Bepaling van de waterretentiekarakterestiek tot h = -200 cm Gebruik makend van een poreuze plaat en buret



Dovnload 51.11 Kb.
Datum27.08.2016
Grootte51.11 Kb.

Standaardwerkvoorschrift

Versie

1.0

D
ocument

E4504

Gewijzigd

07-07-03

Beheerder

Kwaliteitsfunctionaris

Pagina

van



Bepaling van de waterretentiekarakterestiek tot h = -200 cm

Gebruik makend van een poreuze plaat en buret

1Doel


Bepaling van de waterretentiekarakterestiek in een niet-verstoord grondmonster volgens de onderdrukmethode onder hantering van de genormaliseerde NEN 5786, 1e druk, april 1991.


2Principe


In het veld worden niet-verstoorde grondmonsters genomen door ringen van bekende afmetingen in de grond te duwen. In het laboratorium worden de ringmonsters op een met water verzadigde plaat geplaatst. Met behulp van een hangende waterkolom in een buret wordt een serie drukhoogten aangelegd. Bij elke drukhoogte wordt het waterniveau in de buret afgelezen nadat drukevenwicht is bereikt. Het watergehalte als volumefractie van het grondmonster bij de laatste drukhoogte-instelling wordt gravimetrisch bepaald. Met de methode kan de retentiekarakteristiek bepaald worden in zowel een desorptie- (uitdrogings) traject als in een absorptie- (bevochtigings) traject.


3Toepassingsgebied


De beschreven methode wordt toegepast bij het onderzoek naar de fysische eigenschappen van en transportverschijnselen in de onverzadigde zone van de bodem in het drukhoogtetraject van = 0 tot ongeveer = -200 cm al dan niet rekening houdend met hysterese verschijnselen.


4Definities


Waterretentiekarakterestiek: Het verband tussen de drukhoogte () en het volumetrisch watergehalte () van de bodem.
Opmerking: Het achtereenvolgens bepalen van de desorptie- en absorptiecurve leidt tot een hysterese-curve: indien de drukhoogte h, respectievelijk pF-waarde verticaal wordt uitgezet (zie figuren), zal de curve bij desorptie lager liggen als de drukhoogte wordt uitgezet en hoger liggen als de pF-waarde wordt uitgezet, dan bij absorptie. Anders gezegd dient de h()-curve “met de wijzers van de klok mee” gelezen te worden en de pF-curve “tegen de wijzers van de klok in”.





5Tijden


De opstelling is in 12-voud, waarvan 1 opstelling gebruikt wordt voor het meten van de verdamping. De laatste opstelling is bedoeld als reserve. De labtijden zijn gelijk voor meting aan 1 monster of aan een complete set van 10 monsters.

5.1Tijden voor 1 monster (excl. monstername):








Labtijden

Menstijden

Verzadigen (grof zand tot klei)

2 dagen tot 4 weken

2 uur

Metingen (grof zand tot klei):

klaarmaken opstelling



2 tot 3 dagen

16 tot 24 dagen

1 uur


2 uur 1 uur

2 dagen8 uur



Berekeningen + meetverslag

-

2 uur 2 uur

Totaal 1 punt (grof zand tot klei)

Totaal 8 punten (grof zand tot klei)

4 dagen tot  4, 5 weken

2,5 weken tot 7,5 weken



0,75 dagen 0.56 d

2,5 dagen 1.44 d


5.2Tijden voor elke set van 10 monsters (excl. monstername):








Labtijden

Menstijden

Verzadigen (grof zand tot klei)

2 dagen tot 4 weken

1 dag 0.5 d

Metingen (grof zand tot klei):

klaarmaken opstelling



  • per aangelegd onderdrukpunt

  • 8 onderdrukpunten (= standaard)

2 tot 3 dagen

16 tot 24 dagen

1 dag


2 dagen 0.5 d

10 dagen 4 d



Berekeningen + meetverslag

-

2 uur 4 uur

Totaal 1 punt (grof zand tot klei)

Totaal 8 punten (grof zand tot klei)

4 dagen tot  4, 5 weken

2,5 weken tot 7,5 weken



3,25 dagen 2 d

11,25 dagen 6 d


6Verwijzingen


Nr.

Naam


NEN 5781
Exxxx??

Gravimetrische bepaling van het watergehalte en de droge volumieke massa van grond

NEN 5786

Bepaling van de watrerretentiekarakteristiek. Onderdrukmethode tot h = -200 cm. Bepaling met een poreuze plaat in combinatie met een buret

3.8

Calamiteiten, ongevallen en onveilige situaties

5.6

Veiligheid laboratoria


7Veiligheids- en milieuaanwijzingen


Lees de veiligheidsaanwijzingen verstrekt bij geleverde apparatuur en chemicaliën, zie ook de SC-Richtlijnen 3.8 en 5.4.


