CU O • O 3 fi T3 o to j 3 e M 4-1 CO tu CU M > a J-> o "3 I O m m »m ~~ 1 vO o X o m u-ilro • • » — 1 VO o X 00 m m m e-o vo o X 00 -3-O l P ~ •> CN VO O X -3-iri O u->|o -kj-— 1 O .— X oo co mir*. • • ] * — o | o o u - l * O o —« _X v O o o i o | o » C N o | o o l o 1-tu o h Q. •r-ï • r i ja co i - i cO 4 J tfl tO 4 J r - l 3 to tu u 0 0 G tO 00 c 18 CU o Oi U CO to I - l tu •ü CO O .e o 3 r J ^ 0 0 • H •o C CU S C • H •HM •—• V - ' 0 0 c CO r - l to G O l - l >* G G • r i C tu 4-i tu 8 tu 0 0 CO • r i 0 0 c • H to 4 J tO tO 1-1 p. u 01 > M 01 u m * 01 Q — I M 01 O l-l P . 0 0 13 • H M U 01 S o. o G cO > M 01 4J 01 g CO • r i X I 01 00 • H X I c 01 e • H U 2! e oo c CO f - l CO C O r - l !•» c e • H c tu 4 J tu a 01 0 0 G tu X I u tu X I • T • r i

g

CU > 4-1 J3 U 3 • J CM • X I 01 o l - l > c • H fi tu 01 0 0 u •4-1 CU tu J 3 tu > > - l n) .!> • r i fi CO U CO fi al > C 01 r - l 01 M

s

o CA C l 16

Tabel 4. Capaciteit' nylonslang: type 6. 6 (1 l x | mm)

Onderdruk Verplaatsing meniscus ; per meter slang

Capaciteit (cm per cm waterkölom) 11,5 cm Hg 22 " " 34,5 " ", 47,5 " ", 58 " " 0

-A*l.

m 0 mm - 0,5 "

o»

5

".,

- 1 " 1 0 - 0,33 x 10 6 ' .. . 0,21 x ip~6 0,15 x 10 - 0,30 x lp" 0,25 x 10~6 , "i0 3!;V.' 4.3. ' L u c h t ' i n ,h e t s y s t e, e m

Wanneer de uitgangen van de elektrische vloeistofkrààh Wci 662/1P-12Tr3p3 met balänsdruk, met nylóhslangèncoiii:en om.worden verbonden met -eettCöndejrdirukr van:0;cm. H^O, ënï vanj 500 cm HiOvsdan zijn, na regelmatig

Sèhakelenriàxi&&vyalsdvàsk,25. sec) naxeriigeitijdjfongeveer 12 uur)

lucht-bellen in de slangen (500 cm H„0 onderdruk) waattej> nemen.

; : Dé luchç ónt&ta,st|^^©c^k-;wannèer »de kraan ónder water is geplaatst.

Het blijkt dat de lucht zowel via de kraan de slangen binnenkomt, alsook ontstait in de riyïonslaiigën zelF.

Tevens vindt watertransport plaats van onderdruk 0 cm H„0 naar

3 ^ onderdruk 500 cm H„0 (53 mm /uur).

Het doorpersen van koolzuur dat beter oplosbaar is in water dan lucht (oplosbaarheid in 1 volumedeeï water bij 20 C en 760 mm kwik-druk is voor koolzuur 0,878 en voor lucht 0,0187 volumedelen) heeft op het ontstaan van luchtbellen geen invloed.

Naar aanleiding van deze waarnemingen zijn verschillende typen Scanivalvé kranen en slangen getest.

4.3,1. Vloeistofkranen

: De Seanivalve: Wo601/lP-^12T 2024 aluminium met balaiisdruk geef t eenzelfde resultaat als type Wo662/lP-12T 303 met balansdruk. Wordt de balansdruk niet aangelegd dan blijkt dat het 2 dagen duurt voordat bij continue schakelen, van 0 cm naar 800 cm waterkolom en terug

(interval 2 min}, enkele luchtbellen ontstaan.

Type Wo662/lP-12T 2024 aluminium (zonder balansdruk en olie

gesmeerd) geeft de beste resultaten; een test als hiervoor genoemd

wijst uit dat ook na enkele dagen geen luchtbellen zijn gevormd.

