KSAT Kurzanleitung - UMS

Kurzanleitung
KSAT

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.

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

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)

Erstinbetriebnahme
Legen Sie die CD mit der KSAT VIEW-Software
ein oder führen Sie einen Down load
unter www.ums-muc.de/KSAT.zip 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

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

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

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

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

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
Poren scheibe
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

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

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

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 = 14000 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 19683-9 und
DIN 18130-1 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

© 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. 37
81379 München
Tel. +49 (0) 89 / 12 66 52 - 0
Fax +49 (0) 89 / 12 66 52 - 20
ums@ums-muc.de
www.ums-muc.de