8Benodigdheden

8.1Apparatuur en hulpmiddelen

  • Monsterringen. De afmetingen van de doorsnede en hoogte zijn bepaald met een nauwkeurigheid van 0,1 mm.

  • Opstelling met glasfiltertrechter en buret (zie figuur).

  • Analytische balans met een nauwkeurigheid van 0,01% van het veldvochtige monster

  • Droogstoof met een bereik tot ten minste 105 C en een nauwkeurigheid van  2 C.






  1. Grondmonster in roestvrij stalen ring;

  2. Aangelegde onderdruk;

  3. Poreuze keramische plaat ingegoten in de trechter;

  4. Horizontale uitstroombuis (0.09 ml/cm; totaal afleesbaar  15cm  1,35 ml) voorzien van flacon (50ml) als waterbuffer;

  5. Deksel tegen verdamping met (naald)opening voor handhaving atmosferische druk;

  6. Water- en luchtdichte kunststofslang;

  7. Af te lezen watervolume in buret (50 ml)


8.2Chemicaliën


n.v.t.


9Werkwijze

9.1Monstername in het veld


Neem in het veld niet-verstoorde, homogene grondmonsters door de monsterringen met de snijkop naar beneden in de grond te duwen. Haal de ringen met de grondmonsters voorzichtig uit de grond en verwijder het teveel aan grond aan boven- en onderzijde van de ring op de geëigende wijze zodat het bulk-volume van het monster exact bekend is. Grondmonsters die bij de monsterneming zijn verdicht of tijdens het transport zijn verstoord, mogen niet worden gebruikt.


9.2Verzadigen


Bij de beschrijving hieronder wordt ervan uitgegaan dat alleen de desorptie-curve wordt bepaald. De procedure voor het bepalen van de absorptiecurve geschiedt op identieke wijze, maar uiteraard van droog naar nat.
Plaats de monsters (met een aan te brengen filterdoek naar beneden gericht) in de waterverzadigingsbak. Zorg voor goed contact tussen het monster en de grond in de bak. Bevochtig het monster geleidelijk van onder af om luchtinsluiting te voorkomen:

  • waterniveau gelijk aan de onderzijde van het monster en wacht 2 uur tot 3 etmalen (zand tot klei) totdat de bovenkant van het monster duidelijk vochtig is geworden.

  • Verhoog het waterniveau met 1 cm, telkens met tussenposen tenminste gelijk aan de tijd van het vorige punt.

  • De laatste stap heeft een waterniveau op 1 cm onder de bovenrand van de monsterring. Deze laatste stap wordt tenminste 1 dag aangehouden en niet korter dan de tussenposen van de vorige punten.

  • Verlaag het waterniveau tot juist onder de onderkant van het monster en verwijder het monster na de tijd van de eerste stap. Het uit laten zakken is nodig om het vrij uitstromen van water te voorkomen. Dit kan namelijk preferente stroming tot gevolg hebben, waardoor het monster mogelijk wordt verstoord of dat grond met het uitlekkende water uit het monster verdwijnt.

Verzadigen kan eventueel ook in de filtertrechter, maar dan met filterpapier in plaats van filterdoek om slecht contact met het keramiek te voorkomen. Het filterpapier zorgt ervoor dat het keramiek minder snel vervuild.




9.3Gereed maken opstelling


Plaats het grondmonster na verzadiging op een filterpapier op de met water verzadigde poreuze keramische plaat (3). Sluit de bovenkant van de trechter af (5) en de bovenkant van de flacon aan de horizontale uitstroombuis (4) om verdamping van water te voorkomen. Zorg voor atmosferische druk in de flacon en trechter door het plaatsen van een open naald in de openingen.
Vullen opstelling met ontlucht water:

Vul de ruimte onder de keramische plaat (3), inclusief de slang (6) en de buret tot tussen het minimale en maximale afleesbare niveau:

Voor het bepalen van de desorptie curve moet er luchtruimte in de buret overgelaten worden voor de tijdens de metingen aan het monster te onttrekken hoeveelheid water.

