NVN5790 Bodem. Onverzadigde zone. Bepaling van de waterdoorlatendheidskarakteristiek met een infiltrometer Soil. Unsaturated zone. Determination of the hydraulic conductivity characteristic with an infiltrometer 1e druk, augustus 1996 ICS 13.080-70 Dit document mag slechts op een stand-alone PC worden geinstalleerd. Gebruik op een netwerk is alleen. toestaan als een aanvullende licentieovereenkomst voor netwerkgebruik met NEN is afgesloten. This document may only be used on a stand-alone PC. Use in a network is only permitted when a supplementary license agreement for us in a network with NEN has been concluded. 1 Onderwerp en toepassingsgebied Deze voornorm beschrijft een methode voor de bepaling van de onverzadigde waterdoorlatendheidskarakteristiek. De voornorm is van toepassing op onderzoek naar de fysische eigenschappen van en transportverschijnselen in de onverzadigde zone van de bodem. Deze voornorm kan worden toegepast in het drukhoogtetraject van h «-1 cm tot h «-100 cm. Voor de bepaling van de verzadigde doorlatendheid {h > 0 cm) kan NEN 5789 worden toegepast. Voor bepaling van de doorlatendheidskarakteristiek in het drukhoogtetraject van h ~ -50 cm tot h ~ -700 cm kan NEN 5791 worden toegepast. 2 Normatieve verwijzing De volgende voornorm bevat bepalingen die, doordat ernaar wordt verwezen, tevens bepalingen van deze voornorm zijn. Op het ogenblik van publicatie van de onderhavige voornorm was de vermelde druk van kracht. Alle normen kunnen echter worden herzien; partijen die overeenkomsten sluiten op basis van deze voornorm wordt daarom aanbevolen na te gaan of het mogelijk is, de meest recente druk van de onderstaande norm toe te passen. NEN 5783:1991 3 Termen en definities Bodem. Onverzadigde zone. Bepaling van de drukhoogte met behulp van een tensiometer. 3.1 Onverzadigde waterdoorlatendheidskarakteristiek Kid): De verhouding tussen de volumetrische fluxdichtheid en de gradiënt van de stijghoogte, als functie van het watergehalte; EN 1. De waterdoorlatenheidskarakteristiek wordt ook vaak gegeven als functie van de energiehoogte door de interactie tussen bodemwater en matrix; 2. Het verband tussen de waterdoorlatendheidskarakteristieken h et watergehalte is bij benadering éénduidig, met andere woorden het heeft geen hysteresekarakter. Echter, de doorlatendheids- 4 Beginsel karakteristiek als functie van de drukhoogte heeft in het algemeen een hysteresekarakter. Het verdient daarom de voorkeur gelijktijdig met de drukhoogte het watergehalte te bepalen. 3. Verondersteld wordt dat de energiehoogte door de overdruk ten opzichte van atmosferische druk van de bodemlucht gelijk is aan nul, zodat de drukhoogte (h) gelijk is aan de energiehoogte door de interactie tussen het bodemwater en de matrix. 4. De stijghoogte is de som van druk- en plaatshoogte. Zie NPR 5792. 5. De drukhoogte (h) en plaatshoogte (h z ) hebben de dimensie lengte. In het veld worden homogene niet-verstoorde grondmonsters genomen. Een grondmonster wordt op een zandbak of filterplaat geplaatst zodat aan de onderkant van het monster een onderdruk ten opzichte van de atmosfeer kan worden aangelegd. Een fluxdichtheid wordt aan de bovenzijde van het monster ingesteld. Dit kan op verschillende manieren plaatsvinden. In bijlage A en bijlage В is respectievelijk een toediening via naalden en via een sproeikop beschreven. In het monster worden tensiometers geplaatst waarmee de drukhoogte wordt bepaald. Door nu de volumetrische fluxdichtheid, de drukhoogte en de stijghoogtegradiënt te bepalen kan de onverzadigde waterdoorlatendheid, als functie van de drukhoogte, worden berekend. Door bovendien lokaal het watergehalte te meten, kan de onverzadigde waterdoorlatendheid, als functie van het watergehalte, worden berekend. 