HYPROP 2 Laboratoryjny system do wyznaczania krzywej pF i przewodności hydraulicznej gleby

Tradycyjne problemy przy wyznaczaniu krzywej retencji wodnej

Pomiar potencjału wodnego gleby w celu wyznaczenia krzywej retencji wodnej (pF) zawsze był skomplikowany. Nawet dla ekspertów w tej dziedzinie wymagał dużego nakładu pracy. Dodatkowo zawsze istniały ograniczenia – jak brak pomiarów w pewnych zakresach – co wpływało na wynik końcowy. Niektóre metody wymagały miesięcy pracy aby uzyskać tylko częściową krzywą. A uzyskanie pełnej krzywej pF nie było możliwe… aż do czasu pojawienia się systemu HYPROP 2.

Po prostu: dokładny – szybki – automatyczny

Podobnie jak większość naukowców, którzy wykonali setki pomiarów w celu uzyskania krzywej retencji wodnej, chcieliśmy stworzyć instrument, który dawałby dokładniejsze pomiary w sposób maksymalnie zautomatyzowany. W typowych zastosowaniach wykreślenie krzywej pF za pomocą systemu HYPROP 2 (w zakresie do ok. pF 3) zajmuje tylko 2 dni (zależnie od rodzaju gleby) w porównaniu nawet do kliku miesięcy przy innych metodach.

Użycie systemu HYPROP 2 w połączeniu z miernikiem WP4C, mierzącym siłę ssącą w zakresie gleb suchych, pozwala uzyskać pełną krzywą pF, z wysoką rozdzielczością, w całym zakresie wilgotności. Żadne inne urządzenie, na tym poziomie szczegółowości, nie jest w stanie tego dokonać.

Dodatkowo, również automatycznie, system HYPROP 2 mierzy przewodność hydrauliczną gleby w nienasyconym. W połączeniu z systemem KSAT pozwala to na wygenerowanie krzywej przewodności hydraulicznej dla dowolnego rodzaju gleby.

W rezultacie użycie systemu HYPROP 2 pozwala oszczędzić czas i uniknąć niepotrzebnych kłopotów i zmartwień.

Uznana metoda pomiaru

Technika ewaporacyjna (zgodnie z Wind/Schindler) jest prostą i szybką metodą określania krzywej retencji wodnej (pF) w próbkach gleby znajdujących się w pierścieniach o objętości 250 ml. Przewodność hydrauliczna w stanie nienasyconym jest określana poprzez pomiar siły ssącej gleby za pomocą miniaturowych tensjometrów elektronicznych znajdujących się na dwóch poziomach wewnątrz próbki, a następnie korelowana jest z siłą ssącą lub wilgotnością gleby.

Durner i Petersom odkryli pewną procedurę korelacji pozwalającą skojarzyć funkcje własności hydraulicznych gleby (SHYPFIT 2.0, Petersom i Durner, 2006b). Dane są dopasowywane do jednego z wybranych standardowych modeli, np. van Genuchten/Mualem, bimodal van Genuchten/Mualem lub Brookes i Corey. Parametry modelu można ustawiać przed, w trakcie i po wykonaniu procedury pomiarowej. Następnie wyniki są weryfikowane a wartości dla stanu suchego i nasycenia są obliczane zgodnie z wybranym modelem.

Zaletą tej metody jest to, że własności hydrauliczne są określane w trakcie naturalnego procesu osuszania gleby.

Inną istotną zaletą systemu HYPROP 2 jest prostota obsługi i modułowa budowa. Do rozpoczęcia pracy początkującemu użytkownikowi wystarczy zestaw startowy HYPROP 2 i waga (można użyć dowolnej wagi z wyjściem RS232 i zakresem pomiarowym min. 2000 gramów – waga dostarczana przez użytkownika musi być fabrycznie zintegrowana z systemem HYPROP 2 w serwisie producenta). Zestaw startowy można rozszerzyć maksymalnie do zestawu 20-próbkowego.

Wraz z procedurami korelacyjnymi użytkownik dostaje bardzo praktyczne narzędzie pozwalające uzyskać nadzwyczaj dokładne rezultaty pomiarów własności hydraulicznych gleby przy niewielkim nakładzie finansowym i stosunkowo krótkim czasie pomiarów.

Unikalne cechy systemu HYPROP 2©:

• Niewielkie gabaryty, modułowa konstrukcja systemu;
• Kompletna krzywa retencji wodnej w czasie max. 10 dni (zależnie od rodzaju gleby);
• Nowoczesne rozwiązanie;
• Zastosowanie standardowych pierścieni na próbki o pojemności 250 ml;
• Eksport danych w formacie CSV i w formie graficznej;

Zalety systemu HYPROP 2:

• Prosta obsługa;
• Zastosowanie standardowych pierścieni na próbki bez konieczności ich perforacji;
• Instalacja trzonu tensjometru od dołu próbki;
• Niskie koszty finansowe i niska pracochłonność przy obsłudze systemu;
• System odpowiedni do zastosowań mobilnych;
• Wysoka jakość pomiarów krzywej retencji wodnej (pF) zwłaszcza w zakresie zbliżonym do stanu nasycenia;
• Ciągła kontrola funkcji hydraulicznych poprzez liczne pomiary;
• Funkcje matematyczne są dokładnie dostosowane;
• Jednoczesny pomiar krzywej retencji wodnej i przewodności hydraulicznej;
• Możliwość zastosowania w każdym rodzaju gleby (pod warunkiem, że można w niej zainstalować tensjometr);
• Brak specjalnych wymagań odnośnie warunków otoczenia. Jedynie warunki odparowania powinny pozostawać w przybliżeniu niezmienne w trakcie procesu pomiarowego;
• Do systemu można podłączyć dowolną wagę z portem szeregowym RS232;
• Możliwość rozszerzenia systemu w dowolnym momencie – maksymalnie możliwość pomiaru do 20 próbek gleby przy użyciu jednej wagi;

Ograniczenia:

• Zakres pomiarowy ograniczony jest przez zakres pomiarowy tensjometrów;
• Słaba rozdzielczość pomiaru przewodności hydraulicznej w stanie bliskim nasycenia (szczególnie w glebach piaszczystych);

Wykonywanie pomiarów

Po umieszczeniu próbki na wadze program automatycznie rozpoczyna procedurę ważenia. Jeśli badanych jest więcej niż jedna próbka, kolejne próbki są kładzione jedna po drugiej, na przykład w cyklach dwa razy dziennie. Program automatycznie rozpoznaje każdą próbkę i zapamiętuje masę dla konkretnej próbki. Jednocześnie można przeprowadzać pomiary na maksymalnie 20 próbkach.

Niezależnie od masy mierzona jest również siła ssąca gleby znajdującej się w pierścieniu. Przetwornik ciśnienia i cała elektronika wbudowane są w każdy pojedynczy zespół pomiarowy (próbkę) i każdy zespół pomiarowy połączony jest poprzez złącze TensioLINK z komputerem dla ciągłej rejestracji zmian siły ssącej gleby.