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SOIL WATER MOVING SPEED DERIVING METHOD AND SOIL WATER MOVING SPEED MEASURING INSTRUMENT

Patent code P07A010217
File No. 16-11
Posted date Aug 8, 2007
Application number P2005-131711
Publication number P2006-308433A
Patent number P4644806
Date of filing Apr 28, 2005
Date of publication of application Nov 9, 2006
Date of registration Dec 17, 2010
Inventor
  • (In Japanese)森 也寸志
  • (In Japanese)石井 将幸
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人島根大学
Title SOIL WATER MOVING SPEED DERIVING METHOD AND SOIL WATER MOVING SPEED MEASURING INSTRUMENT
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for simply deriving a soil water moving speed at once while dispensing with considerable computer resources.
SOLUTION: This soil water moving speed deriving method is a method for deriving the moving speed of water in soil. Two temperature sensors 21 and 23 and a heater 22 are aligned in the order of the temperature sensor 21, heater 22, and temperature sensor 23, in a straight line along the moving direction of the water in the soil which is a measurement place, and two temperature measurement terminals 21 and 23 are aligned within a distance allowing them to sense heat conduction based on the ON-OFF of the heater 22. The thermal diffusion coefficient k (constant) previously measured of the relevant soil is used to find thermal flux V in the relevant soil based on expression (1) expressed in the form of differentiation. This thermal flux V and the heat capacity Cs (constant) previously measured of the relevant soil are used to derive the moving speed of the water in the relevant soil based on expression (2).
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


農学や環境工学では、土壌中の水の移動速度を知ることは極めて重要である。例えば、農学分野では、肥料が農作物の生育に有効に使われたのか、それとも、肥料が地下水に流出してしまったのか、を知る上で重要である。また、環境工学の分野では、汚染物質が土壌に漏出した場合に、その土壌汚染物質が移動しているのかいないのか、いるとすれば、地下水領域に到達するのに何年かかるか、ということを知る上で重要である。



水の移動を測定するために、従来では、数十センチ離れた2カ所にプローブを差し込んで透水係数を掛け合わせるダルシーの法則に基づく速度導出方法が知られていた。また、ヒータから熱パルスを放出し、数ミリ離れた場所における温度の上昇下降を測定して水の速度を求めるヒートパルス法に基づく方法も知られていた。



【特許文献1】
特開2003-329625号公報
【非特許文献1】
Y.mori,etal 'Multi-Functional Heat Pulse Probe for the Simultaneous Measurement of SoilWater Content,Solute Concentration, and Heat Transport Parameters' Published inVadose Zone Journal 2:561-571(2003)

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、土壌水移動速度導出方法および土壌水移動速度測定装置に関し、特に、1カ所の測定地点のみで水の移動速度をモニタリング可能な土壌水移動速度導出方法および土壌水移動速度測定装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
土壌中の水の移動速度Jを導出する方法であって、
測定場所である土壌中の水の移動方向に沿った一直線上に、二つの温度測定端子と熱源端子とを、温度測定端子-熱源端子-温度測定端子の順に、かつ、熱源端子のON-OFFに基づく熱伝導を感受可能な距離内に二つの温度測定端子を並べ、
あらかじめ測定しておいた当該土壌の熱拡散係数κ(定数)を用い、微分形式で表現される式(1)に基づいて当該土壌における熱フラックスVを求め、
この熱フラックスVとあらかじめ測定しておいた当該土壌の熱容量Cs(定数)とを用いて、式(2)により当該土壌の水の移動速度Jを導出することを特徴とする土壌水移動速度導出方法。
【数1】
 


Tu:上流側温度測定端子の位置における温度
Td:下流側温度測定端子の位置における温度
xu:上流側温度測定端子と熱源端子との間隔(定数)
xd:下流側温度測定端子と熱源端子との間隔(定数)
t :時間
t0:熱源端子における熱の印加時間(定数)
【数2】
 


Cw:水の熱容量(定数)

【請求項2】
 
土壌中の水の移動速度Jを測定する装置であって、
外部に露出し、一直線上に温度測定端子-熱源端子-温度測定端子の順に並ばせた熱源端子および二つの温度測定端子と、
熱源端子が所定時間t0の間発熱するように制御する熱源制御部と、
あらかじめ測定しておいた当該土壌の熱拡散係数κ(定数)および当該土壌の熱容量Cs(定数)を用い微分形式で表現される式(1)および式(2)に基づいて、当該土壌の水の移動速度Jを算出する演算チップと、
演算チップにより算出された移動速度Jを出力する出力部と、
を具備したことを特徴とする土壌水移動速度測定装置。
【数1】
 


Tu:上流側温度測定端子の位置における温度
Td:下流側温度測定端子の位置における温度
xu:上流側温度測定端子と熱源端子との間隔(定数)
xd:下流側温度測定端子と熱源端子との間隔(定数)
t :時間
【数2】
 


Cw:水の熱容量(定数)

IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005131711thum.jpg
State of application right Registered
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