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JP3342764B2 - Method and apparatus for measuring soil moisture - Google Patents
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JP3342764B2 - Method and apparatus for measuring soil moisture - Google Patents

Method and apparatus for measuring soil moisture

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JP3342764B2
JP3342764B2 JP03551494A JP3551494A JP3342764B2 JP 3342764 B2 JP3342764 B2 JP 3342764B2 JP 03551494 A JP03551494 A JP 03551494A JP 3551494 A JP3551494 A JP 3551494A JP 3342764 B2 JP3342764 B2 JP 3342764B2
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glycol solution
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、土壌水分測定方法およ
び装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for measuring soil moisture.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、農薬、肥料などによる地下水汚染
機構の解明、土壌層(不飽和帯)を考慮した水収支の評
価、建設工事に係る植生などへの影響評価、盛土などを
含めた斜面崩壊のメカニズムの研究、洪水発生予測など
において、不飽和土壌中の水分量や水分挙動の取扱いが
重要となってきている。これらの問題について把握する
ためには、年間を通した土壌水分の挙動を知る必要があ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, elucidation of the mechanism of groundwater contamination by pesticides, fertilizers, etc., evaluation of water balance considering soil layers (unsaturated zones), evaluation of the impact on vegetation related to construction work, slopes including embankment, etc. In studies of the mechanism of collapse and prediction of flood occurrence, it is becoming important to treat the amount and behavior of water in unsaturated soil. To understand these issues, it is necessary to know the behavior of soil moisture throughout the year.

【0003】土壌水分の測定方法としては、炉乾燥法、
テンシオメーター法、電気抵抗法、誘電法、熱伝導法、
電磁波法、放射線法(中性子法、γ線法)など数多くの
手法がある。しかし、その多くはまだ研究段階にあり、
キャリブレーションや連続観測の困難さ、測定精度など
の点で問題点を残しているのが現状である。
[0003] As a method of measuring soil moisture, a furnace drying method,
Tensiometer method, electric resistance method, dielectric method, heat conduction method,
There are many methods such as an electromagnetic wave method and a radiation method (neutron method, gamma ray method). However, many are still in the research stage,
At present, problems remain in the difficulty of calibration, continuous observation, and measurement accuracy.

【0004】これらの測定方法の中で、テンシオメータ
ー法が農業や斜面水分の分野を中心に実績を挙げてお
り、野外での連続観測にも多く用いられている。このテ
ンシオメーター法は、土壌中に多孔質のポーラスカップ
を埋設し、周辺の土壌の吸引圧(水分張力)と平衡状態
にあるポーラスカップ内の水圧を測定する方法である。
このときの水圧を水柱高に換算することにより、土壌の
水分張力が得られる。ポーラスカップ内の水圧は、テン
シオメーター内に充填された水(脱気水)を媒体として
圧力センサーや水銀マノメーターで測定される。土壌水
分張力から土壌水分量への換算は、ポーラスカップ埋設
時などに採取された土壌試料でpF試験を行って得られ
たpF〜水分特性曲線を用いて行なう。
[0004] Among these measurement methods, the tensiometer method has been used mainly in the fields of agriculture and slope moisture, and is often used for continuous field observation. This tensiometer method is a method in which a porous porous cup is buried in soil and the water pressure in the porous cup in equilibrium with the suction pressure (water tension) of the surrounding soil is measured.
By converting the water pressure at this time into a water column height, the water tension of the soil can be obtained. The water pressure in the porous cup is measured by a pressure sensor or a mercury manometer using water (degassed water) filled in the tensiometer as a medium. The conversion from the soil water tension to the soil water content is performed using a pF-water characteristic curve obtained by performing a pF test on a soil sample collected at the time of burying a porous cup or the like.

【0005】ここで、pFとは、土壌水分の表示法の一
つで、土壌粒子に吸引保持されている水分の強さをその
吸引圧に相当する水柱の高さ(単位cm)の対数で表した
ものである。
[0005] Here, pF is one of the display methods of soil moisture, and the strength of moisture sucked and held by soil particles is expressed by the logarithm of the height (unit: cm) of a water column corresponding to the suction pressure. It is a representation.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】野外での連続土壌水分
観測には、テンシオメーター法が適しているのである
が、従来は、テンシオメーター法による氷点下での水分
測定の物理的な困難さから、冬期間の土壌水分観測はあ
まり行われていなかった。これは、テンシオメーター内
に充填された脱気水が凍結してしまうからであった。
The tensiometer method is suitable for continuous soil moisture observation in the field. However, conventionally, it has been difficult to measure moisture below the freezing point by the tensiometer method. Therefore, observation of soil moisture during winter was not so common. This was because the degassed water filled in the tensiometer was frozen.

【0007】従来行われてきたテンシオメーターの凍結
防止策としては、脱気水の代わりに凝固点の低い溶液を
不凍液として使用した例や、温床線により機器の地上部
を加熱保温した例などがある。現状では、土壌水分観測
が行われているところの大部分が山地流域など商用電源
の無い地域であり、機器を長期間にわたって加熱保温す
ることが困難である。従って、テンシオメーターの凍結
防止対策としては、不凍液を使用する方法の汎用性が高
いと思われる。
Conventional measures for preventing the freezing of a tensiometer include an example in which a solution having a low freezing point is used as an antifreeze in place of degassed water, and an example in which the above-ground portion of equipment is heated and kept warm by a hotbed wire. is there. At present, most of the places where soil moisture observation is performed are areas without commercial power sources, such as mountainous basins, and it is difficult to heat and keep equipment for a long period of time. Therefore, as a measure for preventing freezing of the tensiometer, it is considered that the method using an antifreeze is highly versatile.

【0008】しかし、不凍液として用いる溶液としてど
のような溶液を用いるのが実用的であるのかは、凝固点
(融点)の低さ、脱気水による場合の測定値との換算の
容易さ、測定範囲の広さ、溶液の取扱いの容易性、植生
や土壌に与える影響(毒性)が小さいこと等、考慮すべ
きことが多く、これまで、冬期間や寒冷地でのテンシオ
メーター法の実用性については問題視されていた。
However, what kind of solution is practical to be used as the antifreeze solution depends on the low freezing point (melting point), the ease of conversion to the measured value using degassed water, and the measurement range. There are many things to consider, such as the size of the solution, the ease of handling of the solution, and the small effect (toxicity) on vegetation and soil, and the practical use of the tensiometer method in winter and cold regions Had been a problem.

【0009】本発明の目的は、前述したような従来技術
の問題点を解消しうるような土壌水分測定方法および装
置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a soil moisture measuring method and apparatus which can solve the above-mentioned problems of the prior art.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の観点によ
れば、テンシオメーターを用いて土壌水分を測定する方
法において、テンシオメーター内に充填する水に代え
て、プロピレングリコール溶液を使用し、プロピレング
リコール溶液のプロピレングリコール濃度は、測定すべ
き土壌水分状態に応じて変えられる。
According to a first aspect of the present invention, in a method for measuring soil moisture using a tensiometer, a propylene glycol solution is used in place of the water charged in the tensiometer. The propylene glycol concentration of the propylene glycol solution used is varied according to the soil moisture condition to be measured.

【0011】本発明の第2の観点によれば、土壌中に埋
設される多孔質のポーラスカップを先端に有した導管
と、該導管に連通した媒体タンクと、該媒体タンクに充
填されるプロピレングリコール溶液と、土壌水分張力と
平衡状態にある前記ポーラスカップ内の前記プロピレン
グリコール溶液の圧力を検出する圧力検出手段とを備え
たことを特徴とする土壌水分測定装置が提供され、その
プロピレングリコール溶液のプロピレングリコール濃度
は、測定すべき土壌水分状態に応じて変えられる。
[0011] According to a second aspect of the present invention, a conduit having a porous porous cup buried in soil at its tip, a medium tank connected to the conduit, and propylene filled in the medium tank. A glycol solution, and a pressure detecting means for detecting a pressure of the propylene glycol solution in the porous cup in equilibrium with soil water tension. Is changed according to the soil moisture state to be measured.