4.3.2. Nylonslang

In alle gebruikte typen nylonslang (type 12.- 11.- en 6.6-

poly-amide), gevuld met ontlucht water en op onderdruk gebracht, ontstaan

na verloop van enige dagen 'luchtbellen'. De snelheid waarmee de

'lucht' ontstaat hangt minder af van het gebruikte type slang als van

de uitgangstoestand van de slang (nieuw, vuil, vochtgehalte).

Een afgesloten en met water gevulde nylonslang verliest snel water

door waterdamp-diffusie door de wand. In de slang ontstaan watervrije

gedeelten (geen lucht).

Proef 3,5 meter nylonslang (diameter 1,5 x 0,9 mm) weegt leeg 5994

mg en gevuld met water 8267 mg. Na 32 dagen bij 20 C en 50%

relatieve vochtigheid is het gewicht afgenomen met 1629 mg

(fig. 9 ) .

r> j • u ,. i • 100 1629

0

. „

Per dag is het waterverlies „.,.'_„q. x ,

2 = 2

» ™

1 £\ O Q

De verdamping aan de wand is -,-

nn

ÖÖ 1'V""!—?^

=

0»0Q#mm/dag

Ondanks genoemd bezwaar is voorlopig voor nylonslang in plaats Van

metalen slang gekozen, voornamelijk wegens de flexibiliteit, die een

grote hanteerbaarheid waarborgt en omdat nylonslang doorzichtig is,

waardoor storingen (luchtbellen) direct zijn te localiseren.

4.3.3. Adapter pressure-transducer

Bij het installeren van de pressure-transducer blijkt de adapter

moeilijk te ontluchten te zijn. Luchtbellen blijven kleven in de

schroefdraad. Ontvetten (bijvoorbeeld met tetra) helpt weinig. De

schroefdraad wordt daarom zoveel mogelijk weggewerkt met behulp van

2 componenten kunsthars (Araldite). Een adapter met

ontluchtings-mogelijkheden (type C0N2a) geeft bovendien gelegenheid tot lekkage

8500

aooo-7500

7000

gewicht! vermindering door diffussie van de met water gevulde afgeslo-ten nylonslang (diameter 15xQ9mm,

lengte 35 meter)

65001-l 1 ' 1 i I '_ ' 1 L I L I I . L I I

(5 2 4 6 3 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 tijd (dagen)

Fig. 9. Diffusie van waterdamp door nylonslang (diameter 1,5 x 0,9 mm)

en roestvorming. Het gebruik van adaptertype CON 2g heeft daarom de voorkeur.

4.4. T e n s i o m e t e r c u p s

Tensiometercups dienen»om bruikbaar te zijn voor een zo groot mogelijk vochtspanningstraject, verzadigd te blijven tot hoge

zuig-spanning (900 cm waterkolom) (maximale poriëndiameter klein); anderzijds moeten ze een voldoende doorlatendheid bezitten (veel grote poriën) en goed contact hebben met de grond om snel genoeg te kunnen reageren op vochtspanningsveranderingen.

Er zijn 3 typen tensiometercups getest. Namelijk: Blókzijlzand-kaolien mengsel (= B)

volgens Coors (= C) volgens Koenigs (= K)

Via de elektrische vloeistofschakelaar worden de tensiometers met

de transducer verbonden. De tensiometers zijn om en om gestoken boven in monsters zilverzand (Z) en loss (L) volgens onderstaand schema, waarna het water uit de monsters is gaan verdampen.

Tensiometer n r . 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Type B B C C K K B C C B K K Monster Z L Z L Z L Z L Z L Z L

De vochtspanning in loss loopt veel sneller op dan in zilverzand. De transducer krijgt daardoor steeds grotere verschillen in zuig-spanningen te verwerken. In fig. 10 is de snelheid te zien waarmee de in zilverzand gestoken tensiometers zich instellen, direct nadat de transducer een zuigspanning in loss heeft verwerkt.

De tensiometers van het type Koenigs stellen zich zeer snel in. De zelfgemaakte tensiometers van Blokzijlzand - kaolien komen zeer langzaam (meer dan 20 minuten) op evenwicht.

Hetzelfde verschijnsel doet zich voor wanneer we na metingen in zilverzand overschakelen naar de tensiometers gestoken in loss (fig. 11). De reactiesnelheid van de Coors-tensiometers houdt het midden tussen die van eerder genoemde typen, maar verloopt langzamer dan gewenst is. Hierbij moet worden opgemerkt dat bij vervuilde cups de weerstand sterk is vergroot. De cups dienen daarom steeds zorgvuldig te worden behandeld, waarbij aanraking met vet of vuil moet worden vermeden.

