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वाष्पीकरण पर वायुमंडलीय Forcings के प्रभाव तलाश: वायुमंडलीय सीमा परत और उथले उपसतह की प्रायोगिक एकता

Published: June 8, 2015 doi: 10.3791/52704
Automatic Translation
1, 1, 1
1Civil and Environmental Engineering, Colorado School of Mines

Summary

वाष्पीकरण पर वायुमंडलीय forcings के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए एक छोटा सा जलवायु नियंत्रित हवा सुरंग को interfaced एक मिट्टी टैंक के डिजाइन और निर्माण के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया है। मिट्टी टैंक और हवा सुरंग दोनों पर्यावरण की स्थिति का सीटू माप में निरंतर के लिए सेंसर प्रौद्योगिकियों के साथ instrumented कर रहे हैं।

Introduction

जमीन और वातावरण के बीच बातचीत को समझने में ऐसी मिट्टी में भौगोलिक-तनहा कार्बन डाइऑक्साइड की लीक, जलवायु परिवर्तन, जल और भोजन की आपूर्ति, बारूदी सुरंगों का सटीक पता लगाने के रूप में कई मौजूदा दुनिया की समस्याओं के बारे में हमारी समझ के लिए सर्वोपरि है, और भूमिगत जल के remediation और मिट्टी। इसके अलावा, वैश्विक और क्षेत्रीय मौसम की स्थिति है कि ड्राइव गर्मी और पानी की प्राथमिक एक्सचेंजों पृथ्वी की सतह पर होते हैं। मुख्य वायुमंडलीय-भूमि की सतह बातचीत 1 के साथ जुड़े प्रक्रियाओं के द्वारा संचालित कर रहे हैं, (ओ, सूखा, आदि जैसे, तूफान, अल नी & # 241) कई मौसम और जलवायु घटना। पृथ्वी पर भूमि की सतह की तुलना में आधे से अधिक शुष्क या सही रूप में वायुमंडलीय हवा और मिट्टी की सतह के बीच गर्मी और पानी के आदान-प्रदान के आधार पर इन क्षेत्रों में जल चक्र का वर्णन, 2-4 semiarid है के बारे में हमारी समझ में सुधार के लिए महत्वपूर्ण है aforementioned के मुद्दों,विशेष रूप से विस्तारित सूखे और मरुस्थलीकरण की चपेट क्षेत्रों में। हालांकि, अनुसंधान के दशकों के बावजूद, अभी भी उथले उपसतह और माहौल 5 कैसे सहभागिता के वर्तमान को समझने में कई ज्ञान अंतराल वहाँ रहते हैं।

मिट्टी में तरल पानी, जल वाष्प, और गर्मी से जुड़े परिवहन प्रक्रियाओं गतिशील और दृढ़ता से मिट्टी के साथ बातचीत करने के लिए सम्मान के साथ युग्मित और सीमा की स्थिति (यानी, तापमान, सापेक्षिक आर्द्रता, थर्मल विकिरण) लागू कर रहे हैं। न्यूमेरिकल गर्मी और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण मॉडल आमतौर पर होने के कारण परीक्षण और उच्च अस्थायी और स्थानिक संकल्प डेटा की कमी से उत्पन्न मौजूदा सिद्धांतों के शोधन की कमी के हिस्से में oversimplify या इन जटिलताओं की एक संख्या देख सकते हैं। मॉडल सत्यापन के लिए विकसित डेटासेट बार बार ठीक से आयात के लिए खाते में नहीं आता कि संख्यात्मक मॉडल, जिसके परिणामस्वरूप में ठीक से सिद्धांतों का परीक्षण करने के लिए महत्वपूर्ण वायुमंडलीय या उपसतह जानकारी कमी कर रहे हैंचींटी प्रक्रियाओं या समायोजित या मॉडल में लगे हैं कि खराब समझ मापदंडों के उपयोग पर निर्भर करते हैं। यह दृष्टिकोण व्यापक रूप से उपयोग की अपनी सादगी और आसानी के लिए इस्तेमाल किया और ज्यादा योग्यता दिखाया कुछ अनुप्रयोगों में है। हालांकि, इस दृष्टिकोण बेहतर परीक्षण गर्मी और पानी के हस्तांतरण के सिद्धांत 6 में सक्षम हैं कि क्षणिक शर्तों के तहत अच्छी तरह से नियंत्रित प्रयोगों प्रदर्शन करके इन "lumped parameterizations" पीछे भौतिकी को समझने के द्वारा पर सुधार किया जा सकता है।

