吸引法によるTDRの土中水分量と 電気伝導度測定のキャリブレーション

吸引法によるTDRの土中水分量と
電気伝導度測定のキャリブレーション
土壌圏循環教育研究分野
506149 久行 雄大
はじめに
必要
土中の溶質移動を
測定したい！
水分量と溶質濃度の
同時測定
TDR測定値
TDR法
誘電率
ε
土の
電気伝導度
ＥＣa
土中水の値
土の水分量
θ
土中水の
電気伝導度
ＥＣw ×
土の
水分量
θ
２つの関係に対してキャリブレーション(校正)
吸引法
水分量変化
従来の方法との違い
・試料が少なくて済む
・乾燥密度による誤差がない
TDR
校正
目的
・充填法との測定結果の比較
排水
・土中水電気伝導度ＥＣwの
Rhoadesモデルを検討
EC a  a  EC w   2  b  
実験方法
TDRプローブ
テンシオメータ
・hが平衡圧力
・排水速度 0.05cm3/h
⇒2cm増加
h
吸引圧
データ
ロガー
εとECa
θave
電子天秤
TDR
コンピュータ
TDR波形
1
0.8
ECa
測定
Reflection coefficient
0.6
ε測
0.4
定
La
Vf
低水分領域
中水分領域
高水分領域
0.2
水分量の変化によって
誘電率と電気伝導度変化
0
V0
鳥取砂丘砂における水分量の違いによる波形形状
‐0.2
0
50
100
Distance
150
200
250
TDR波形
θ=0.1
θ=0.3
1
0.8
0.8
0.6
0.6
Reflection
Reflection
1
0.4
0.2
0
0.4
La
0.2
0
La
-0.2
0.01N
0.05N
0.1N
-0.4
0
50
100
150
200
0.01N
-0.2
0.05N
0.1N
-0.4
250
Distance
0
50
100
150
200
Distance
La
水分量によって変化
濃度によってほとんど変化しない
電気伝導度の
影響は少ない
250
体積含水率θ
圧力水頭h
経過時間 [ Day ]
誘電率ε
土の電気伝導度ECa
経過時間 [ Day ]
土の電気伝導度,ECa [ dS/m ]
圧力水頭,h [ cm ]
誘電率,ε [ - ]
体積含水率,θ [ cm3/cm3]
時間変化
誘電率εーθ関係
0.35
体積含水率,θ
cm3/cm]3]
Water Content, θ [ cm3/cm3
0.3
◆平均体積含水率θave
を
用いる誤差が少ない
0.25
0.2
◆溶液濃度による
water
ε への影響は少ない
0.15
0.01N
0.1
0.05N
0.1N
0.05
吸引法
近似式
0
0
5
10
誘電率,ε ε[ [-- ]
Permittivity,
15
20
ECaーθ関係
0.8
ECa [dS/m][ dS/m ]
土の電気伝導度
0.7
Rhoadesモデル
吸引法(0.01N)
EC a  a  EC w   2  b  
充填法（0.01N)
a  0.8455
0.6
充填法（0.05N)
0.5
Rhoades Model(0.01N)
b  0.3176
(0.025N)
0.4
θTDRを使
用
(0.05N)
0.3
0.2
0.1
0
0
0.1
0.2
体積含水率,θ
cm3/cm3]
Water
Content, θ [[cm3/cm3]
0.3
まとめ
水分量測
定
◆吸引法の結果は充填法とよく一致した
◆ε-θave関係からθTDRの推定式を得た
 TDR   0 . 2336  0 . 0890   0 . 00523  2  0 . 000116  3
電気伝導度測定
◆吸引法の結果をモデルに適合。実験定数a,bを得た。
ECa  0.8455  EC w   2  0.3176  
◆ θTDR による0.05Nの推定値は充填法とほぼ一致
異なる濃度に対して、ECa-θTDR関係を求める必要がある