Voor het bepalen van vochtspanningen zou men de voorkeur moeten geven aan tensiometercups van het type Koenigs. Door hun afmeting zijn ze voor laboratoriumgebruik, waar met betrekkelijk kleine hoeveelheden grond wordt gewerkt, minder geschikt.

Er is daarom besloten de verdere proefnemingen voort te zetten met Keramische cups van Soil Moisture Equipment Co.

tijd (min) 14r 12 10 8 6 4 2 0L 14 12 101-Ô 6 4 2 0 18 16

i

j i i i_ tensiometers

type Koenigsin zilverzand

- tensiometer 5 11 j i i i i i. i i - L . V»,

^_Lx.

tensiometers

type Coors in zilverzand ———— tensiometer 3 .. 9 l _ i - _L_L. tensiometer Blokzijlzand-Kaolien in zilverzand - ^ — — tensiometer 1 (mV) BÜO" zuigspanning (cm )

Fig. 10. Instelsnelheid tensiometers in zilverzand

tijd (min) 14r 12 • 108 6 - 42 0 -14

r

121 0 8 6 4 2 0 -i 18 r 16- 14- 12- 108 6 4 2 -tensiometers type Koenigs in loss

" tensiometer 6 „ 12

' M /

.'

j /// / /

y ^ ^^

x

^y " „..-'

• i • tensiometers type Coors in loss

tensiometer 4 .. 8 _i i_ I ' L. tensiometers Blokzijlzand-Kaolien in loss ————— tensiometer 2 ., 10 (mV) j i 20

°o

[ 10

é

12 1j4_ 16

12

3oir

"30Ö zuigspanning (cm )

Fig. 11. Instelsnelheid tensiometers in loss

4.5. V e r d a m p i n g m e t v e n t i l a t o r

Uit fig. 12 blijkt dat het gebruik van een ventilator de verdamping van vocht uit een verzadigd monster matig fijn zand (0,05 -0,15 mm) aanzienlijk versnelt. Het maakt geen verschil of de venti-lator de lucht over het grondoppervlak aanzuigt of dat de lucht over het grondoppervlak geblazen wordt.

4.6. D r i e w e g k r a n e n

Het verdient aanbeveling om tussen de pressure transducer en de elektrische vloeistofkraan een driewegkraan te bevestigen om het systeem te kunnen ontluchten waarbij de verbinding naar de transducer kan worden afgesloten.

Van de aangepaste platte glaskranen (zie 2.5 blz. 8) bleken er een aantal lucht door te laten wanneer een onderdruk van ongeveer 500 cm waterkolom bereikt werd. Elke kraan zal dus voor gebruik moeten worden getest.

5. ENKELE PROEVEN

5.1. C o o r s - t e n s i o m e t e r s

5.1.1. Insteltijd

De insteltijd van de Coors-tensiometers is nader onderzocht door 12 'nieuwe' tensiometers in verschillende gronden te plaatsen, dit wil zeggen

3

1, 4, 7 en 10 in leem (in 100 cm cylinder met vrije verdamping) 2, 5, 8 en 11 in een blokzijlzand filter (circa 70 cm zuigspanning) 3 en 12 in water (referentie)

6 en 9 in met water verzadigde klei

Gemeten is met pressure transducer Statham PM 856 _+ 15 serie no. 52358 (- 1 millivolt - 35,97 cm waterkolom onderdruk). Na 1 dag is de instelsnelheid nagegaan aan de hand van het verloop van de gemeten spanning (mV).

6 0 0 0 5 9 0 0 5 8 0 0 5 7 0 0 5 6 0 0 5 5 0 0 5 4 0 0 5 3 0 0 5 2 0 0 c 9) E E

2

O)

I-E

o o •o c

2

O) - .c o

's

0) X X X X X . ' X X v 50 100 150 200 O) o p E E C a E o L. 0) _ > ^ 1,5(a) XBXb) If M 19,3 16.3 12.6 11.3 7,5 4,2 24 1,8 d(2