【0012】[0012]

【実施例】次に、添付図面に基づいて、本発明の実施例
について本発明をより詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

【0013】図1は、本発明において使用するテンシオ
メーターの構造例を概略的に示している。この図1に示
すように、このテンシオメーター10は、土壌中に埋設
される多孔質のポーラスカップ(水分センサー)12を
先端に有した導管11と、この導管11に連通した媒体
タンク13と、感圧センサーを収納し媒体タンク13の
上部に取り付けられるセンサーキャップ14と備えてい
る。センサーキャップ14内の感圧センサーは、例え
ば、半導体圧力変換型センサーであり、媒体タンク13
に充填される脱気水等の媒体と、土壌水分張力と平衡状
態にあるポーラスカップ12内の媒体の圧力を検出する
ものである。媒体タンク13には、エアー抜きバルブ1
5が設けられ、センサーキャップ14には、補給水バル
ブ16が設けられており、センサーキャップ14からは
センサーコード17が引き出されている。
FIG. 1 schematically shows an example of the structure of a tensiometer used in the present invention. As shown in FIG. 1, the tensiometer 10 includes a conduit 11 having a porous porous cup (moisture sensor) 12 buried in soil at a tip thereof, and a medium tank 13 communicating with the conduit 11. And a sensor cap 14 that houses a pressure-sensitive sensor and is attached to the upper part of the medium tank 13. The pressure-sensitive sensor in the sensor cap 14 is, for example, a semiconductor pressure conversion type sensor, and the medium tank 13
This is to detect the pressure of a medium such as degassed water to be charged in the porous cup 12 and the medium in the porous cup 12 in equilibrium with the soil water tension. The medium tank 13 has an air release valve 1
5, a sensor cap 14 is provided with a makeup water valve 16, and a sensor cord 17 is drawn out of the sensor cap 14.

【0014】本発明者は、このようなテンシオメーター
内に脱気水に代わる実用性の高い不凍液としてどのよう
な溶液が適当かを種々考察する過程において、エチレン
グリコール溶液等に比較して、プロピレングリコール溶
液の方が、そのプロピレングリコール溶液が次のような
物性を有することから、有望であるとの観点に立って種
々実験をしてみた。
In the process of variously examining what kind of solution is suitable as a highly practical antifreeze in place of degassed water in such a tensiometer, the present inventor compared with an ethylene glycol solution or the like. Various experiments were conducted from the viewpoint that the propylene glycol solution is promising because the propylene glycol solution has the following physical properties.

【0015】プロピレングリコールは、主として食品添
加物や不凍液、冷媒などに用いられている物質であり、
水と任意の割合で完全に混和する、人体に対する毒性が
極めて小さいなどの特徴をもつ。プロピレングリコール
溶液は、融点が−70°C以下と低く、比重が20°C
で、1.036から1.038と非常に水に近い粘稠性のあ
る液体である。表面張力についてみると、プロピレング
リコールは、25°Cで36dyne/cm であり、水の1/
2の大きさである。
[0015] Propylene glycol is a substance mainly used in food additives, antifreeze, refrigerants, and the like.
It is completely miscible with water at an arbitrary ratio and has extremely low toxicity to the human body. The propylene glycol solution has a low melting point of -70 ° C or less and a specific gravity of 20 ° C.
It is a viscous liquid very close to water, from 1.036 to 1.038. Regarding the surface tension, propylene glycol is 36 dyne / cm 2 at 25 ° C.
2 size.

【0016】プロピレングリコールは、吸湿性のある物
質でもあり、空気中の水分の状態により平衡となる濃度
が変化する。テンシオメーターで測定可能な土壌水分状
態(圧力水頭で0〜−1000cmH2 O)にあるときの
土壌中の相対湿度は、99.9%以上である。このことか
ら土壌中でのプロピレングリコール濃度の平衡値は、4
0%よりも小さな値であると推測される。
Propylene glycol is also a hygroscopic substance, and the concentration at which equilibrium changes depends on the state of water in the air. The relative humidity in the soil when in the measurable soil moisture conditions (0~-1000cmH 2 O at a pressure hydrocephalus) in tensiometer is 99.9%. From this, the equilibrium value of the propylene glycol concentration in the soil is 4
It is assumed that the value is smaller than 0%.

【0017】プロピレングリコール溶液の物性は、プロ
ピレングリコール濃度により異なってくる。プロピレン
グリコール溶液の主な濃度(25、50、100%)に
おける比重、融点、粘度、表面張力を、水(プロピレン
グリコール濃度0%)の物性とともに図3に整理して示
している。以下に、プロピレングリコール溶液の濃度と
比重、融点、粘度、表面張力の各項目の関係について説
明しておく。
The physical properties of the propylene glycol solution differ depending on the propylene glycol concentration. FIG. 3 shows the specific gravity, melting point, viscosity, and surface tension at the main concentrations (25, 50, 100%) of the propylene glycol solution together with the physical properties of water (propylene glycol concentration 0%). The relationship between the concentration of the propylene glycol solution and each item of specific gravity, melting point, viscosity, and surface tension will be described below.

【0018】先ず、プロピレングリコール溶液の比重
は、各温度ともに75〜80%の濃度で最も大きく、7
5%以下では濃度が低いほど大きい。しかし、プロピレ
ングリコール溶液の比重は、いずれの温度においても水
の比重の1〜1.05倍であり、プロピレングリコール溶
液と水との比重の差は、極めて小さい。従って、テンシ
オメーターにプロピレングリコール溶液を使用した土壌
水分測定において、プロピレングリコール溶液と水との
比重の差に起因する測定値への影響はほとんどないと考
えられる。
First, the specific gravity of the propylene glycol solution is highest at a concentration of 75 to 80% at each temperature,
At 5% or less, the lower the concentration, the greater. However, the specific gravity of the propylene glycol solution is 1 to 1.05 times the specific gravity of water at any temperature, and the difference in specific gravity between the propylene glycol solution and water is extremely small. Therefore, in the soil moisture measurement using the propylene glycol solution for the tensiometer, it is considered that there is almost no influence on the measured value due to the difference in specific gravity between the propylene glycol solution and water.

【0019】次に、プロピレングリコール溶液の融点
は、濃度が高いほど小さくなる。例えば、プロピレング
リコール25%溶液の融点は、約−10°Cであり、プ
ロピレングリコール50%溶液の融点は、約−32°C
である。テンシオメーターにプロピレングリコール溶液
を使用して土壌水分測定を行なう場合、融点が測定地点
の最低気温や最低地温よりも低い温度になる範囲でプロ
ピレングリコール溶液の濃度を決定する必要がある。
Next, the melting point of the propylene glycol solution decreases as the concentration increases. For example, the melting point of a 25% solution of propylene glycol is about −10 ° C., and the melting point of a 50% solution of propylene glycol is about −32 ° C.
It is. When performing soil moisture measurement using a propylene glycol solution for the tensiometer, it is necessary to determine the concentration of the propylene glycol solution within a range where the melting point is lower than the lowest temperature at the measurement point or lower than the lowest ground temperature.