Voor het bepalen van de absorptie curve moet er voldoende water in de buret worden gedaan voor de tijdens de metingen aan het monster te leveren hoeveelheid water



  • Indien er nog geen water in de trechter aanwezig is of indien er lucht in het systeem zit: Neem de trechter uit de houder en dompel deze zonder stop schuin ondersteboven in een laag geplaatste bak met (gedeeltelijk) ontlucht water. Sluit een lege spuit aan op het 3-weg kraantje dat in de slang is opgenomen. Zuig met behulp van de spuit de slang (6) door het keramiek vol met water tot aan het 3-wegkraantje. Sluit de toevoer van trechter naar buret/flacon met het 3-weg kraantje.

  • Sluit de 1-weg kraan in de buret en vul de buret vanaf zijn bovenzijde met een spuit gevuld met (gedeeltelijk) ontlucht water. Open de 1-weg kraan en daarna de 3-weg kraan zodanig dat water vanuit de buret door het 3-weg kraantje naar buiten stroomt, maar de trechter blijft afgesloten. Zo verdwijnt alle nog aanwezige lucht. Sluit nu beide kraantjes in alle richtingen.


9.4Metingen


Voer de metingen uit in een ruimte met constante temperatuur.


  1. Laat door het openen van de 1-weg kraan in de buret water uit de buret in de horizontale uitstroombuis lopen of zuig met een op de bovenzijde van de buret aangesloten spuit water uit de horizontale uitstroombuis, beide zodanig dat de meniscus het markeerstreepje op deze buis heeft bereikt

  2. Sluit de 1-weg kraan

  3. Noteer de buretstand.

  4. En vervolgens:

  • bij desorptie: laat de meniscus bij het markeerstreepje staan, of

  • bij absorptie: open de 1-weg kraan tot de meniscus ongeveer het einde (nabij de flacon) van de horizontale buis heeft bereikt. Sluit dan de 1-weg kraan weer.

Bij een teveel aan water kan deze door zuigen aan de bovenzijde van de buret worden gecorrigeerd.

  1. Beweeg de horizontale uitstroombuis naar beneden of boven (respektievelijk desorptie of absorptie) totdat de gewenste onderdruk en open dan het 3-weg kraantje van de horizontale uitstroombuis naar de trechter. De 1-weg kraan naar de buret moet gesloten blijven. Door de aangelegde onderdruk zal water bij desorptie uit het monster in de horizontale uitststroombuis stromen en bij absorptie uit de horizontale uitstroombuis.

  2. Bij desorptie mag het water niet in de flacon komen omdat in dat geval de aangelegde onderdruk wijzigt; bij absorptie mag het waterniveau om dezelfde reden niet onder de horizontale uitstroombuis komen. Controleer daartoe in het begin om het uur of dat het geval is. Als dat het geval is, moet de 3-weg kraan gesloten worden. Met een spuit op de bovenzijde van de buret en het openen van de 1-weg kraan kan water uit de buis in de buret gezogen worden (desorptie) of juist uitgelaten worden (absorptie) tot het nivo van punt 1. Sluit de 1-weg kraan en lees het nieuwe buretnivo af.

  3. Bepaal op gezette tijden of het evenwichtscriterium is bereikt. Evenwicht is bereikt als er bij desorptie bijna geen water meer uit het monster stroomt of bij absorptie bijna geen water meer door het monster opgenomen wordt. Concreet moet aan het volgende evenwichtscriterium worden voldaan:


(V / etmaal) < 0,0005 * V (met V = volumeverandering in de horizontale uitstroom-

buis of buret; V = volume van het grondmonster).


Opmerking: Bij een 100 cm3 grondmonster mag de verandering per etmaal dusniet meer bedragen dan 0,0005 * 100 = 0,05 cm3 bedragen (1 cm3 = 1 ml). Dat komt in

  • een 50 cm3 buret (0,934 ml/cm) ongeveer overeen met een niveauverschil van 0,05 [cm3] / 0,934 [cm3/cm]  0,05 [cm] = 0,5 [mm].

  • de horizontale uitstroombuis ongeveer overeen met een afstand van

Ga pas verder met het volgende punt als het evenwichtscriterium is bereikt.



  1. Noteer de tijd die nodig was om het criterium te bereiken bereikt.

  2. Sluit het 3-weg kraantje van het filter naar de uitstroombuis.

  3. Zorg dat het waterniveau in de horizontale uitstroombuis weer bij het streepje staat door water in de buret te zuigen of water uit de buret in te laten. Dit kan bij desorptie door te zuigen met een op de bovenzijde van de buret aangesloten spuit, of bij absorptie door water met de 1-weg kraan in de buret in de buis te laten stromen.

  4. Lees het niveau in de buret af

  5. Ga voor volgende drukinstellingen verder met punt 4.

  6. Als alle drukhoogten zijn gemeten: Bepaal het watergehalte bij de laatste drukhoogte-instelling door gravimetrische weging voor en na droging van het monster tot constante massa bij 105 °C volgens Exxxx (NEN 5781).