J

250 tijd (uren) F i g . 12. Verdamping van w a t e r zonder en met v e n t i l a t o r u i t v e r z a d i g d

monster matig f i j n zand

tens. direct na 5 sec. 10 sec. 15 sec. 20 sec. 30 sec. 60 sec. nr. 1 - 7,50 - 7,76 - 7,85 2 - 3,25 - 2,62 - 2,17 - 2,06 - 2,05 3 + 0,07 + 0,07 4 - 7,61 - 7,76 - 7,78 - 7,80 - 7,85 5 - 2,01 - 1,98 - 2,03 6 - 1,17 - 1,20 7 - 7,20 - 7,62 - 7,79 - 7,85 8 - 2,54 - 2,03 9 - 1,21 - 1,20 (2 sec) 10 - 7,74 - 7,80 - 7,85 11 - 2,67 - 2,09 - 2,03 12 + 0,06 + 0,06

De instelsnelheid van de tensiometers bedraagt dus in het on-gunstigste geval circa 30 sec.

Na 3 dagen werden de volgende voltages gemeten

tens. nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Voll -tage (mV) 15,58 2,39 0,07 15,46 2,18 1,34 15,46 2,81 1,34 15,67 2,18 0,07 De tensiometers 3, 12, 6 en 9 geven direct de juiste waarde, de overigen na ongeveer 1 minuut (zie de registratie op de Servogor-recorder

in fig. 13; no. 9 is niet geregistreerd) De proef is toen beëindigd wegens het ontstaan van luchtbellen in de slangen

1, 4, 7 en 10.

3 2 mV - 2 ^ — 1 min 1 12 Is* • ... ., , .,., ... 8 N ^

I l i

6 ~ ; k 5 , i

J

\

J

— 1 o

u

— * 4

1

t 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Fig. 13. Registratie van de vochtspanning op Servogor-recorder

5.1.2. Vochtspanningsmetingen

In monsters van verschillende gronden (Kopeçky-cylinders) is de vochtspanning gemeten door vertikaal in elk monster 2 Coors-tensio-meters te steken. De vochtonttrekking wordt bevorderd door boven de monsters een lamp en een ventilator te plaatsen ('s nachts

uitge-schakeld). Uitgegaan wordt van verzadigde monsters.

Tabel 5. Overzicht van de gebruikte monsters, hun dichtheden en de nummering van de ingestoken tensiometers

Grondsoort Droog volume gewicht Tensiometer nr, nudeklei 1,39 1 en 11 tuinaarde 1,33 2 en 4 tuinaarde 1,23 5 en 8 blokzijlzand 1,34 3 blokzijlzand 1,21 6 en 9 duinzand 1,62 7 en 10 water 12

De spanningen afgegeven door de drukopnemer zijn in fig. 14 uitgezet tegen de tijd.

De aanwijzingen van de beide tensiometers in ieder monster komen goed met elkaar overeen.

De zuigspanning in duinzand en blokzijlzand stijgt aanvankelijk sneller dan in nudeklei maar na enkele uren is de situatie omgekeerd en loopt de vochtspanning in de zandgronden veel minder snel op dan die in de klei. De evenwichtsinstelling in klei bij vochtspanningen van 600 cm waterkolom bedraagt ongeveer 10 minuten (fig.15).

mV -24 -23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 - 9 -S - 7 - 6 - 5 -4 -3 -2 -1 ventilator at , t gl "aan ^t-îW.Ttr.'T.T.*. . . . -lïl^ (v° tiiinaarde (vtil.gew. ! , 3 3 ) B l o k z i j l z a n d ( v o l . g e w . 1,21) naarde v o l . g e w . It2 3 ) Duinzand ( v o l . g e w . 1,63) •verzadigd 12 4 / 9 24 4 5/9 16 2 0 24 6/9 20 24 tijd (uren)

Fig. 14. Vochtspanningsverloop i n diverse gronden

2mV 1 min : i 2 — l l i 1 r - — i — i 1 1 1 i 10 _lo

H

0

_r—

B

l >

«*• - \ 1 1 1 ,i i

i

i i

i

0 10 2 0 3 0 4 0 SO 6 0 7 0 6 0 SO 100

Fig. 15. R e g i s t r a t i e i n s t e l s n e l h e i d tensiometers 1 t/m 12 op Servogor

5.1.3. Vochtspannirig en vochtgehalten

Uit 6 verschillende grondmonsters (5 cm hoogte, 5 cm diameter) (duinzand, Blokzijlzand, zavel, zilverklei, tuinaarde en veen) wordt het water verdampt met behulp van een ventilator, waarbij zowel de vochtspanning als het gewicht van de monsters wordt bepaald. In elk monster zijn 2 Coors-tensiometers gestoken. Om de monsters te kunnen wegen worden de tensiometers eruit gehaald. Na herplaatsing is de aangegeven waarde lager dan voor de weging. De geforceerde verdamping maakt dat de tijd te kort is om na te gaan wanneer de juiste waarden

zijn ingesteld. De insteltijd wordt bij het droger worden van de monsters steeds langer. De proef is daarom voortijdig beëindigd. De resultaten staan vermeld in tabel 6 en fig. 16.