5 Toestellen en hulpmiddelen Bij bodemonderzoek gebruikelijke toestellen en hulpmiddelen en in het bijzonder het volgende: De benodigde toestellen en hulpmiddelen zijn afhankelijk van de gebruikte methode. Zie bijlage A voor de druppelinfiltrometer en bijlage В voor de nevelinfiltrometer. 5.1 Monsterringen met bekende afmetingen. 5.2 Een toestel (waterverdeler) waarmee een flux zo over het bodemoppervlak kan worden verdeeld dat ter hoogte van de eerste tensiometer een gelijke drukhoogte heerst over de doorsnede van het monster. Een bijbehorend apparaat waarmee een volumetrische fluxdichtheid v wordt ingesteld. NNederlands Normalisatie-instituut 1996 Nederlands Normalisatie-instituut Kalfjeslaan 2, Postbus 5059, 2600 GB Delft, Telefoon (015) 2 690 390, Fax (015) 2 690 190
Biz. 2 5.3 Zandbak of filterplaat waarop het monster wordt gezet met de mogelijkheid van het aanleggen van een onderdruk (waterkolom, vacuümpomp). 5.4 Meetopstelling voor de bepaling van de volumetrische fluxdichtheid v, zie bijlage A. 5.5 Tensiometers (zie NEN 5783) inclusief drukopnemers met een nauwkeurigheid die in verhouding staat met de nauwkeurigheid van de meting van de volumetrische fluxdichtheid. 5.6 Optioneel: Apparatuur voor de bepaling van het watergehalte op diverse diepten. 6 Werkwijze 6.1 Nemen en prepareren van de grondmonsters Neem in het veld ni et-verstoorde grondmonsters door de monsterringen in de grond te duwen. Dit kan met ringen voorzien van een snijkop of ringen met een snijrand. Haal de ringen voorzichtig uit de grond en verwijder de uit de ring stekende grond met een recht mes. Versmeer hierbij het snijvlak niet. Grondmonsters die zichtbaar bij de monsterneming zijn verdicht of tijdens het transport zijn verstoord, mogen niet voor de bepaling worden gebruikt. Het monster moet goed aansluiten aan de monsterring om stroming langs de rand te voorkomen. Plaats, in het laboratorium, ten minste twee tensiometers horizontaal in het monster volgens NEN 5783. De bovenste tensiometer moet op een diepte onder de bovenkant van monster worden geplaatst waar over de hele doorsnede van het monster gelijke drukhoogte heerst. Plaats diverse tensiometers spiraalsgewijs. Indien sensoren voor het meten van het watergehalte worden gebruikt, plaats dan een sensor in het midden tussen elk paar tensiometers. Sluit de tensiometers aan op een drukopnemer. 1 Afhankelijk van het doel van de meting en de te meten curve (absorptie of desorptie) kan met een zeker watergehalte worden begonnen (bijv. veldvochtig of volledig verzadigd). Het monster moet dan wel zo worden geprepareerd dat het gewenste initiële watergehalte wordt bereikt of gehandhaafd. Om verzadiging te bereiken wordt het monster op een geperforeerde plaat in een bak met een laagje water geplaatst. De benodigde duur van bevochtiging is afhankelijk van de grondsoort, maar bedraagt ten minste twee dagen. Sluit de waterverdeler (zie 5.2) aan volgens de voorschriften. 2 Het aansluiten hangt af van de te gebruiken methode. Zie bijlage A voor aansluiten van de druppelinfiltrometer en bijlage В de nevelinfiltrometer. 