【0020】また、プロピレングリコール溶液の粘度
は、濃度が高いほど大きくなる。また、水の場合と同様
に、プロピレングリコール溶液の粘度は、温度が低いほ
ど大きくなる。例えば、プロピレングリコール25%溶
液の粘度は、同じ温度の水の粘度の約2倍であり、プロ
ピレングリコール50%溶液の粘度は、同じ温度の水の
粘度の約5〜6倍である。テンシオメーターでは、テン
シオメーター内に充填されている溶液がポーラスカップ
の間隙を通して外部に引っ張られるときの張力(土壌水
分張力)を測定しているため、プロピレングリコール溶
液を使用した場合には、その粘度の高さが張力の抵抗と
なり、土壌水分測定値に影響を及ぼす可能性があると考
えられる。
The viscosity of the propylene glycol solution increases as the concentration increases. As in the case of water, the viscosity of the propylene glycol solution increases as the temperature decreases. For example, the viscosity of a 25% solution of propylene glycol is about twice the viscosity of water at the same temperature, and the viscosity of a 50% solution of propylene glycol is about 5-6 times the viscosity of water at the same temperature. The tensiometer measures the tension (soil moisture tension) when the solution filled in the tensiometer is pulled outside through the gap of the porous cup. Therefore, when a propylene glycol solution is used, It is thought that the high viscosity results in tension resistance, which may affect the soil moisture measurement.

【0021】さらにまた、プロピレングリコール溶液の
表面張力は、濃度が高いほど小さくなる。例えば、プロ
ピレングリコール25%溶液の表面張力は、水の表面張
力の約0.7倍であり、プロピレングリコール50%溶液
の表面張力は、水の表面張力の約0.6倍である。通常、
テンシオメーターに脱気水を使用した場合には、pF約
2.8〜2.9まで土壌が乾燥した段階でポーラスカップが
空気を吸込み測定限界となる。プロピレングリコール溶
液の表面張力は、水よりも低いため、プロピレングリコ
ール溶液をテンシオメーターに使用した場合には、水の
場合よりも低いpF値でポーラスカップが空気を吸い込
む可能性がある。すなわち、表面張力からみると、プロ
ピレングリコール溶液のテンシオメーターへの使用によ
り、土壌水分の測定範囲が狭くなる可能性がある。
Furthermore, the surface tension of the propylene glycol solution decreases as the concentration increases. For example, the surface tension of a 25% propylene glycol solution is about 0.7 times the surface tension of water, and the surface tension of a 50% solution of propylene glycol is about 0.6 times the surface tension of water. Normal,
If degassed water is used for the tensiometer, the pF
When the soil is dried from 2.8 to 2.9, the porous cup draws air and reaches the measurement limit. Since the surface tension of a propylene glycol solution is lower than that of water, when a propylene glycol solution is used for a tensiometer, the porous cup may draw air with a lower pF value than that of water. That is, from the viewpoint of the surface tension, the use of the propylene glycol solution for the tensiometer may narrow the measurement range of the soil moisture.

【0022】以上のことから、プロピレングリコール溶
液と水との粘度、表面張力の違いが、プロピレングリコ
ールをテンシオメーターに使用した場合の土壌水分測定
値や測定範囲への影響の原因になると考えられる。ま
た、プロピレングリコール濃度の平衡値が空気中水分に
よって変化するという性質も、プロピレングリコール溶
液をテンシオメーターに使用した場合の土壌水分測定値
への影響の原因となる可能性があると考えられる。
From the above, it is considered that the difference in viscosity and surface tension between the propylene glycol solution and water causes an influence on the soil moisture measurement value and measurement range when propylene glycol is used for the tensiometer. . It is also considered that the property that the equilibrium value of the propylene glycol concentration changes depending on the moisture in the air may cause an influence on the measured value of soil moisture when the propylene glycol solution is used for the tensiometer.

【0023】本発明者は、以上のようなプロピレングリ
コール溶液の物性と水の物性との関係を踏まえて、テン
シオメーター内に充填する媒体として脱気水の代わりに
プロピレングリコール溶液を使用する場合の実用性を確
認するために、次のような実験を行った。
Based on the above-mentioned relationship between the physical properties of a propylene glycol solution and the physical properties of water, the present inventor has proposed a method of using a propylene glycol solution instead of degassed water as a medium to be filled in a tensiometer. The following experiment was conducted to confirm the practicality of the method.

【0024】図2は、その実験に使用した実験装置の概
略構成を示している。図2に示すように、この実験装置
は、内径38.2cm、厚さ12mmの塩化ビニールパイプを
加工して作られた高さ152cmの鉛直一次元土壌カラム
4の2本(カラムA、B)を備えている。2本のカラム
4内に同じ高さの地下水面ができるようにカラム4の下
端を給排水用の配管で接続している。また、給排水用の
配管には、地下水面を制御する水位調整用タンク6およ
び水位読取用のマノメーター5が接続されており、水位
調整用タンクの上下移動によってカラム内の地下水面の
高さを容易に設定、変更できるようにしている。カラム
4の上部は、断熱材(発泡スチロール)8で囲まれた冷
却室3とされており、冷凍庫からファンによって送り込
まれる冷気により恒温環境が維持されるようになってい
る。また、土壌カラム4内の地温が外気温の変化の影響
を受けないように、カラム4の周囲を断熱材(ベニヤ
板)9で囲み、外気と遮断している。
FIG. 2 shows a schematic configuration of an experimental apparatus used for the experiment. As shown in FIG. 2, this experimental apparatus is composed of two vertical one-dimensional soil columns 4 (columns A and B) 152 cm in height made by processing a vinyl chloride pipe having an inner diameter of 38.2 cm and a thickness of 12 mm. It has. The lower ends of the columns 4 are connected by pipes for water supply and drainage so that groundwater levels of the same height are formed in the two columns 4. Further, a water level adjusting tank 6 for controlling the groundwater level and a manometer 5 for reading the water level are connected to the plumbing pipe, and the height of the groundwater level in the column is easily increased by moving the water level adjusting tank up and down. Can be set and changed. The upper part of the column 4 is a cooling chamber 3 surrounded by a heat insulating material (styrene foam) 8, and a constant temperature environment is maintained by cool air sent from a freezer by a fan. In order to prevent the soil temperature in the soil column 4 from being affected by a change in the outside air temperature, the periphery of the column 4 is surrounded by a heat insulating material (plywood) 9 to block the outside air.

【0025】実験用の土壌には、豊浦標準砂を用いた。
土壌カラム4への豊浦標準砂の充填を水締め方式により
行なうことにより、豊浦標準砂7が2本のカラム4内に
均一に充填され、しかも封入空気が残存しないようにし
ている。
As the experimental soil, Toyoura standard sand was used.
By filling the soil column 4 with the Toyoura standard sand by the water-tight method, the Toyoura standard sand 7 is uniformly filled in the two columns 4 and the sealed air does not remain.

【0026】圧力水頭の測定には、図1に関して前述し
たような構造を有するテンシオメーターを使用すること
にし、直径18mm、長さ6cmのセラミックス多孔質(孔
径0.1〜1μm)からなるポーラスカップと半導体圧力
変換型センサーを組み合わせたテンシオメーター(サン
ケイ理化社製、SK−5500型)を2本使用した。テ
ンシオメーター1および2の測定範囲は、0〜±100
0cmH2 Oであり、測定精度は、F.S.0.5%(5cm
2 O)である。ポーラスカップは、各カラム4内の土
壌表面下25cmに埋設し、テンシオメーター1をS1と
し、テンシオメーター2をS2とした。圧力水頭は、1
0分毎に自動測定し、測定データは、データロガー(ユ
ニパルス社製、U−LOGGER L810B型)にて
ICカード内に収録した。
For the measurement of the pressure head, a tensiometer having a structure as described above with reference to FIG. 1 was used, and a porous ceramic (pore diameter: 0.1 to 1 μm) having a diameter of 18 mm and a length of 6 cm was used. Two tensiometers (manufactured by Sankei Rika, Model SK-5500) combining a cup and a semiconductor pressure conversion type sensor were used. The measurement range of the tensiometers 1 and 2 is 0 to ± 100
0 cmH 2 O, and the measurement accuracy S. 0.5% (5cm
H 2 O). The porous cup was buried 25 cm below the soil surface in each column 4, and the tensiometer 1 was S1 and the tensiometer 2 was S2. Pressure head is 1
The measurement was performed automatically every 0 minutes, and the measurement data was recorded in an IC card using a data logger (Unipulse, U-LOGGER L810B).