प्रयोगशाला में सावधानी से प्रयोग सटीक डेटासेट बाद में संख्यात्मक मॉडल को मान्य करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है उत्पन्न करने के लिए अनुमति देता है। क्षेत्र साइटों से उपलब्ध आंकड़ों अक्सर प्राप्त करने के लिए अधूरा है और महंगी हैं, और नियंत्रण की डिग्री प्रक्रियाओं की एक बुनियादी समझ प्राप्त करने के लिए और मॉडल सत्यापन के लिए डेटा कुछ मामलों में अपर्याप्त माना जा सकता है उत्पन्न करने के लिए की जरूरत है। इस तरह के मिट्टी वाष्पीकरण के रूप में प्राकृतिक घटना की प्रयोगशाला प्रयोग वातावरण की अनुमति देता हैpheric शर्तों (यानी, तापमान, सापेक्षिक आर्द्रता, हवा की गति) और मिट्टी की स्थिति (यानी, मिट्टी के प्रकार, सरंध्रता, विन्यास पैकिंग) सावधानी से नियंत्रित किया जाना है। मिट्टी वाष्पीकरण और मिट्टी थर्मल और हाइड्रोलिक गुणों का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल कई प्रयोगशाला तकनीक विनाशकारी नमूने 7-10 उपयोग करें। विनाशकारी नमूने तरीकों के लिए एक मिट्टी के नमूने क्षणिक व्यवहार की माप को रोकने और मिट्टी भौतिक गुणों में खलल न डालें, बिंदु डेटा प्राप्त करने के लिए unpacked किया कि आवश्यकता होती है; इस दृष्टिकोण के आंकड़ों के त्रुटि और अनिश्चितता का परिचय। Nondestructive माप, यहाँ प्रस्तुत पद्धति की तरह, मिट्टी के गुणों की परस्पर निर्भरता का अधिक सटीक दृढ़ संकल्प और अध्ययन के लिए अनुमति देते हैं और 11 प्रक्रियाओं।

इस काम के लक्ष्य पर वायुमंडलीय में परिवर्तन और उपसतह स्थितियों के प्रभाव से संबंधित उच्च स्थानिक और लौकिक संकल्प डेटा की पीढ़ी के लिए एक मिट्टी की टंकी उपकरण और जुड़े प्रोटोकॉल विकसित करने के लिए हैनंगे मिट्टी वाष्पीकरण। इस काम के लिए, एक निरंतर हवा की गति और तापमान को बनाए रखने में सक्षम एक छोटे पवन सुरंग एक मिट्टी टैंक तंत्र के साथ interfaced है। पवन सुरंग और मिट्टी टैंक स्वायत्त और सतत डेटा संग्रह के लिए कला सेंसर प्रौद्योगिकी के राज्य का एक सूट के साथ instrumented कर रहे हैं। हवा की गति एक दबाव transducer से जुड़ी एक स्टेनलेस स्टील Pitot स्थैतिक ट्यूब का उपयोग कर मापा जाता है। तापमान और सापेक्ष आर्द्रता सेंसर के दो प्रकार का उपयोग कर वातावरण में निगरानी कर रहे हैं। सापेक्ष आर्द्रता और तापमान भी मिट्टी की सतह पर निगरानी कर रहे हैं। उपसतह उपाय मिट्टी की नमी और तापमान में सेंसर। टैंक तंत्र का वजन माप एक पानी की बड़े पैमाने पर संतुलन के माध्यम से वाष्पीकरण निर्धारित करने के लिए किया जाता है। इस प्रायोगिक उपकरण और प्रोटोकॉल के लागू प्रदर्शित करने के लिए, हम बदलती हवा की गति की शर्तों के तहत नंगे मिट्टी वाष्पीकरण का एक उदाहरण प्रस्तुत करते हैं। एक अच्छी तरह से विशेषता रेत के साथ homogeneously पैक मिट्टी टैंक, शुरू में पूरी तरह सा था(यानी तापमान, हवा की गति) turated और सावधानी से नियंत्रित वातावरण की स्थिति के तहत स्वतंत्र रूप से लुप्त हो जाना करने की अनुमति दी।