6.2 Starten meting desorptietak Stationaire stroming is bereikt wanneer er na 1 h de verandering van de gemeten stijghoogtegradiënt van elke tensiometerpaar kleiner is dan 10 %. Bij nauwkeurige meetsystemen kan de wachttijd worden teruggebracht. De verandering in de drukhoogte moet dan evenredig worden teruggebracht. Bepaal nu de stijghoogtegradiënt per laagje in het monster uit metingen van de drukhoogte (of stijghoogte) van twee op elkaar volgende tensiometers. Indien de stijghoogtegradiënt niet tussen 0,5 en 2 ligt (= drukhoogtegradiënt tussen -0,5 en 1 ), moeten de instellingen worden veranderd. Verlaag de volumeflux indien de stijghoogtegradiënt groter is dan 2. Verlaag de druk onder het monster indien de stijghoogtegradiënt lager is dan 0,5. Wacht op stationaire stroming en bepaal de stijghoogtegradiënten. Stel de instellingen bij indien een stijghoogtegradiënt niet aan bovengenoemde voorwaarden voldoet. Begin de meting van de desorptietak indien aan de voorwaarden voor de stijghoogtegradiënt en stationaire stroming wordt voldaan. 6.3 Meting desorptietak Meet de drukhoogten met de tensiometers en meet de volumeflux of bepaal de volumetrische fluxdichtheid. Meet ook de lokale watergehalten, indien hiervoor apparatuur is geïnstalleerd. Verlaag het debiet en/of de onderdruk en wacht tot er stationaire stroming is bereikt. Toets de stijghoogtegradiënt en ga verder te werk zoals in 6.2 is beschreven. Herhaal de metingen en verlagingen van het debiet en/of de onderdruk zolang de stijghoogtegradiënt groter dan 2 blijft doordat de druk onder het monster niet meer kan worden verlaagd, of stop om andere, methode-specifieke, redenen (zie bijlage A en bijlage B). 6.4 Meting absorptietak Het is ook mogelijk om de absorptietak van de doorlatendheidskarakteristiek te bepalen. Begin hiervoor met een lucht-droog monster. De volumeflux van de pomp en/of de druk onder het monster wordt steeds opgevoerd. Uiteraard moet hier de stijghoogtegradiënt ook tussen 0,5 en 2 liggen en moet er op stationaire stroming worden gewacht. Verhoog de volumeflux indien de stijghoogtegradiënt lager is dan 0,5. Verhoog de druk onder het monster indien de stijghoogtegradiënt groter is dan 2. Meet de drukhoogten en de volumeflux of bepaal de volumetrische fluxdichtheid, indien aan de voorwaarden voor de stijghoogtegradiënt en de stationaire stroming wordt voldaan. Meet ook de lokale watergehalten, indien hiervoor apparatuur is geïnstalleerd. Herhaal de metingen en verhogingen van de volumeflux en/of de druk onder het monster zolang de stijghoogtegradiënt lager dan 0,5 blijft of stop om andere, methodespecifieke, redenen. 7 Berekening De onverzadigde doorlatendheid is te berekenen met de wet van Darcy: Schat de volumetrische fluxdichtheid wan het monster bij de gewenste begindrukhoogte h en reken dit om naar een volumeflux Û. Stel de aanvoer in op deze flux. Stel de waterdruk onder het monster in op een druk overeenkomend met begindrukhoogte h. Wacht tot er stationaire stroming is bereikt. K(h) is de onverzadigde doorlatendheid, in cm/dag; v is de volumetrische fluxdichtheid, in cm/dag; Afy/Az is de stijghoogtegradiënt, in cm/cm; Ah/Az is de drukhoogtegradiënt, in cm/cm; z is de verticale coördinaat (positief naar boven), in cm.
Biz. 3 De berekening van de volumetrische fluxdichtheid v is afhankelijk van de gebruikte apparatuur, zie de bijlage A. De drukhoogtegradiënt per tensiometerpaar is te berekenen uit de metingen van de stijghoogte. K{h) en/of K{0) zijn dan te berekenen. De bijbehorende 0-waarde wordt bepaald uit de meting van het watergehalte tussen het tensiometerpaar. De bijbehorende h-waarde is te berekenen door het meetkundig gemiddelde van de twee drukhoogteberekeningen te nemen. h= "У л 1 # h 2 h is de gemiddelde drukhoogte, /?1 is de drukhoogte gemeten met de eerste tensiometer, /?2 is de drukhoogte gemeten met de tweede tensiometer, in cm. 8 Nauwkeurigheid (precisie) De nauwkeurigheid van de meting van de doorlatendheid K(h) wordt bepaald door de nauwkeurigheid van de volumetrische fluxdichtheidsmeting en van de stijghoogtemeting. De fout in doorlatendheidsmeting is te bepalen volgens: De nauwkeurigheid