Funktionsprinzip auf einen Blick

Transkript

1 Kurzanleitung KSAT

2 Funktionsprinzip auf einen Blick Das Gerät dient zur Messung der hydraulischen Leitfähigkeit Ks von gesättigten Böden. Es benutzt dazu die Gleichung von Darcy. Gleichung von Darcy Ks = (L. V) / (H. A. t) Wasser Druckhöhe der Wassersäule L Länge der Probe V durch die Bodenprobe gedrungenes Wasservolumen pro Zeit H Höhe der Wassersäule A Querschnitt der Probe t Zeit Bodenprobe Wasserablauf Drucksensor und Elektronik USB-Anschluss des Computers Hinweis: Erklärung der Zeichen und Systematik der Bedienungsanleitung Wasser Elektronik Luft Boden aufgesättigter Boden Mechanik In den blauen Feldern links finden Sie Schritt für Schritt, wie Sie bei der Arbeit mit dem Ksat vorgehen, z. B. Stechzylinder auf Ring aufsetzen. In den grauen Feldern rechts sehen Sie, wie das Ergebnis Ihrer Tätigkeit aussehen sollte.

3 Bestandteile des Geräts und Lieferumfang Constant Head Rohr und Dichtung Bürette Schraubkappe Krone mit Gitterscheibe Füllhahn Stechzylinder Ring mit Porenscheibe Füllhahn Messdom USB-Anschluß Wasser-Ablauf Bürettenhahn

4 5l-Vorratsgefäß Zusätzlich im Lieferumfang KSAT View -Software 5-Liter Vorratsgefäß 1,2 m Zuleitungsschlauch 1,2 m Ableitungsschlauch 2 Ersatzdichtungsringe für Kronen 2 Ersatz O-Ringe für die Bürette Wanne für Bodenproben- aufsättigung Edelstahlplatte für Prüfung des Druckaufnehmers Abstreifplatte Für konsolidiertes Messgut (blauer Schlauch Ø 6 mm) Krone mit Gitterscheibe Für unkonsolidiertes Messgut Krone mit Porenscheibe Messaufbau Wasser-Ablauf (weißer Schlauch Ø 12 mm)

5 Erstinbetriebnahme Legen Sie die CD mit der KSAT VIEW-Software ein oder führen Sie einen Down load unter durch. Doppelklicken Sie auf die Datei KSAT.msi. Folgen Sie den Anweisungen des Wizards. Der Wizard führt Sie durch die Installation. Schließen Sie das Gerät mit dem USB-Stecker an Ihrem Rechner an. Starten Sie die KSAT-Software. Das Gerät verbindet sich automatisch mit Ihrem Rechner. Installieren Sie Wasserzu- und -ablauf. Das Gerät ist bereit zur Messung. Hinweis Für die Installation der KSAT VIEW-Software benötigen Sie eventuell Administratorenrechte. Nullpunkt setzen Bürette durch Öffnen des Füllhahns füllen. Messdom durch Öffnen des Bürettenhahns fluten. Wasserlinse bildet sich. Bürettenhahn schließen. Abstreifplatte auf Wasserlinse drücken und abziehen. In der Software die Funktion Nullpunkt setzen wählen. Button Nullpunkt setzen drücken. Wasserspiegel liegt auf dem Niveau des Messdomrandes. Nullpunkt setzen Hinweis: Druckanzeige In der Funktion Messen zeigt der Bildschirm nach dem Nullsetzen eine Wassersäule von -6,9 cm an. Dies liegt daran, dass der Messaufbau mit Probe 6,9 cm hoch ist. Erstinbetriebnahme Nullpunkt setzen 3

6 Durchführung einer Messung Aufsättigen der Bodenprobe Stechzylinder mit Bodenprobe(n) aus dem Transportbehälter nehmen. Deckel an der Stechzylinder-Unterseite abnehmen und Stechzylinder reinigen. Stechzylinder auf Ring mit Porenplatte aufsetzen. Stechzylinder mit Ring in die Wanne setzen. Etwa 2 cm hoch entgastes Wasser mit vergleichbarer Ionenstärke und -zusammensetzung wie die Boden probe einfüllen. 2 cm Wasser bis zur Höhe der Schneidkante nachgießen (Zeit siehe unten). Probenoberfläche spiegelt. Nicht auf die Probe gießen (Lufteinschluß). Nach der unten angegebenen Zeit ist die Aufsättigung abgeschlossen. Hinweis: Typische Dauer der Aufsättigung Hinweis: Ablesen eines Meniskus Material Nachfüllen nach Aufgesättigt nach Grobsand ca. 9 min ca. 10 min Feinsand ca. 45 min ca. 1 h Schluff ca. 6 h ca. 24 h Ton entfällt bis zu 2 Wochen 4 Durchführung einer Messung