【0027】温度の測定には、銅−コンスタンタン熱電
対(ネッシン社製、NT−350TUS3.2−100−
10mED型)を用いた。温度計T1からT6の測定範
囲は、0〜350°Cで、測定精度は、±1°Cであ
る。測定は、土壌表面下25cmの地温2カ所(T1、T
2)と、土壌表面直上(T3、T4)、土壌表面上約1
4cm(テンシオメーターの圧力センサーの高さ;T5)
および土壌カラム4周辺部の気温(T6)の4カ所につ
いて行った。地温および気温は、10分毎に自動測定
し、測定データは、データロガー(ユニパルス社製、U
−LOGGER L822型)にてICカード内に収録
した。
For the measurement of the temperature, a copper-constantan thermocouple (NT-350TUS3.2-100, manufactured by Nesshin Co.) was used.
10 mED type). The measurement range of the thermometers T1 to T6 is 0 to 350 ° C., and the measurement accuracy is ± 1 ° C. Measurements were taken at two soil temperatures 25 cm below the surface of the soil (T1, T
2), just above the soil surface (T3, T4), about 1 above the soil surface
4cm (Tensiometer pressure sensor height; T5)
And the temperature (T6) around the soil column 4 at four locations. The soil temperature and air temperature are automatically measured every 10 minutes, and the measurement data is stored in a data logger (Unipulse,
-LOGGER L822) recorded on the IC card.

【0028】テンシオメーター2内に充填するプロピレ
ングリコール溶液の濃度測定には、偏光式ブライン濃度
計(アタゴ社製、BR−1型)を用いた。濃度計の測定
範囲は、0〜70%で、測定精度は、±1%である。プ
ロピレングリコール濃度の測定は、実験開始前にテンシ
オメーター2に充填するときのプロピレングリコール溶
液と実験終了時にテンシオメーター2内から採取したプ
ロピレングリコール溶液について行った。
For measuring the concentration of the propylene glycol solution charged in the tensiometer 2, a polarizing brine densitometer (BR-1 type, manufactured by Atago Co., Ltd.) was used. The measurement range of the densitometer is 0 to 70%, and the measurement accuracy is ± 1%. The measurement of the propylene glycol concentration was performed on the propylene glycol solution when filling the tensiometer 2 before the start of the experiment and on the propylene glycol solution collected from inside the tensiometer 2 at the end of the experiment.

【0029】実験は、脱気水とプロピレングリコール2
5%溶液を使用した比較実験(Exp.1)と、脱気水とプ
ロピレングリコール50%溶液を使用した比較実験(Ex
p.2)とからなる。S1のテンシオメーター1には、Ex
p.1、Exp.2ともに脱気水を充填しており、S2のテン
シオメーター2には、Exp.1では、プロピレングリコー
ル25%溶液を、Exp.2では、プロピレングリコール5
0%溶液を充填している。各実験では、地下水面の高さ
をpF0〜1.8の任意の水分状態(pF0、0.5、1.
0、1.3、1.5、1.6、1.7、1.8)になるように変化
させていき、その間の圧力水頭の変化および地温、気温
の変化を測定した。なお、前述の各pF値の状態では、
それぞれ圧力水頭が平衡に達するまでの地下水面を固定
している。地下水面の移動は、pF0(地下水面上昇が
G.L.−25.0cm)の状態からスタートし、地下水面
低下過程(排水過程)、地下水面上昇過程(吸水過程)
の順に行っている。冷却室内の温度環境については、気
温の変化による圧力水頭測定値への影響をなくすため、
15°C付近で一定に保たれている状態を設定した。
The experiment was conducted using deaerated water and propylene glycol 2
A comparative experiment using a 5% solution (Exp. 1) and a comparative experiment using degassed water and a 50% propylene glycol solution (Ex.
p.2). Ex1 is the tensiometer 1 of S1
Both p.1 and Exp.2 are filled with degassed water, and a 25% solution of propylene glycol in Exp.
Filled with 0% solution. In each experiment, the height of the groundwater table was adjusted to an arbitrary moisture state of pF0 to 1.8 (pF0, 0.5, 1.
0, 1.3, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8), and the changes in pressure head, soil temperature, and temperature during that time were measured. In addition, in the state of each pF value described above,
The water table is fixed until the pressure head reaches equilibrium. The movement of the groundwater surface starts from the state of pF0 (the rise of the groundwater surface is GL -25.0 cm), the process of lowering the groundwater surface (drainage process), and the process of rising the groundwater surface (water absorption process).
In order. Regarding the temperature environment in the cooling room, in order to eliminate the influence of the change in air temperature on the measured pressure head,
A state where the temperature was kept constant at around 15 ° C. was set.

【0030】テンシオメーター2内のプロピレングリコ
ール溶液の濃度変化については、実験中にテンシオメー
ターからプロピレングリコール溶液を採取することが不
可能なため、テンシオメーター内に充填するときの濃度
と各実験の終了時の濃度を測定した。
Regarding the change in the concentration of the propylene glycol solution in the tensiometer 2, it is impossible to collect the propylene glycol solution from the tensiometer during the experiment. The concentration at the end of the experiment was measured.

【0031】なお、Exp.1、Exp.2の開始に先立ち、S
1、S2の両方に脱気水を充填した場合の比較実験など
を行った結果、S1とS2の測定値の変化特性が同じで
あること、すなわち、カラムAとカラムBには、同じ土
壌水分が設定されることを確認している。
Prior to the start of Exp. 1 and Exp. 2, S
As a result of conducting a comparative experiment and the like in the case where degassed water was filled in both S1 and S2, the change characteristics of the measured values of S1 and S2 were the same. Is set.

【0032】テンシオメーターの内外はポーラスカップ
の孔隙により連続しているため、プロピレングリコール
溶液の土壌中への流出や、浸透圧によるプロピレングリ
コールの流出が考えられる。プロピレングリコールが土
壌中に流出した場合には、プロピレングリコールと水の
物性の違いに起因して、土壌の水理特性が変化してしま
う可能性がある。そこで、土壌中の水分がプロピレング
リコール溶液であるときの土壌物理特性を把握するた
め、水の代わりに濃度が25%と50%の2種類のプロ
ピレングリコール溶液を試験用水に用いて透水試験、p
F試験を行った。なお、土壌水分中にプロピレングリコ
ール溶液が含まれている状態を考えて物性試験を行って
いるため、ここでは、透水係数、pF〜水分特性曲線と
いう用語をそのまま用いている。
Since the inside and outside of the tensiometer are continuous due to the pores of the porous cup, the outflow of the propylene glycol solution into the soil and the outflow of propylene glycol due to the osmotic pressure are considered. If propylene glycol flows into the soil, the hydraulic characteristics of the soil may change due to the difference in the physical properties of propylene glycol and water. Therefore, in order to grasp the physical properties of the soil when the water in the soil is a propylene glycol solution, two kinds of propylene glycol solutions having a concentration of 25% and 50% are used as test water instead of water, and a water permeability test is performed.
An F test was performed. In addition, since the physical property test was performed in consideration of the state in which the propylene glycol solution was contained in the soil moisture, the terms “permeability coefficient” and “pF to moisture characteristic curve” are used as they are.

【0033】濃度が25%と50%の2種類のプロピレ
ングリコール溶液を試験用水として、変水位法による透
水試験を行った。試験では、プロピレングリコール溶液
で飽和させた土壌試料を使用している。この透水試験結
果によれば、プロピレングリコール溶液の濃度の増加と
ともに、透水係数は小さくなっていることがわかった。
これは、主として、プロピレングリコール溶液の粘度が
濃度の増加とともに大きくなることにより、浸透の抵抗
となるためであると考えられる。
Using two types of propylene glycol solutions having a concentration of 25% and 50% as test water, a water permeability test was conducted by a variable water level method. The test uses a soil sample saturated with a propylene glycol solution. According to the results of the water permeability test, it was found that the water permeability was reduced as the concentration of the propylene glycol solution was increased.
It is considered that this is mainly because the viscosity of the propylene glycol solution increases as the concentration increases, thereby causing resistance to permeation.