10Berekeningen


  • Bereken de volumefractie water bij de laatste drukhoogte-instelling volgens:

, met:
= volumefractie water in het monster bij de laatste drukhoogte-instelling [1];

= compleet geïnstalleerde massa van het grondmonster bij de laatste drukhoogte-instelling [g];

= compleet geïnstalleerde massa van het gedroogde grondmonster [g];

= dichtheid van water = 1 [g/cm3];

= is het volume van het grondmonster [cm3].


  • Bereken bij elke ingestelde drukhoogte h de volumefractie water volgens:

, met:
= volumefractie water bij drukhoogte [1];

= volumefractie water bij de laatste drukhoogteinstelling [1];

= watervolume in de buret bij de laatste drukhoogteinstelling [cm3];

= watervolume in de buret bij drukhoogte [cm3];

= volume van het grondmonster [cm3];


  • Stel uit de gemeten drukhoogten en bijbehorende berekende watergehalten de retentiekarakteristiek samen in tabel- en/of grafische vorm.


11Controle van de methode


De nauwkeurigheid van het resultaat dat met deze methode wordt verkregen, wordt bepaald door de insteltijd van het drukevenwicht, de nauwkeurigheid waarmee het volume van het water in de buret kan worden afgelezen en de nauwkeurigheid waarmee de massa en het volume van het grondmonster kunnen worden bepaald. Bij de interpretatie van de gegevens is het van belang te weten of zij betrekking hebben op een absorptie- danwel desorptieanalyse (hysterese).


12Bereik en nauwkeurigheid


Met de opgegeven apparatuur wordt de nauwkeurigheid van het volumetrisch watergehalte vooral bepaald door de afleesnauwkeurigheid van de buret. Bij gebruik van een buret van 100 cm3 is de afleesfout (opgave fabrikant)  0,12 cm3.
Omdat het monster theoretisch gezien nooit op evenwicht komt (e-macht), zal hierdoor een systematische fout in de bepaling van het watergehalte ontstaan. Deze systematische fout bedraagt tenminste 2% van het monstervolume (ervaringscijfer), afhankelijk van het bodemtype. Bij desorptie wordt de volumefractie water in het monster 2% te hoog ingeschat, bij absorptie is dat 2% te laag.

De nauwkeurigheid van de ingestelde onderdruk is afhankelijk van de nauwkeurigheid waarmee de hoogte van de waterkolom afgelezen kan worden. Bij een 100 cm3 buret is dat  1 mm. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat er volledig ontlucht water in de buret aanwezig is.


Bovenstaande resulteert in de volgende samenvatting:
bereik: h = 0 tot h = -200 cm;

= 0 tot 1;

nauwkeurigheid: h  0,1 cm;

+ of - bij desorptie

+ of - bij absorptie

met V = monstervolume [cm3]



13Registratie van gegevens


Vermeld in het verslag de volgende gegevens:

  • de plaats van bemonstering;

  • voor zover bekend de aanduiding van profielopbouw, het gewas, en monsterdiepte;

  • datum van monsterneming in het veld;

  • de dichtheid en de textuur van het monster als deze bepaald zijn;

  • de tijdsduur van verzadigen monster;

  • de tijdsduur van bereiken drukevenwicht;

  • drukevenwichtskriterium

  • resultaten van de verschillende buretaflezingen;

  • de manier van curve-fitting, voor zover een functioneel verband is verondersteld tussen en ;

  • de temperatuur en relatieve vochtigheid in het laboratorium waarbij de metingen zijn verricht;

  • een verwijzing naar dit werkvoorschrift.



Literatuur


  • NEN 5786, Nederlandse Norm, 1e druk, april 1991, UDC 628.516:532.696.5, Bodem. Onverzadigde zone. Bepaling van de waterretentiekarakteristiek. Onderdrukmethode tot h = -200 cm. Bepaling met een poreuze plaat in combinatie met een buret.

  • NEN 5781, Nederlandse Norm, 1e druk, augustus 1992, UDC 551.579.5:631.431.1:631.432.2, Bodem. Onverzadigde zone. Gravimetrische bepaling van het watergehalte en de droge volumieke massa van grond

  • Manual for soil physical measurements , version 3, J. Stolte ed., 1997, section 8: “Determination of the water retention characteristic using the hanging water column”

ALTERRA, Research Instituut voor de Groene Ruimte




De database wordt beschermd door het auteursrecht ©opleid.info 2017
stuur bericht

    Hoofdpagina