7 Vorbereiten der Messung Bürette durch Öffnen des Füllhahns füllen. Messdom durch Öffnen des Bürettenhahns fluten. Wasserlinse bildet sich. Bürettenhahn schließen. Bodenprobe waagrecht aus der Wanne zum Gerät transportieren. Leicht schräg auf die Wasserlinse aufsetzen, um Luft entweichen zu lassen. Krone aufsetzen. Mit Schraubkappe festschrauben. Bürette wieder füllen. Bürettenhahn öffnen und so lange Wasser laufen lassen, bis es am Ablauf austritt. Bei Bodenproben aus Ton kann Wasser aus der Pipette auf die Probe gegeben werden. Nur bei Ton Wasser tritt am Ablauf aus. Bürette bis 5 cm WS füllen. Bürettenhahn öffnen. Sinnvoller Wertebereich für die Absinkgeschwindigkeit: < 1mm/min für dichte und tonreiche Böden, mehrere cm/s für höchst durchlässige Böden. 5 0 Hinweis: Bürettenanzeige Wenn nach Ablaufen des Wassers aus der Bürette der Meniskus bei Null steht, ist die Mess - an ordnung dicht. Die Druckanzeige am Bildschirm kann systembedingt ± 0,1 cm betragen. Durchführung einer Messung 5

8 Messung mit Falling Head Bei hoher Wasserdurchlässigkeit Bürette bis 5 cm WS füllen. Messung mit Falling Head in der Software starten. Bürettenhahn schnell öffnen. 5 0 Measurement runs automatically. Hinweis: Messdauern für Constant Head und Falling Head Typische Messdauern liegen für sehr leitfähige sandige Substrate (~1000 cm/d) im Bereich von Sekunden bis wenigen Minuten, für unstrukturierte tonige Substrate mit sehr geringen Leitfähigkeiten (< 0,1 cm/d) im Bereich von 24 Stunden. Typische Messkurve zeigt einen exponentiellen Abfall. 6 Durchführung einer Messung

9 Messung mit Constant Head Bürette bis oben füllen. Constant Head Rohr einsetzen und z. B. auf 5 cm WS stellen. Messung mit Constant Head in der Software wählen. Gewünschte Ablesehöhen eingeben. 5 Click here Messung starten. Bürettenhahn öffnen. Bei den gewählten Ablesehöhen Button Click here drücken. 0 Typische Messkurve zeigt einen konstanten Verlauf. Durchführung einer Messung 7

10 Typische Fehler und Abhilfe Aufstellung Falsch Richtig Schwingungen verfälschen das Messergebnis. Stabile, erschütterungsfreie Unterlage, mit Wasserwaage ausgerichtet Reinigung des Messdoms Falsch Druckaufnehmer Richtig Messdom vorsichtig reinigen. Druckaufnehmer nicht berühren. Lufteinschluss Falsch Lufteinschluss zwischen Krone und Bodenprobe zwischen Bodenprobe und Porenscheibe unter der Porenscheibe Richtig Krone Stechzylinder Bodenprobe Ring mit Porenscheibe Undichtigkeit Stechzylinder und/oder Dichtungen verschmutzt. Säubern Sie alle Flächen des Messaufbaus, vor allem Stechzylinder und Dichtungen. 8 Typische Fehler und Abhilfe

11 Fließraten Hohe Fließraten erodieren die Bodenprobe und führen zu falschen Messergebnissen. Bildung von Gasbläschen aus der Probe reduzieren die Leitfähigkeit. Extrem hohe Fließraten führen zu turbulenter Strömung, bei der das Messverfahren ungültig wird. Halten Sie den hydraulischen Gradienten generell niedrig. Laut DIN sollte der Gradient bei der Messung bei empfindlichen Proben den Verhältnissen im Feld angepasst werden. Dort ist der Gradient meist kleiner als 1, was im KSAT einer Anfangshöhe der Wassersäule kleiner 5 cm entspricht. Temperatureinflüsse Die Viskosität der Messflüssigkeit verringert sich durch Erwärmung. Eine Abweichung der Wassertemperatur von 20 auf 23 C führt zu einer Abweichung der Meßwerte von 18 %. Messgerät, Umgebung und Wasser müssen die gleiche Temperatur haben. Halten Sie die Umgebungstemperatur während der Messung konstant. Ionenstärke und die Ionenzusammensetzung Unterschiedliche Ionenstärke und die Ionenzusammensetzung führen zu einer Veränderung der gemessenen Leitfähigkeit. Stellen Sie sicher, dass diese Parameter in der Bodenprobe und im Wasser ähnlich sind. Korrigieren Sie wenn nötig durch Zugabe von CaCl 2. Ausgasen des Wassers Ausgasung von gelösten Gasen aus dem Wasser führt zu einem Blasenfilm am Übergang der porösen Scheibe zur Bodenprobe und einer Verminderung der gemessenen Leitfähigkeit. Verwenden Sie entgastes Wasser (Abkochen vor der Messung genügt). Ausgasende Bodenproben Lösen von Gasbläschen verändert die hydraulische Leitfähigkeit der Messanordnung. Verwenden Sie entgastes Wasser. Sättigen Sie die Bodenprobe unter Vakuum auf. Wasserablauf aus dem Gerät Erodierte Partikel aus nicht konsolidierten Proben wie Sand können zu einer Verstopfung des Ablaufs führen. Reinigen Sie den Messdom von Partikeln und spülen sie den Ablauf gründlich durch. Typische Fehler und Abhilfe 9