van de bepaling van de drukhoogte h is te bepalen volgens: h I Ah* z Wanneer de volumetrische fluxdichtheid nauwkeurig wordt bepaald en dus de metingen van debiet en oppervlakte nauwkeu rig worden u itgevoerd, is de fout in volumetrische fluxdichtheidsmeting verwaarloosbaar ten opzichte van de fout in drukhoogtebepaling en bepaling van de plaats van de drukhoogtemeting. Verder zit er_een fout in de bepaling van de gemiddelde drukhoogte h. Ten eerste is dat de cumulatieve meetfout van drukhoogte ft van de beide tensiometers van een tensiometerpaar. Ten tweede is dat de manier van middeling van de gemeten drukhoogten h tussen de beide tensiometers van een tensiometerpaar. Deze laatste fout is niet direct te kwantificeren. De gewenste nauwkeurigheid van de gemiddelde drukhoogte h is afhankelijk van de doorlatendheidskarakteristiek. Bij een grote AK/Ah is een nauwkeuriger schatting van de drukhoogte h gewenst dan bij een kleinere AK/Ah. 9 Verslag К 6q Я 2ô/7 h (^h2-fyil) 2ôz I, *2-*1 2bh + 2ôz (Ла-Л,) + [2 г -г л ) ЪК is de fout in de doorlatendheidsmeting, in cm/dag; àv is de fout in de volumetrische fluxdichtheidsmeting, zie bijlage A, in cm/dag; ô/?h is de fout in de stijghoogtemeting, Ô/7 is de fout in de drukhoogtemeting, ôz is de plaatsingsfout van de tensiometer, /?hi 's de gemeten stijghoogte met de eerste tensiometer, r*h2 is de gemeten stijghoogte met de tweede tensiometer, h-\ is de gemeten drukhoogte met de eerste tensiometer, /?2 is de gemeten drukhoogte met de tweede tensiometer, z-j is de plaats van de eerste tensiometer ten opzichte van het referentieniveau, is de plaatshoogte van de tweede tensiometer, in cm. z 2 Vermeld in het verslag de volgende gegevens: a) een nauwkeurige plaatsomschrijving (incl. de coördinaten) van de lokatie waar het monster is genomen; b) aanduiding van de bemonsterde horizont; c) de monsterdiepte; d) de afmetingen van het monster; e) de datum van monsterneming in het veld; f) de tijdsduur van de verzadiging van het monster; g) de temperatuur waarbij de metingen zijn verricht; h) de opgelegde verschillende fluxdichtheden (v) met bijbehorende waarden van de drukhoogtebepalingen (/?), en, indien van toepassing, de bijbehorende waarden van de watergehaltebepalingen {6); i) een beschrijving van de manier van watertoediening, inclusief de methodespecifieke opmerkingen; j) het aantal en de posities van de tensiometers; k) het type, het aantal en de posities van de watergehaltemeters, indien deze zijn gebruikt; I) initieel watergehalte; m)de verschillende berekende K{h)- en/of /C(0)-waarden, inclusief een grafische weergave; n) een verwijzing naar deze voornorm door de vermelding: "volgens NVN 5790".
Biz. 4 Bij de druppelinfiltrometer (DIM) wordt de volumeflux via een pomp door een deksel met naalden op het monster gebracht (figuur A.1). Bij het gebruik van de druppelinfiltrometer kan v tussen 1 cm/dag à 200 cm/dag worden ingesteld. A.1 Toestellen en hulpmiddelen - Monsterring met een hoogte van 20 cm en een middellijn van 20 cm. In de ring zijn 5 gaten gemaakt om de tensiometers te monteren. De gaten zijn gemaakt op afstanden van 5 cm, 8 cm, 11 cm, 14 cm en 17 cm van de bovenzijde. Bij het gebruik van watergehaltesensoren (bijv. sensoren voor Tijd-Domein-Reflectometrie (TDR)), worden 4 gaten gemaakt in het midden tussen de gaten voor de tensiometers. Dus op 6,5 cm, 9,5 cm, 12,5 cm en 15,5 cm van de bovenzijde. - Deksel van perspex waarin naalden zo zijn verdeeld dat ter hoogte van de eerste tensiometer een uniforme verdeling van water is. Een deksel met een middellijn van 20 cm waarin 48 naalden op regelmatige afstanden zijn geplaatst voldoet hiervoor in de