土中水分量の測定

土壌圏物理学
05/24/2012
体積含水率  = Vw/Vt
土中水分量の測定
中水分量 測定
直接測定
重量を炉乾燥により測定
飽和体積含水率
s = Vf /Vt
砂 40%程度
間接測定
水の電磁放射の透過特性を利用した測定
TDR法 誘電率測定
誘電率 水 80 土粒子 5以下
中性子の減衰
ガンマ線の減衰
粘土 60%以上
土中水分量測定 –TDR法–
土中水分量測定 –重量法–
重量法
含水比
体積含水率
 w
w

b
w
Mw
Ms
v
（教科書ではg）
Vw
Vw

Vt Vs  V pore
であることを確認すること。
土中水分量測定 –TDR法–
土の中の水
誘電
電率 
バケツの水と土の中の水
水の誘電率が高いため，この関係は土による違いが小さい。
1
2L
c

t

土壌圏物理学
05/24/2012
しぼっても出てこない水
土の保水
保水
残った水を出そうとするともっと
強い力で握らなければならない。
強い力で握らなければならない
大きな隙間は排水，小さな隙間は
水分保持。
隙間の保水 + 表面保水(砂は小，粘土で大)
土の保水(地下水上部の水分分布)
保水(
水 部 水分分布)
毛細管モデル
土の保水を，毛管の束とみなす．小さな管径ほど，より強く
保水され 地下水より上方でも水分を保持する
保水され，地下水より上方でも水分を保持する．
高さ
さ z
上部ほど小さな隙間で保水
(界面の曲率が小さい)
小さな隙間ほど強く保水
体積含水率 
地下水
土の保水の強さ
いろいろな径の毛細管中の水
保持されている水を取り出すためには仕事が
必要。
毛細管を振って，水を排水させる。
大きな隙間の水はわずかな仕事で取り出せ
る 簡単に排水
る。簡単に排水。
太い径の中の水は簡単に排水
太い径の中の水は簡単に排水。
細い毛細管ほど，なかなか排水
しない。
しない
小さな隙間の水は，取り出すのに大きな仕事
が必要。なかなか排水しない。
取り出すのに必要な仕事で保水の強さが表
せる。
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土壌圏物理学
05/24/2012
おもりを引き上げるのに要する仕事
(ポテンシャルエネルギ )
(ポテンシャルエネルギー)
水分保持曲線(水分特性関数)

∆Ｗ = mgh
体積含
含水率
基準面
h
m
保水力
-mghのポテンシャル
mghのポテンシャル
エネルギーをもつ。
仕事 大
土中水を取り出すのに要する仕事
∆Ｗ
土中水のポテンシャル
水単位量あたりのポテンシャルエネルギー
(水単位量をコップまで取り出すのに要する仕事量)
土に保水されている水を取り
出すためには 正の仕事が
出すためには，正の仕事が
必要。
単位質量あた
りの仕事
単位体積あた
りの仕事
単位重量あた
り 仕事
りの仕事
コップの水
Ｓｏｉｌ
土が水を保持している
呼び名
化学ポテンシャル
次元
土中水ポテンシャ
ル，土中水圧力
土中水頭，ヘッド
M/LT2
2
2
L /T
L
単位
erg/g, J/kg
dyn/cm2, N/m2
cm, m
土中水は
土中水はコップの水に対して，
プの水に対して
負のポテンシャルエネルギーを持つ
水分保持曲線(水分特性関数)
土中水のポテンシャル
体積含
含水率

土が水を保持している
土中水はコップの水に対して，
負のポテンシ ルを持
負のポテンシャルを持つ
土中水は負の圧力を持つ
強く保水されている水ほど，
負圧は大きい
土中水圧力 - h
負圧(サクション) 大
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土性三角図(図1.2)
性 角図(図 )
土の粒子
粒
土粒子の大きさの分布
大きさ mm
0 – 0.002
0 002 – 0.02
0.002
0 02
0.02 – 0.2
0.2 – 2
粘土
シルト
細砂
粗砂
礫(れき))
礫(
2 mm 以
以上
粘土には，様々な粘土鉱物がある。
粒径 r の分布
砂
ローム
f(r)
割合
隙間の大きさ r の割合
ローム
f(r)
割合
粘質土
砂
粘質土
h
Log r
Log r
大きな間隙から排水

水分保持曲線
体積含
含水率
粘質土
砂質土
土中水の圧力 log h
pF = log h
負圧の大きさ
4
1
r