Tabel 6. Vochtspanning en vochtgehalte tijdens de verdamping

duinzand nudeklei zavel blokzijlzand tuinaarde veen Tijd (uren) na start ty (cm vocht \\i (cm vocht ip (cm vocht \\> (cm vocht 4< (cm vocht \\> (cm vocht water) vol.% water) vol.% water) vol.% water) vol.% water) vol.% water) vol.%

0

0

37,5

0

52,5

0

47

0

45,5

0

42

0

48,5

1

23 34 20 50 24 44 23 41, 23 37, 20 30,

5

5

5

2

32 21,5 40 48 42 41 40 40 47 35 40 22,5

3

45 6,5 69 46,5 65 39 66 39 71 33 62 17

4

75 5, 102 45 112 36 122 38 84 31, 80 14,

0

5

5

5

85 4,5 123 43,5 135 34,5 130 37,5 94 30,5 95 12,5

Een beter resultaat zal kunnen worden verkregen door de monsters te wegen zonder de tensiometer te verwijderen en daarbij de vocht-onttrekking niet te forceren.

180p <l> (cm , H20) 160-140 120 100 80 60 40 20

pF curven bepaald met Coors-tensiometer en pressure

trans-ducer

Nude klei

50 vocht (vol°fe)

Fig. 16. pF-curven bepaald met Coors-tensiometers en pressure transducer

5.1.4. Metingen aan veldmonsters

Teneinde enig inzicht te verkrijgen in het doormeten van praktijk-monsters en de hierbij te volgen procedure, zijn aan een drietal

gestoken monsters een reeks van metingen verricht.

Tabel 7. Herkomst monsters

Plaats Plek Laag Textuur

Volume-gewicht Overloon M M 6 24-63 cm f i j n zand 7 24-63 cm lemig f i j n zand 8 40-79 cm f i j n zand 1,68 1,01 1,74

De pF- curven zijn weergegeven in fig. 17,

7, PH pF curven Overloon -plek 6 diepte 24-63cm 7 „ 2 4 - 6 3 ,. 8 „ 4 0 - 7 9 „

Fig. 17. pF-curven Overloon

De monsters zijn gestoken in p.v.c. cylinders (lengte 45 cm, inwendige doorsnede 79 mm, wanddikte 3 mm). In de cylinderwand zijn 4 openingen geboord, recht boven elkaar, met een onderlinge afstand van 10 cm, te beginnen 7,5 cm van het cylindereinde. Preparatie. Aan de onderkant van de monsters wordt 1 cm grond vervangen door filtergrind. De cylinder komt te rusten op een bodem met zeef met een mogelijkheid voor water aan- of afvoer.

Fig. 18. Cylinderbodem

De bodem wordt lucht- en waterdicht aan de cylinder gelijmd. Aan de bovenkant van de monsters wordt 5 cm grond verwijderd om

een trechter te kunnen plaatsen, die tijdens verdamping aangeblazen lucht gelijkmatig over het oppervlak voert (fig. 19).

De monsters komen op balansen (drukopnemers) te staan, waarna de

tensiometers (Coors) worden ingestoken. Fig. 20 geeft een overzicht van de

opstelling met de plaats van de pressure transducer en de hoogte waarop de outputspanning 0,00 mV bedraagt.

De zuigspanningen, berekend uit het waargenomen voltage moeten gecorrigeerd worden met de afstand van de tensiometers tot het punt waar een spanning van 0,00 mV gemeten wordt.

Het schakelen naar de meetpunten (12 tensiometers en 3 balansen) en het printen (digitaal) van de voltages vindt plaats met behulp van een

met nokkenschijven voorziene scha-kelwals.