praktijk. - Pulspomp met een slagvolume van 0,3 cm 3 en een slagfrequentie instelbaar tussen de 1 en de 120 slagen per minuut. - Naalden met een uitwendige middellijn van 0,4 mm. - Meetopstelling van de volumeflux Q. Dit kan een buret of een balans onder een voorraadvat en een stopwatch zijn, of de instelling van een goed gekalibreerde pomp. A.2 Werkwijze Sluit de pomp aan op het voorraadvat en de deksel. Plaats de deksel op een rek met reageerbuisjes, zo dat elke naald Bijlage A (informatief) Druppelinfiltrometer in 1 reageerbuisje druppelt. Controleer op deze manier de verdeling van het water. Vervang een naald indien de hoeveelheid opgevangen water meer dan 20 % afwijkt van het gemiddelde. Plaats hierna de deksel op het monster en start de meting zoals in de voornorm is beschreven. Stop de meting als: - de drukhoogtegradiënt groter blijft dan 1 (zie deze voornorm); of - de onverzadigde waterdoorlatendheid kleiner wordt dan 0,1 cm/dag; of - de pulsfrequentie kleiner wordt dan 1 slag per minuut. A.3 Berekening De volumetrische fluxdichtheid v is te berekenen volgens: v = ^ = ^ - A At- A Q is de volumeflux door het monster, in cm 3 /dag; V is het volume water dat gedurende tijd Af door het monster is gestroomd, in cm 3 ; Af is de tijd gedurende welke het debiet is gemeten, in dag; A is de doorsnede van het grondmonster, in cm 2. Indien bij elke instelling van de pomp de volumeflux stationair is in de tijd, kan met bovenstaande vergelijking een kalibratie worden uitgevoerd. De nauwkeurigheid van vwordt dan bepaald door de reproduceerbaarheid van de instelling en de onderstaande berekening voor de nauwkeurigheid van v. De overige berekeningen zijn in hoofdstuk 7 beschreven. i deksel t -pomp grondmonster- naalden tensiometer _ zandbak - voorraadvat- Уг >">->-> \->^^>->->->^->\^>\^> >->-> S S -buret [l \j\ hangende waterkolom met overloop Figuur A.1: Opstelling van de druppelinfiltrometer. De volumeflux wordt hier met een buret gemeten
Bestelformulier Stuur naar: NEN Standards Products & Services t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer 10214 2600 WB Delft NEN Standards Products & Services Postbus 5059 2600 GB Delft Vlinderweg 6 2623 AX Delft Ja, ik bestel ex. nl Bodem - Onverzadigde zone - Bepaling van de waterdoorlatendheidskarakteristiek met een infiltrometer 24.00 T (015) 2 690 390 F (015) 2 690 271 www.nen.nl/normshop Wilt u deze norm in PDF-formaat? Deze bestelt u eenvoudig via www.nen.nl/normshop Gratis e-mailnieuwsbrieven Wilt u op de hoogte blijven van de laatste ontwikkelingen op het gebied van normen, normalisatie en regelgeving? Neem dan een gratis abonnement op een van onze e-mailnieuwsbrieven. www.nen.nl/nieuwsbrieven Gegevens Bedrijf / Instelling T.a.v. O M O V E-mail Klantnummer NEN Uw ordernummer BTW nummer Postbus / Adres Postcode Plaats Telefoon Fax Factuuradres (indien dit afwijkt van bovenstaand adres) Postbus / Adres Postcode Plaats Datum Handtekening Retourneren Fax: 015 2 690 271 E-mail: klantenservice@nen.nl Post: NEN Standards Products & Services, t.a.v. afdeling Klantenservice Antwoordnummer 10214, 2600 WB Delft (geen postzegel nodig). Voorwaarden De prijzen zijn geldig tot 31 december 2018, tenzij anders aangegeven. Alle prijzen zijn excl. btw, verzend- en handelingskosten en onder voorbehoud bij o.m. ISO- en IEC-normen. Bestelt u via de normshop een pdf, dan betaalt u geen handeling en verzendkosten. Meer informatie: telefoon 015 2 690 391, dagelijks van 8.30 tot 17.00 uur. Wijzigingen en typefouten in teksten en prijsinformatie voorbehouden. U kunt onze algemene voorwaarden terugvinden op: www.nen.nl/leveringsvoorwaarden. LEREN, WERKEN EN GROEIEN MET NEN preview - 2018