【0034】濃度が25%と50%の2種類のプロピレ
ングリコール溶液を試験用水として砂柱法、加圧板法に
よるpF試験を行い、プロピレングリコール溶液に対す
るpF〜水分特性曲線を求めた。図4に各濃度のプロピ
レングリコール溶液に対するpF〜水分特性曲線を示
す。pF試験では、プロピレングリコール25%溶液、
プロピレングリコール50%溶液ともに、pF2.0以上
で試料からメスシリンダーへの排水が行われにくくなっ
た。そのため、排水の終了が確認しきれておらず、各p
F値のときの体積含水率が幾らか多めに出ている可能性
もある。
Using two types of propylene glycol solutions having a concentration of 25% and 50% as test water, a pF test was performed by a sand column method and a pressure plate method, and a pF-water characteristic curve for the propylene glycol solution was determined. FIG. 4 shows the pF to moisture characteristic curves for the propylene glycol solutions of each concentration. In the pF test, a 25% propylene glycol solution,
With both the 50% propylene glycol solution and the pF of 2.0 or more, drainage from the sample to the measuring cylinder became difficult. For this reason, the end of drainage has not been fully confirmed and each p
It is possible that the volume moisture content at the F value is somewhat higher.

【0035】図4で同じ同じ体積含水率に対する各溶液
のpF値を見ると、プロピレングリコール25%溶液、
プロピレングリコール50%溶液ともにpF1.7以下で
は脱気水(プロピレングリコール濃度0%)の場合より
も低いpF値(高い圧力水頭)をとっており、pF2.0
以上では脱気水の場合よりも高いpF値(低い圧力水
頭)をとっている。各pF値のときの体積含水率の違い
という観点で図4を見た場合には、プロピレングリコー
ル25%溶液、プロピレングリコール50%溶液とも
に、pF1.7以下では同じpF値の脱気水の場合よりも
少ない体積含水率の状態であり、pF2.0以上では同じ
pF値の脱気水の場合よりも多い体積含水率の状態であ
る。
Looking at the pF value of each solution for the same volumetric water content in FIG.
Both the 50% propylene glycol solution has a lower pF value (higher pressure head) than the case of degassed water (propylene glycol concentration 0%) when the pF is 1.7 or less, and the pF 2.0
In the above, a higher pF value (lower pressure head) is taken than in the case of degassed water. When FIG. 4 is viewed from the viewpoint of the difference in volume water content at each pF value, in the case of degassed water having the same pF value at a pF of 1.7 or less, both the propylene glycol 25% solution and the propylene glycol 50% solution have a pF of 1.7 or less. It has a lower volumetric water content than that of degassed water having the same pF value at a pF of 2.0 or more.

【0036】以上の試験結果から、プロピレングリコー
ルが土壌中に漏出した場合には、透水性が低くなり、p
F〜水分特性曲線が変化することがわかる。しかし、漏
出したプロピレングリコールが土壌水分中に占める割合
は小さく、希釈されることや土壌中の水分が移動するこ
となどから、実際の野外土壌中ではポーラスカップから
漏出したプロピレングリコールによる影響は、濃度25
%、50%のプロピレングリコール溶液による物性試験
結果ほどは大きくないと考えられる。
From the above test results, when propylene glycol leaks into the soil, the water permeability decreases, and p
It can be seen that F to the moisture characteristic curve changes. However, the proportion of the leaked propylene glycol in the soil moisture is small, and because of the dilution and the movement of moisture in the soil, the effect of propylene glycol leaked from the porous cup in actual outdoor soil is affected by the concentration. 25
%, 50% propylene glycol solution is not considered to be as large as the result of the physical property test.

【0037】Exp.1では、S1、S2のテンシオメータ
ーにそれぞれ脱気水、プロピレングリコール25%溶液
を充填し、比較実験を行った。排水過程ではpF値の増
加、すなわち、圧力水頭が低下するに従ってS1とS2
の圧力水頭測定値の差が大きくなった。また、pF1.8
の水分状態(圧力水頭ψ=−63.1cmH2 O)では、S
2の圧力水頭が平衡に達しなかった。吸水過程では、p
F1.8の状態から吸水を開始しているが、pF1.8から
pF1.6まではS2の圧力水頭が平衡に達しなかった。
平衡に達しない場合のS2の圧力水頭は、S1の圧力水
頭よりも40cmH2 O以上低い値で変化していた。
In Exp. 1, degassed water and a 25% propylene glycol solution were filled in S1 and S2 tensiometers, respectively, and a comparative experiment was performed. In the drainage process, S1 and S2 increase as the pF value increases, that is, as the pressure head decreases.
The difference between the pressure head measurement values of the two became large. In addition, pF1.8
In the water condition (pressure head ψ = -63.1 cmH 2 O), S
The pressure head of 2 did not reach equilibrium. In the water absorption process, p
Although water absorption was started from the state of F1.8, the pressure head of S2 did not reach equilibrium from pF1.8 to pF1.6.
When the equilibrium was not reached, the pressure head of S2 changed at a value lower by at least 40 cmH 2 O than the pressure head of S1.

【0038】温度測定結果によれば、温度計T1とT2
に差がないこと、温度計T3とT4に差がなかったこと
から、カラムAとカラムBの温度環境(地温、気温)が
同じであったことがわかった。
According to the temperature measurement results, thermometers T1 and T2
, And that there was no difference between the thermometers T3 and T4, it was found that the column A and the column B had the same temperature environment (ground temperature, air temperature).

【0039】テンシオメーター内のプロピレングリコー
ル溶液の濃度は、実験開始時25%、実験終了時が16
%であり、濃度の低下が見られた。また、実験中のテン
シオメーター内の脱気水、プロピレングリコール溶液の
体積の減少は見られなかった。
The concentration of the propylene glycol solution in the tensiometer was 25% at the start of the experiment and 16% at the end of the experiment.
%, And a decrease in the concentration was observed. Also, no decrease in the volume of degassed water or propylene glycol solution in the tensiometer during the experiment was observed.

【0040】Exp.2では、S1、S2のテンシオメータ
ーにそれぞれ脱気水、プロピレングリコール50%溶液
を充填し、比較実験を行った。排水過程では、pF値の
増加、すなわち圧力水頭が低下するに従ってS1とS2
の圧力水頭測定値の差が大きくなっている。また、pF
1.7〜1.8の水分状態(圧力水頭ψ=−50.1〜−63.
1cmH2 O)では、S2の圧力水頭が平衡に達しなかっ
た。吸水過程では、pF1.8の状態から吸水を開始して
いるが、pF1.8からpF1.5まではS2の圧力水頭が
平衡に達しなかった。平衡に達しない場合のS2の圧力
水頭は、−40〜−60cmH2 Oの間で変化しており、
pF1.8の状態ではS1よりも高い値を示した。
In Exp. 2, detented water and a 50% propylene glycol solution were filled in the tensiometers S1 and S2, respectively, and a comparative experiment was performed. In the drainage process, as the pF value increases, that is, as the pressure head decreases, S1 and S2 increase.
The difference between the pressure head measurement values of the two is large. Also, pF
Moisture condition of 1.7 to 1.8 (pressure head ψ = −50.1 to −63.
At 1 cmH 2 O), the pressure head of S2 did not reach equilibrium. In the water absorption process, water absorption started from the state of pF1.8, but the pressure head of S2 did not reach equilibrium from pF1.8 to pF1.5. S2 pressure head in the case that does not reach the equilibrium is changed between -40~-60cmH 2 O,
In the state of pF1.8, the value was higher than S1.