Fig. 19. Kap met trechter voor de geleiding van aangeblazen

lucht

Verzadigde doorlatendheid. Deze wordt bepaald door, met een constante drukhoogte, water van onder naar boven door het monster te leiden, waarna de in een bepaalde tijd doorgestroomde hoeveelheid, wordt gemeten in een in de af-voerleiding gemonteerde buret.

Onverzadigde doorlatendheid (infiltratie-methode)

Met behulp van een microdoseerpomp wordt water op het monster geïnfiltreerd wat aan de onderkant van het monster wordt opgevangen in een maatcylinder.

i [Transducer

Fig. 20. Meetopstelling monsters

Tabel 8. Correctie zuigspanning

tens. 1 + 6,0 cm tens. 5 2 - 4,0 cm 6 3 - 14,0 cm 7 4 - 24,0 cm 8 + 6,8 cm tens. 9 - 3,2 cm 10 - 13,2 cm 11 - 23,2 cm 12 + 6,9 cm 3,1 cm - 13,1 cm - 23,1 cm

Onverzadigde doorlatendheid (verdampingsmethode)

De verdamping vindt plaats door 'droge' lucht over de monsters te blazen en de opgenomen waterdamp uit de afgevoerde lucht door 'Peltier'-koeling te condenseren. 1. grondmonster 2. Peltier-element a. koeling b. temperatuurregelaar 3. psychrometer 4. pomp b a 2

0

Fig. 21. Opstelling met 'Peltier'-koeling

De koelcapaciteit van het Pel tierelement is klein. Boven een verzadigd monster wordt slechts een verdamping bereikt van 3 mm per dag. Intensievere verdamping wordt verkregen wanneer een ventilator (Heidolph-motor met gebogen bladen aan de roeras) boven het monster staat te draaien. De verdamping van een ver-zadigd monster kan aldus opgevoerd worden tot circa 6 mm per dag.

Aan de monsters Ov. 7 en Ov. 8 is vocht onttrokken met behulp van Peltier-koeling: boven monster Ov. 6 is een ventilator

(Heidolph-roerder stand 3) geplaatst.

Het resultaat van de metingen van tensiometers en balansen wordt gegeven in de fig. 22, 23 en 24. De ingestelde tijdsinter-vallen tussen de tensiometermetingen blijkt te kort te zijn (tens. 5 en 6 in Ov.7,fig.23 en 25).De veronderstelling dat de vereiste

lange insteltijd een gevolg is van de wisselende onderdrukken in de nylonslang van transducer naar vloeistofkraan, is door ver-vanging van deze slang door koperen buis niet bevestigd. De oorzaak

is waarschijnlijk het slechte kontakt tussen het water in de tensio-metercup en de steeds droger wordende monsters. In water wordt direct de juiste waarde gemeten.

I—

(Auu) suDiDq BujuuDds E L o! % 8f= CS _ i C i C . O)

II

if

O) O •o E E CM & lÜQob c «I oen •oo (O m ci •Dï. I E u (O CM n > E E u co CM E O CM I E u CM » > E S O) co dfcE CM O CM (O (Auur CM CO jssnpsuDJ^ajnsssjd Btnuuod«

Fig. 22. Spanningsverloop balans en pressure transducer bij vocht-onttrekking monster Overloon 6

<s~> r-*~ (A(JU)suDioq BujuuDds

»f

•CO (O

s

s

(Aai) j « 3 n p s u D J i a j n s s a j d ßuiuuods ^ÖB < 5 9 C M o öö io ^

1>

CM CM CM

Fig. 23. Spanningsverloop balans en pressure transducer bij vocht-onttrekking monster Overloon 7

in (ALU) supipq 6u|uuDds t e ) (N'-en a •o E E m rr i • 01

IP

O) l_JC S o ij <-? ! r .c' 00 .E«>o.mj

3g&£

c o 00 J2 .if) >£c\l » 0 9 hi o o «1 > w c ' T I C '="0)^ Q.OO O O l f ) -P ~ 2 C U D o > c «-CM PIT c _*_L 1.. 10 If) c 3 O O E E o (Auu)-)a:>npsuoji a j n s s a j d ptnuupds "15 j c\j o co <D

t

8

0) co JtE CM CM CM O CM CO

Fig. 24. Spanningsverloop balans en pressure transducer bij vocht-onttrekking monster Overloon 8

r tensiometer 5 10,7 10,6 10.5 10,4 >1Q3 U </> °1QD v 9,9 »9,a V k9 , 7 ut §9.6 Ig.5 9,4 9.3 9 2 9,1 9 0 819

Fig. 25. Insteltijd tensiometers 5 en 6

5.2. T e n s i o m e t e r c u p s S o i l M o i s t u r e E q u i p m e n t C o r p .

5.2.1. Metingen in veldmonsters

- In aansluiting op de vorige proef zijn tijdens vochtonttrekking door verdamping metingen verricht aan grondkolommen van 17 cm

lengte en 7,9 cm diameter met 5 tensiometers (Soil Moisture Equipment Co.) ingebracht op respectievelijk 1-3-6-10 en 15 cm vanaf de bovenkant van het monster.