12 Wartung und Pflege Lagerung Wird das Gerät längere Zeit nicht verwendet, sollte es entleert werden. Trocknen Sie alle Teile, um Algenbildung zu vermeiden. Reinigung Das Äußere des Gerätes kann mit einem feuchten Tuch abgewischt werden. Vermeiden Sie das Eintrocknen von Wasserlachen. Haben sich Erd- und Sandkörner abgesetzt, so sollte das gesamte Gerät unter einem weichen Wasserstrahl gereinigt werden. Sie können die Reinigung mit Wasser durch einen Reinigungspinsel unterstützen. Die Ablaufrinne und die Leitung zum Ablauf können Sediment enthalten, vor allem wenn Proben durch den Messvorgang erodiert wurden. Spülen Sie das Gerät mit viel Wasser frei. Reinigen Sie auch die Gewinde der Abdeckhaube und des Messdoms mit Wasser und Bürste. Hinweis: Reinigung Reinigen Sie das Gerät nicht mit Seife, Spülmittel oder anderen tensidhaltigen Mitteln. Tenside verändern die Oberflächenspannung des Wassers, wodurch das Mess ergebnis verfälscht wird. Der Druckaufnehmer ist empfindlich gegen hohen Wasserdruck und die Berührung mit spitzen harten Gegenständen. Zubehör Transportbox und Stechzylinder Schlagadapter SZA Ring mit Porenscheibe HYPROP Laborverdunstungsverfahren zur Bestimmung der pf-kurve und der ungesättigten Leitfähigkeit Normierter Stechzylinder zur Gewinnung ungestörter Proben mit einheitlichem Volumen in Transportbox zum optimalen Schutz Die Schlagadapter SZA250 ermöglichen eine vor sichtige Bodenprobenahme ohne Stauchung. Der Stechzylinder ist frei drehbar im Edelstahl-Schlagadapter. Die Anschaffung zusätzlicher Scheiben empfiehlt sich, wenn mehrere Bodenproben gleichzeitig aufgesättigt werden sollen. Dies reduziert die Messzeit erheblich. Die Verdunstungsmethode nach Wind/Schindler ist ein einfaches und schnelles Verfahren um die Retentionskurve anhand von 250 ml-stechzylinder proben zu bestimmen. Durch zwei Tensiometerzellen in verschiedenen Höhen wird simultan die pf-wg-kurve und die ungesättigte Leitfähigkeit bestimmt. Diese kann gegen die Wasserspannung oder den Wassergehalt aufgetragen werden. 10 Wartung und Pflege Zubehör

13 Zahlen, Daten, Fakten Technische Daten Minimal messbare Werte für Ksat Maximal messbare Werte für Ksat Hydraulische Leitfähigkeit der Porenplatte Typische statistische Ungenauigkeit bei konstanten Umgebungsparametern und konstantem Fließwiderstand im Boden Genauigkeit des Drucksensors Genauigkeit des Temperatursensors Stechzylinder (passt auch auf UMS HYPROP ) Software Voraussetzungen 0,01 cm/d 5000 cm/d Ks = cm/d etwa 2 % (in der Praxis ca. 10 %) 1 Pa (entsprechend 0,01 cm WS) 0,2 C Volumen: 250 ml Höhe: 50 mm, Ø (innen): 80 mm Windows 7 und neuer Microsoft Framework 3.5 Bestimmungsgemäße Verwendung Das KSAT dient der Messung der gesättigten Wasserleitfähigkeit von Bodenproben in einem UMS-Stechzylinder. Die Methodik folgt der DIN und DIN und beruht auf der Darcy-Gleichung. Die Auswertungsgleichungen basieren auf der Annahme laminaren Wasserflusses. Sie gelten also nur für geringe Fließgeschwindigkeiten. Garantie Die Garantiedauer beträgt 12 Monate und erstreckt sich bei bestimmungsgemäßer Verwendung auf Herstellungsfehler und Mängel. Der Umfang ist beschränkt auf die ersatzweise Lieferung oder Reparatur inklusive Verpackung. Versandspesen werden nach Aufwand berechnet. Erfüllungsort ist München, Gmunderstr. 37. Zahlen, Daten, Fakten 11

14 2013 UMS GmbH, München Druckschriftennummer: KSAT12.12d Änderung, die dem technischen Fortschritt dienen, sind jederzeit möglich. KSAT und KSAT VIEW sind eingetragene Warenzeichen der UMS GmbH, München. Gedruckt auf Papier aus chlorfrei gebleichtem Zellstoff. UMS GmbH Gmunder Str München Tel. +49 (0) 89 / Fax +49 (0) 89 / ums@ums-muc.de