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Protocol

नोट: प्रयोगशाला परीक्षण के एक जलवायु नियंत्रित हवा सुरंग तंत्र के साथ interfaced एक दो आयामी बेंच पैमाने टैंक का उपयोग किया जाता है। बेंच पैमाने पर टैंक और हवा सुरंग दोनों विभिन्न सेंसर प्रौद्योगिकियों के साथ instrumented कर रहे हैं। निम्नलिखित प्रोटोकॉल पहले पवन सुरंग की चर्चा और दोनों इंस्ट्रुमेंटेशन द्वारा पीछा निर्माण और मिट्टी टैंक की तैयारी, चर्चा करेंगे। प्रस्तुत टैंक आयाम, पवन सुरंग आयाम, सेंसर की संख्या, और सेंसर प्रौद्योगिकी प्रकार एक विशिष्ट प्रयोगात्मक सेट अप की आवश्यकताओं के अनुरूप करने के लिए संशोधित किया जा सकता है। नीचे प्रस्तुत प्रोटोकॉल प्रयोगात्मक नंगे मिट्टी वाष्पीकरण पर हवा की गति के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए इस्तेमाल किया गया था।

1. निर्माण और झरझरा मीडिया मिट्टी टैंक की तैयारी

  1. पांच व्यक्ति के शीशे में 1.2 सेमी मोटी एक्रिलिक कांच का एक बड़ा टुकड़ा काट। आंतरिक लंबाई, चौड़ाई और 25 की ऊंचाई, 9.1 और 55 सेमी, resp के साथ एक खुले में सबसे ऊपर मिट्टी टैंक में इन शीशे इकट्ठेectively। एक्रिलिक गिलास उपसतह में प्रक्रियाओं नेत्रहीन मनाया जा अनुमति देता है।
  2. । चित्रा 1 में दिखाया गया के रूप में दो बड़े कांच के शीशे (लंबाई 25 सेमी और ऊंचाई 55 सेमी) में से प्रत्येक पर 25 सेमी से 25 सेमी है कि एक 5 एक्स 5 ग्रिड ड्रा ग्रिड के भीतर प्रत्येक वर्ग 25 सेमी 2 का एक क्षेत्र है कि सुनिश्चित करें (चित्र 1)। ग्रिड मिट्टी टैंक के भीतर ठीक से अंतरिक्ष सेंसर करने के लिए इस्तेमाल किया जाएगा।

चित्र 1
चित्रा 1: प्रयोगात्मक सेट अप (आयाम सेंटीमीटर में कर रहे हैं) के लिए इस्तेमाल किया मिट्टी टैंक के योजनाबद्ध और सामने की ओर दृश्य (क) पच्चीस 5 सेमी एक्स 5 सेमी से मिलकर ग्रिड प्रणाली को प्रदर्शित मिट्टी टैंक के सामने का दृश्य। चौकों। (ख) मिट्टी टैंक की ओर देखने के लिए, एक समारोह के रूप में स्थापित तापमान, सापेक्षिक आर्द्रता और मिट्टी की नमी सेंसर नेटवर्क दिखागहराई के लिए tion। Schematics के पैमाने पर करने के लिए तैयार नहीं कर रहे हैं कि ध्यान दें।