- De monsters zijn gestoken in p.v.o. cylinders (lengte 21 cm, wanddikte 3 mm) en afkomstig uit Overloon (plekken 6 en 7: laag

46-63 cm). Uit de bovenkant van de cylinders wordt 3 cm grond verwijderd en aan de onderkant wordt 1 cm grond vervangen door

filtergrind, waarna de cylinders van een bodem worden voorzien. - Uitgegaan wordt van verzadigde monsters waarboven een ventilator

is geplaatst.

- Het schakelen van de elektrische vloeistofkraan wordt geregeld door de schakelwals, evenals het printen van de spanning afgegeven door transducer en balansen.

- De volgorde, waarin de tensiometers geschakeld en gemeten worden is als volgt:

1 en 2 (referentie 0 cm waterkolom) -3-4-5-6-7 (van boven naar beneden in Ov. 7) -8-9-10-11-12 (van boven naar beneden in Ov.8). - De insteltijd van elke tensiometer is afgesteld op circa 3 minuten.

Dit blijkt bij het verminderen van het vochtgehalte te kort; nood-zakelijk is een insteltijd van 10 tot 15 minuten.

- Bij een zuigspanning van ongeveer 800 cm water ontstaan 'luchtbellen' in de nylonslangen.

Dit gebeurt bij: monster Ov. 7 tens. 3 na circa 28 uur

4 '" " 30 " 5 " " 50 " - Door moeilijkheden met de Scanivalve vloeistofkraan (lekkage en

niet ronddraaien van de motoras) is de proef voortijdig (na 84 uur) beëindigd.

- De zuigspanning in Ov. 6 is na 84 uur: tens. 8 550 cm H„0

10 400 " " 12 350 "

5.2.2. Metingen in monsters fijn zand

In p.v.c. cylinders (lengte 30 cm, inwendige diameter 10 cm en wanddikte 3,3 mm) worden vertikaal boven elkaar openingen van 10 mm geboord op afstanden van 5,7,10,15 en 23 cm vanaf de bovenkant.

De cylinders (met rubberstop als bodem) worden gelijkmatig gevuld met zand (Emmapolder), fractie 0,050 - 0,150 mm, volumegewicht 1,55. De aldus verkregen monsters worden verzadigd, waarna aan de bovenkant en aan de onderkant 3 cm grond wordt verwijderd. Vervolgens worden de tensiometers (Soil Moisture Equipment Co.) door de openingen van de cylinders in het monster gestoken. De proef is uitgevoerd met 2 cylinders (A en B ) .

De volgorde waarin de tensiometers geplaatst zijn is als volgt: cylinder A van boven naar beneden 1-2-3-4-5

cylinder B van beneden naar boven 7-8-10-11-12.

De nummers 6 en 9 zijn verbonden met het referentieniveau van 0 cm water, omdat de vloeistofkraan (Wo 662/1P-12T 303) bij deze uitgangen lucht aanzuigt.

Vochtonttrekking vindt plaats door verdamping met behulp van Pabst-ventilatoren, waarbij het zuigspanningsverloop en de gewichts-afname worden vastgelegd.

De zuigspanning loopt slechts langzaam op (fig. 26 en 27). Bij 380 cm zuigspanning vertoont de vloeistofkraan bij uitgang 1 lekkage. Deze uitgang is toen verbonden met de referentie (0 cm water) De benodigde insteltijd van de tensiometers is tot circa 200 cm zuig-spanning minder dan 1 minuut en loopt van 200 tot 800 cm zuigzuig-spanning op tot enkele minuten. Lucht in de leiding geeft een vertraagde evenwichtsinstelling.