【0041】温度測定結果によると、温度計T1とT2
に差がないこと、温度計T3とT4に差がないことか
ら、カラムAとカラムBの温度環境(地温、気温)が同
じであったことがわかった。
According to the temperature measurement results, thermometers T1 and T2
, And that there is no difference between the thermometers T3 and T4, it was found that the column A and the column B had the same temperature environment (ground temperature, air temperature).

【0042】テンシオメーター内のプロピレングリコー
ル溶液の濃度は、実験開始時が46%、実験終了時が3
2%であり、濃度の低下が見られた。また、実験中のテ
ンシオメーター内の脱気水、プロピレングリコール溶液
の体積の減少は見られなかった。
The concentration of the propylene glycol solution in the tensiometer was 46% at the start of the experiment and 3% at the end of the experiment.
2%, indicating a decrease in concentration. Also, no decrease in the volume of degassed water or propylene glycol solution in the tensiometer during the experiment was observed.

【0043】本発明者は、このようなExp.1およびExp.
2の実験結果をもとに、テンシオメーターにプロピレン
グリコール溶液を使用した場合の測定値への影響特性に
ついて検討してみた。図5は、Exp.1における平衡状態
でのS1(脱気水を使用)とS2(プロピレングリコー
ル25%溶液を使用)の圧力水頭測定値の関係を示して
いる。図6は、Exp.2における平衡状態でのS1(脱気
水を使用)とS2(プロピレングリコール50%溶液を
使用)の圧力水頭測定値の関係を示している。また、各
水分状態で平衡となったときのS1とS2の測定値の差
は、図9の表に示すとおりである。図5および6に於け
る孤立点および図9の表における( ) 内の数値は、S2
が平衡に達しなかった場合の圧力水頭測定値を示してい
る。
The present inventor has proposed such Exp. 1 and Exp.
Based on the experimental results of Example 2, the influence characteristics on the measured values when a propylene glycol solution was used for the tensiometer were examined. FIG. 5 shows the relationship between the pressure head measurement values of S1 (using degassed water) and S2 (using propylene glycol 25% solution) in the equilibrium state in Exp. FIG. 6 shows the relationship between the measured pressure head of S1 (using deaerated water) and S2 (using 50% propylene glycol solution) in the equilibrium state in Exp. The difference between the measured values of S1 and S2 when equilibrium is achieved in each moisture state is as shown in the table of FIG. The isolated points in FIGS. 5 and 6 and the values in parentheses in the table of FIG.
Shows the measured value of the pressure head when the pressure did not reach equilibrium.

【0044】Exp.1の排水過程でS2の圧力水頭測定値
が平衡に達したのは、図9の表に示されるようにpF0
〜1.7の範囲である。測定値が平衡に達しなかった状態
でのS2の圧力水頭測定値は、図5に示されるように、
−130〜100cmH2 Oの値を示しており、S1の測
定値の変化に対応した動きは見られない。このことか
ら、圧力水頭測定値が非平衡であるときは、プロピレン
グリコール溶液に膜切れが生じている状態であると考え
られる。
The reason why the pressure head measured value of S2 reached equilibrium during the drainage process of Exp. 1 was as shown in the table of FIG.
It is in the range of ~ 1.7. The pressure head measurement value of S2 in the state where the measurement value did not reach the equilibrium is shown in FIG.
Represents the value of -130~100cmH 2 O, it is not seen movement in response to changes in the measured values of S1. From this, it is considered that when the pressure head measurement value is non-equilibrium, the propylene glycol solution is in a state where the film is broken.

【0045】Exp.1では、pF1.8の状態まで排水した
上で吸水過程の実験を開始しているため吸水過程のpF
1.6〜1.8の範囲で非平衡な状態となっているが、排水
過程をpF1.7以下までで終了して吸水過程を開始した
場合には、吸水過程のpF1.6〜1.7の範囲でも平衡に
達するであろうと推測される。従って、プロピレングリ
コール25%溶液をテンシオメーターに使用する場合の
測定範囲は、豊浦標準砂においてはpF0〜1.7(圧力
水頭で0〜−50.1cmH2 O)の範囲であると考えられ
る。
In Exp. 1, since the experiment of the water absorption process was started after draining to the state of pF1.8, the pF of the water absorption process was started.
Although the state is in a non-equilibrium state in the range of 1.6 to 1.8, when the drainage process is completed at a pF of 1.7 or less and the water absorption process is started, the pF 1.6 to 1.0 of the water absorption process is started. It is estimated that equilibrium will be reached even in the range of 7. Therefore, the measurement range when using propylene glycol 25% solution in tensiometer is considered in Toyoura standard sand in a range of pF0~1.7 (0~-50.1cmH 2 O with pressure head) .

【0046】Exp.2の排水過程でS2の圧力水頭測定値
が平衡に達したのは、図9の表に示されるように、pF
0〜1.6の範囲である。測定値が平衡に達しなかった状
態でのS2の圧力水頭測定値は、−60〜−40cmH2
Oの値を示し、S1の測定値の変化に対応した動きは見
られない。Exp.2においても、Exp.1と同様に、pF1.
8の状態まで排水した上で吸水過程の実験を開始してい
るため吸水過程のpF1.5〜1.8の範囲でS2の圧力水
頭測定値は非平衡な状態となっているが、排水過程をp
F1.6以下までで終了して吸水過程を開始した場合には
吸水過程のpF1.5〜1.6(圧力水頭で−31.6〜−3
9.8cmH2 O)の範囲においても平衡に達すると考えら
れる。
The reason why the pressure head measured value of S2 reached equilibrium during the drainage process of Exp. 2, as shown in the table of FIG.
It is in the range of 0 to 1.6. When the measured value did not reach equilibrium, the measured value of the pressure head of S2 was −60 to −40 cmH 2.
It shows the value of O, and no movement corresponding to the change in the measured value of S1 is observed. In Exp.2, as in Exp.1, pF1.
Since the water absorption process was started after draining to the state of No. 8, the pressure head measurement value of S2 was in a non-equilibrium state in the range of pF 1.5 to 1.8 during the water absorption process. To p
When the water absorption process is started by finishing the process up to F1.6 or less, the pF of the water absorption process is 1.5 to 1.6 (-31.6 to -3 in the pressure head).
It is considered that equilibrium is reached even in the range of 9.8 cmH 2 O).

【0047】以上の結果から、テンシオメーターへのプ
ロピレングリコール溶液の使用による影響として、脱気
水を使用した場合よりも土壌水分測定可能範囲が狭くな
ることが挙げられる。
From the above results, the influence of the use of the propylene glycol solution in the tensiometer is that the range in which soil moisture can be measured is narrower than when degassed water is used.

【0048】プロピレングリコール溶液をテンシオメー
ターに使用して豊浦標準砂の土壌水分測定を行ったと
き、プロピレングリコール溶液を使用して得られた測定
値をもとに脱気水を使用した場合の測定値(真の土壌水
分)を得る必要がある。そこで、Exp.1、Exp.2の実験
結果をもとに、プロピレングリコール溶液の使用による
テンシオメーターの測定値への影響について検討した。
なお、プロピレングリコール溶液に膜切れが生じている
状態でのS2の圧力水頭測定値からS1の圧力水頭測定
値を推定することが不可能であるため、ここではS2が
平衡に達した水分状態についてのみ検討を行った。
When the soil moisture of Toyoura standard sand was measured using a propylene glycol solution as a tensiometer, the deaerated water was used based on the measurement value obtained using the propylene glycol solution. Measurements (true soil moisture) need to be obtained. Then, based on the experimental results of Exp. 1 and Exp. 2, the influence of the use of the propylene glycol solution on the measured value of the tensiometer was examined.
Note that since it is impossible to estimate the pressure head measurement value of S1 from the pressure head measurement value of S2 in the state where the propylene glycol solution has a film breakage, here, the water state in which S2 has reached equilibrium is described. Only considered.

【0049】Exp.1、Exp.2の各水分状態で測定値が平
衡状態にあるときのS1、S2の圧力水頭測定値は、図
9に示すとおりであり、そのときのS2の圧力水頭測定
値とS1の圧力水頭測定値の関係は、図7、図8のとお
りである。図7、図8における破線は、それぞれ回帰直
線を示しており、次式で示される。 図7の回帰直線 S1=0.90×S2 (1) (但し、pF0≦S1≦1.7) [r=0.999 r:相関係数] 図8の回帰直線 S1=0.97×S2+0.52 (2) (但し、pF0≦S1≦1.6) [r=0.999] なお、実際に野外観測された土壌水分の解析において排
水過程と吸水過程を区別することがまれであり、しか
も、図7、図8では、排水過程と吸水過程との特性に違
いが見られないことから、回帰直線は、排水過程と吸水
過程の全データを対象に求めている。
The measured values of the pressure heads of S1 and S2 when the measured values are in the equilibrium state in each moisture state of Exp. 1 and Exp. 2 are as shown in FIG. 9, and the pressure head measurement of S2 at that time. The relationship between the value and the measured value of the pressure head of S1 is as shown in FIGS. The broken lines in FIGS. 7 and 8 indicate regression lines, respectively, and are represented by the following equations. Regression line of FIG. 7 S1 = 0.90 × S2 (1) (However, pF0 ≦ S1 ≦ 1.7) [r = 0.999 r: correlation coefficient] Regression line of FIG. 8 S1 = 0.97 × S2 + 0 .52 (2) (However, pF0 ≦ S1 ≦ 1.6) [r = 0.999] In the analysis of soil moisture actually observed in the field, it is rare to distinguish the drainage process from the water absorption process. In addition, since there is no difference in the characteristics between the drainage process and the water absorption process in FIGS. 7 and 8, the regression line is obtained for all data of the drainage process and the water absorption process.

【0050】圧力水頭が正の値、すなわち飽和状態にお
いては、S1とS2の差がExp.1では0.6cmH2 O以
内、Exp.2では1.2cmH2 O以内であることから、プロ
ピレングリコール溶液の使用による測定値への影響、す
なわち浸透圧による影響はないと考えられる。
When the pressure head is a positive value, that is, in a saturated state, the difference between S1 and S2 is within 0.6 cmH 2 O in Exp. 1 and within 1.2 cmH 2 O in Exp. It is believed that the use of the solution has no effect on the measurements, ie the osmotic pressure.

【0051】圧力水頭が負の値、すなわち不飽和状態に
おいては、図7、図8の回帰直線を見てわかるように、
圧力水頭の低下に比例してS1とS2との圧力水頭の差
が増加する傾向がある。プロピレングリコール25%溶
液を使用するときの測定可能範囲に上記(1)式を適用
した場合、S1とS2との差は最大で5.6cmH2 Oであ
り、pF1.65〜1.7(圧力水頭が−45〜−50.1cm
2 O)の範囲でテンシオメーターの測定精度である5
cmH2 Oを越える。しかし、一般に、土壌水分挙動解析
では圧力水頭のcmH2 O未満の単位を四捨五入して用い
ることが多いことから、測定可能範囲内のほとんどの土
壌水分状態でS1とS2の差が測定精度以下の誤差の範
囲にあるということができる。一方、プロピレングリコ
ール50%溶液を使用するときの測定可能範囲に上記
(2)式を適用した場合には、S1とS2との差の最大
値が0.7cmH2 Oであり、テンシオメーターの測定精度
である5cmH2 Oよりかなり小さい。
When the pressure head is a negative value, that is, in an unsaturated state, as can be seen from the regression lines in FIGS.
The difference in pressure head between S1 and S2 tends to increase in proportion to the decrease in pressure head. When applying the measurable range in the expression (1) when using propylene glycol 25% solution, the difference between S1 and S2 is 5.6cmH 2 O at a maximum, PF1.65~1.7 (pressure The head is -45 to -50.1cm
H 2 O) in the range of 5
exceeds cmH 2 O. However, in general, in the analysis of soil moisture behavior, a unit less than cmH 2 O of the pressure head is often rounded and used. Therefore, in most soil moisture conditions within the measurable range, the difference between S1 and S2 is less than the measurement accuracy. It can be said that the error is within the range. On the other hand, when the above formula (2) is applied to the measurable range when using a 50% propylene glycol solution, the maximum value of the difference between S1 and S2 is 0.7 cmH 2 O, and measurement is accurate 5cmH significantly less than 2 O.

【0052】以上のことから、テンシオメーターにプロ
ピレングリコール溶液を使用して豊浦標準砂の土壌水分
を測定する場合、その測定可能範囲内での圧力水頭測定
値は、真の圧力水頭(脱気水を使用したときの圧力水
頭)に等しいと考えられる。
From the above, when the soil moisture of Toyoura standard sand is measured using a propylene glycol solution in a tensiometer, the measured pressure head within the measurable range is the true pressure head (degassing). Pressure head when water is used).

【0053】前述した豊浦標準砂の結果をもとに、粒度
などが異なる土壌でのテンシオメーターによる土壌水分
測定にプロピレングリコール溶液を使用した場合の測定
範囲および測定値への影響についても検討してみたが、
測定可能範囲内の土壌水分状態においては、土壌の種類
にかかわらず、プロピレングリコール溶液を使用したと
きの圧力水頭測定値は真の圧力水頭を示すことが確認で
きた。
Based on the results of the Toyoura standard sand described above, the influence on the measurement range and measured value when a propylene glycol solution is used for soil moisture measurement with a tensiometer in soils having different particle sizes and the like is also examined. I tried
In the soil moisture state within the measurable range, it was confirmed that the measured value of the pressure head when the propylene glycol solution was used showed a true pressure head regardless of the type of soil.

【0054】Exp.1、Exp.2において、実験に伴うテン
シオメーター内のプロピレングリコール溶液の濃度低下
が測定されている。Exp.1、Exp.2ともに実験開始から
実験終了までに約240時間を要しているが、その間に
Exp.1では濃度が46%から32%まで低下し、Exp.2
では濃度が25%から16%まで低下した。テンシオメ
ーター内のプロピレングリコール溶液の濃度低下は、プ
ロピレングリコールの浸透圧によりポーラスカップから
土壌中の水分へプロピレングリコールが漏出したために
起きていると考えられる。テンシオメーター内のプロピ
レングリコール溶液の濃度が低下する速度は、テンシオ
メーターの埋設管の長さや土壌水分の状態によって違っ
てくるはずである。
In Exp. 1 and Exp. 2, the decrease in the concentration of the propylene glycol solution in the tensiometer due to the experiment was measured. Exp.1 and Exp.2 both require approximately 240 hours from the start of the experiment to the end of the experiment.
In Exp.1, the concentration decreased from 46% to 32%, and Exp.2
Reduced the concentration from 25% to 16%. It is considered that the decrease in the concentration of the propylene glycol solution in the tensiometer is caused by the leakage of propylene glycol from the porous cup to the moisture in the soil due to the osmotic pressure of propylene glycol. The rate at which the concentration of the propylene glycol solution in the tensiometer decreases will depend on the length of the buried pipe of the tensiometer and the condition of the soil moisture.

【0055】テンシオメーター内のプロピレングリコー
ル溶液の濃度が低下した場合、プロピレングリコール溶
液の融点が上昇するため、不凍剤としての能力が低下す
ることになる。従って、プロピレングリコール溶液を使
用してテンシオメーターによる土壌水分長期連続測定を
行なう場合には、テンシオメーター内のプロピレングリ
コール溶液の濃度変化に注意することが必要である。
When the concentration of the propylene glycol solution in the tensiometer decreases, the melting point of the propylene glycol solution increases, so that the ability as an antifreeze decreases. Therefore, when performing long-term continuous measurement of soil moisture with a tensiometer using a propylene glycol solution, it is necessary to pay attention to changes in the concentration of the propylene glycol solution in the tensiometer.