Om lucht te verwijderen wordt water doorgespoten via de tensio-metercup, waarbij water door de tensiometerwand in de grond wordt gezogen, waardoor het monster in de omgeving van de cup een hoger vochtgehalte en lagere zuigspanning krijgt, wat zich kan uitstrekken tot naburige tensiometers, in fig. 26 vooral tensiometer 2 en in fig. 27 tensiometer 11.

De verdamping bedraagt gedurende de eerste 3 dagen ongeveer 20,0 mm/dag (B) en 19,0 mm/dag (A). Korte tijd hierna neemt de verdamping sterk af en wordt een vrijwel constante waarde van

2 mm/dag bereikt. .

o o 00 m 10 i o o «0 m i o o in m i

Fig. 26. Vochtspanning en gewichtsafname van zand Emmapolder (monster A)

Fig. 27. Vochtspanning en gewichtsafname van zand Emmapolder (monster B)

6. SAMENVATTING .EN CONCLUSIES

Een reeks van vochtspanningen kunnen worden gemeten door tensio-meters door middel van een elektrische vloeistofkraan beurtelings met een pressure transducer te verbinden. Het schakelen van de

vloei-stofkraan en het vastleggen van de uitgangsspanning van de pressure transducer kan worden geautomatiseerd.

Het vochtverlies kan gelijktijdig worden bepaald, door de afge-geven spanning van de elektrische balansen te registreren. Hierdoor is de mogelijkheid aanwezig van een geautomatiseerde bepalingsmethode van pF-curve en capillair geleidingsvermogen.

Vochtonttrekking wordt bevorderd door ventilatoren op de grond-kolommen te plaatsen.

Het ontstaan van 'luchtbellen' in het systeem kan worden beperkt door het systeem goed te vullen met ontlucht water en door een juiste keuze van de te gebruiken apparatuur. Alle onderdelen en aansluitingen moeten lekvrij zijn tot zuigspanningen van 800 à 900 cm waterkolom. Vanwege de doorzichtigheid en goede hanteerbaarheid is nylon gebruikt als verbindingsslang. Een bezwaar is de diffusie van waterdamp dooi. het nylon.

Van de geteste elektrische vloeistofkranen geeft alleen het

hu y cC\t -/<•'.. <=,

type Wo 662/1P-12T 2024 aluminium bevredigende resultaten. Platte (vestale) driewegkranen blijken niet betrouwbaar. Belangrijk voor de evenwichtsinstelling van de vochtspanning is het kontakt tussen het vocht in de tensioTTiet^rcup en in het monster. Tensiometercups van Soil Moisture Equipment Co. voldoen daarom beter dan de Coors-tensiometers. De tijd welke de tensiometers nodig hebben om op evenwicht te komen wordt vergroot door een afnemend vochtgehalte van de grondmonsters.

Speciaal in gronden waarvan een gedeelte van de pF-curve vrijwel horizontaal loopt, zal de maximaal bereikbare vochtspanning betrek-kelijk laag zijn.

7. LITERATUUR

BAKKER, J.W., 1975. Tensiometers, materialen en reactiesnelheden van systemen. Nota 847. I.C.W. Wageningen

BOELS, D., 1973. Bepaling van het capillair geleidingsvermogen en een deel van de pF-curve in een proefopstelling van het R.I.D. Nota 742. I.C.W. Wageningen

BRULL, A., 1960. Meting ^an de poriënwaterdruk in de grond. Opzoekingscentrum van de Wegenbouw, Brussel

BURLAND, J.B. and K.H. ROSCOE, 1969. Local Strains and Pore Pressures on a normally consolidated clay during one dimensional consolidation. Géotechnique, 19, 3, pp 33-356

STAKMAN, W.P. and G.G. VAN DER HARST, 1969. Determination of soil moisture retention curves I. I.C.W. Wageningen (3rd revised edition)

VACHAUD, G., 1969. Compte rendu d'une mission aux USA-Thème: 'Movement de l'eau dans les sols non saturée. Etat actuel

des recherches'. Laboratoire de Mécanique des Fluides-Domaine Uinversitaire 38 Saint Martin d'Hères

VERBRUGGE, J.C., 1974. Contribution à la mesure de la succion et de la pression interstitielle dans les sols non saturés. Thèse de doctorat présentée à la Faculté des Sciences Appliquées de l'Université Libre de Bruxelles

WESSELING, J. and K.E. WIT, 1966. An infiltration method for the

determination of the capillary conductivity of undisturbed soil cores. Symp. on water in the Unsaturated Zone, Wageningen, juni 1966