【0056】以上説明したような豊浦標準砂を実験土壌
に用いた土壌カラム実験、土壌物性試験の結果、確認で
きたことをまとめると以下のようである。
The results of a soil column experiment and a soil physical property test using Toyoura standard sand as described above as an experimental soil can be summarized as follows.

【0057】(1)プロピレングリコール溶液をテンシ
オメーターに使用して豊浦標準砂の土壌水分を測定する
場合、脱気水を使用した場合よりも土壌水分の測定が可
能な範囲が狭くなり、濃度が25%の溶液の場合の測定
範囲は、pF0〜1.7(圧力水頭で0〜−50.1cmH2
O)、濃度が50%の溶液の場合の測定範囲は、pF0
〜1.6(圧力水頭で0〜−39.8cmH2 O)である。
(1) When the soil moisture of Toyoura standard sand is measured using a propylene glycol solution for a tensiometer, the range in which soil moisture can be measured is narrower than when degassed water is used, and the concentration is determined. Is 25%, the measurement range is pF0 to 1.7 (0 to −50.1 cmH 2 in pressure head).
O), the measurement range for a 50% solution is pF0
11.6 (0 to -39.8 cmH 2 O in pressure head).

【0058】(2)土壌が飽和した状態においては、プ
ロピレングリコール溶液の使用によるテンシオメーター
の測定値への影響、すなわち浸透圧による影響はないと
考えられる。
(2) When the soil is saturated, it is considered that the use of the propylene glycol solution does not affect the value measured by the tensiometer, that is, the osmotic pressure.

【0059】(3)上記(1)の測定範囲内において
は、プロピレングリコール溶液の使用によるテンシオメ
ーターの測定値への影響は測定精度以下の誤差の範囲に
あるため、無視できる。
(3) In the measurement range of the above (1), the influence of the use of the propylene glycol solution on the measured value of the tensiometer is within an error range less than the measurement accuracy, and can be ignored.

【0060】(4)プロピレングリコール溶液をテンシ
オメーターに使用して各種土壌の土壌水分を測定する場
合、最低でも、各種土壌のpF〜水分特性曲線における
飽和〜空気侵入値の範囲の圧力水頭は測定できると考え
られる。
(4) When the soil moisture of various soils is measured using a propylene glycol solution in a tensiometer, at least the pressure head in the range of saturation to air penetration value in the pF of various soils to the moisture characteristic curve is It can be measured.

【0061】これらの結果から、プロピレングリコール
溶液を使用したテンシオメーターによる冬期土壌水分測
定について、脱気水を使用する場合よりも測定可能な土
壌水分状態の範囲は狭くなるものの、圧力水頭測定値を
そのまま真の圧力水頭として取り扱うことができる。
From these results, in the measurement of the soil moisture in winter by the tensiometer using the propylene glycol solution, although the range of the measurable soil moisture is narrower than in the case of using degassed water, the measured value of the pressure head is smaller. Can be treated as a true pressure head.

【0062】[0062]

【発明の効果】今まで物理的に不可能であった、低温環
境下におけるテンシオメーターによる土壌水分測定が可
能である。これによって通年の土壌水分測定が可能であ
る。
According to the present invention, soil moisture can be measured by a tensiometer in a low-temperature environment, which was physically impossible until now. This makes it possible to measure soil moisture throughout the year.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明において使用するテンシオメーターの構
造例を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a structural example of a tensiometer used in the present invention.

【図2】本発明の開発において使用した実験装置の概略
構造を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of an experimental apparatus used in the development of the present invention.

【図3】本発明において使用するプロピレングリコール
溶液の濃度と物性を示す表を示す図である。
FIG. 3 is a table showing the concentration and physical properties of a propylene glycol solution used in the present invention.

【図4】本発明において使用するプロピレングリコール
溶液の濃度と水分特性曲線を示す図である。
FIG. 4 is a graph showing a concentration and water characteristic curve of a propylene glycol solution used in the present invention.

【図5】図2の実験装置での実験1によるカラムAおよ
びBの圧力水頭測定値の関係を示す図である。
5 is a diagram showing a relationship between measured values of pressure heads of columns A and B in Experiment 1 in the experimental apparatus of FIG. 2;

【図6】図2の実験装置での実験2によるカラムAおよ
びBの圧力水頭測定値の関係を示す図である。
6 is a diagram showing a relationship between measured values of pressure heads of columns A and B in Experiment 2 in the experimental apparatus of FIG. 2;

【図7】図2の実験装置での実験1によるカラムAおよ
びBの圧力水頭測定値の関係と回帰直線とを示す図であ
る。
7 is a diagram showing the relationship between the measured values of the pressure heads of columns A and B and the regression line in Experiment 1 in the experimental apparatus of FIG.

【図8】図2の実験装置での実験2によるカラムAおよ
びBの圧力水頭測定値の関係と回帰直線とを示す図であ
る。
8 is a diagram showing the relationship between the measured values of the pressure heads of columns A and B and the regression line in Experiment 2 using the experiment apparatus of FIG.

【図9】pF値における脱気水とプロピレングリコール
溶液の圧力水頭測定値の差等を示す表を示す図である。
FIG. 9 is a table showing a difference in measured pressure head between degassed water and a propylene glycol solution at a pF value.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 テンシオメーター 2 テンシオメーター 3 冷却室 4 土壌カラム 5 マノメーター 6 水位調整用タンク 7 豊浦標準砂 8 断熱材 9 断熱材 10 テンシオメーター 11 導管 12 ポーラスカップ 13 媒体タンク 14 センサーキャップ 15 エアー抜きバルブ 16 補給水バルブ 17 センサーコード DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Tensiometer 2 Tensiometer 3 Cooling room 4 Soil column 5 Manometer 6 Water level adjustment tank 7 Toyoura standard sand 8 Insulation material 9 Insulation material 10 Tensiometer 11 Pipe 12 Porous cup 13 Medium tank 14 Sensor cap 15 Air vent valve 16 Make-up water valve 17 Sensor code

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 33/24 E02D 1/02 JICSTファイル(JOIS)──────────────────────────────────────────────────の Continuation of front page (58) Surveyed field (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 33/24 E02D 1/02 JICST file (JOIS)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 テンシオメーターを用いて土壌水分を測
定する方法において、テンシオメーター内に充填する水
に代えて、プロピレングリコール溶液を使用することを
特徴とする方法。
1. A method for measuring soil moisture using a tensiometer, characterized in that a propylene glycol solution is used in place of the water charged in the tensiometer.
【請求項2】 前記プロピレングリコール溶液のプロピ
レングリコール濃度は、測定すべき土壌水分状態に応じ
て変えられる請求項1記載の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the propylene glycol concentration of the propylene glycol solution is changed according to a soil water condition to be measured.
【請求項3】 土壌中に埋設される多孔質のポーラスカ
ップを先端に有した導管と、該導管に連通した媒体タン
クと、該媒体タンクに充填されるプロピレングリコール
溶液と、土壌水分張力と平衡状態にある前記ポーラスカ
ップ内の前記プロピレングリコール溶液の圧力を検出す
る圧力検出手段とを備えたことを特徴とする土壌水分測
定装置。
3. A conduit having at its tip a porous porous cup buried in the soil, a medium tank connected to the conduit, a propylene glycol solution filled in the medium tank, and equilibrium with soil water tension. And a pressure detecting means for detecting a pressure of the propylene glycol solution in the porous cup in a state.
【請求項4】 前記プロピレングリコール溶液のプロピ
レングリコール濃度は、測定すべき土壌水分状態に応じ
て変えられる請求項3記載の土壌水分測定装置。
4. The soil moisture measuring device according to claim 3, wherein the propylene glycol concentration of the propylene glycol solution is changed according to a soil moisture condition to be measured.
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