  1. बड़े गिलास विमानों में से एक पर, पच्चीस 1.9 सेमी (¾ इंच) मिट्टी की नमी सेंसरों के लिए व्यास छेद की कुल ड्रिल।
    1. दो abutting वर्गों के छेद के केन्द्रों 5 सेमी अलग कर रहे हैं इतना है कि 1.2 चरण में स्थापित ग्रिड में हर वर्ग के बीच में एक छेद ड्रिल; छेद में से पहला सेट टैंक के ऊपर से नीचे 2.5 सेमी है। नव निर्मित छेद में से प्रत्येक में धागे में कटौती करने के लिए उचित आकार नल का उपयोग करें। सेंसर के बीच 5 सेमी रिक्ति प्रत्येक संवेदक अगले निकटतम सेंसर का नमूना मात्रा के बाहर है कि सुनिश्चित करता है।
  2. इसी तरह, ड्रिल और 1.2 चरण के दौरान बनाई गई प्रत्येक ग्रिड बॉक्स के केंद्र में पच्चीस 0.635 सेमी (¼ इंच) व्यास छेद की कुल टैप करें। प्रत्येक छेद के केंद्र 2.5 सेमी मिट्टी टैंक के ऊपर से नीचे स्थित छेद की पहली पंक्ति के साथ 5 सेमी अलग स्थान है कि सुनिश्चित करें। सेंसर के बीच 5 सेमी रिक्ति प्रत्येक है कि यह सुनिश्चित करता हैEnsor अगले निकटतम सेंसर का नमूना मात्रा के बाहर है।
  3. और टैंक, ड्रिल के नीचे के रूप में इस्तेमाल एक्रिलिक फलक पर फलक के बीच में एक भी आधा इंच व्यास छेद नल। कांच के आंतरिक पक्ष पर छेद पर (प्रयोग की जाने वाली परीक्षण मिट्टी की तुलना में बेहतर है) एक जाल स्क्रीन गोंद। नीचे विमान के बाहरी तरफ, एक समायोज्य वाल्व के साथ लचीला टयूबिंग से जुड़ा हुआ है कि एक 90 डिग्री कोहनी स्थापित करें। यह वाल्व और ट्यूबिंग एक प्रयोग की समाप्ति पर या लगातार पानी की मेज गहराई को बनाए रखने के लिए लगातार सिर उपकरणों को स्थापित करने के लिए एक रास्ते के रूप में टैंक से पानी के निकास के लिए प्रयोग किया जाता है।
  4. । समुद्री ग्रेड गोंद या देते हैं और चित्र 1 में दिखाया के रूप में एक साथ टैंक सील करने के लिए इसी तरह पानी प्रतिरोधी बहुलक चिपकने वाला प्रयोग चिपकने वाला एक दिन के लिए इलाज करने की अनुमति दें।
  5. Lengt के साथ 1.2 सेमी मोटी एक्रिलिक कांच की दो अतिरिक्त टुकड़े देते हैं, जमीन से दूर टैंक बढ़ाने के लिए और 90 ° कोहनी के लिए कमरा (चित्रा 1) बनाने के लिएटंकी के नीचे करने के लिए एच 12 सेमी और ऊंचाई 5 सेमी।

2. निर्माण और जलवायु नियंत्रित पवन सुरंग की तैयारी

  1. 8.5 सेमी की चौड़ाई और 26 सेमी की ऊंचाई है कि आयताकार जस्ती इस्पात ducting सामग्री से बाहर हवा सुरंग के 215 सेमी लंबी नदी के ऊपर हिस्से का निर्माण। इन्सुलेशन polystyrene साथ वाहिनी के बाहर चारों ओर।
  2. एक सापेक्षिक आर्द्रता तापमान सेंसर की प्रविष्टि के लिए हवा सुरंग के ऊपर भाग के बहाव के निकास के पास वाहिनी काम के पक्ष में एक छोटा सा छेद ड्रिल (चित्रा 2)।

चित्र 2
चित्रा 2:। टैंक, ductwork, सेंसर ग्रिड (आयाम सेंटीमीटर में हैं) सहित पूरा प्रयोगात्मक सेट अप, संयुक्त पवन सुरंग और मिट्टी-टैंक तंत्र की प्रयोगात्मक सेट अप को पूरा करें। हवा सुरंग हैऊंचा और मिट्टी टैंक की सतह से भरा बैठता है। मिट्टी टैंक उपसतह और वायुमंडलीय चर की एक किस्म को मापने के लिए इस्तेमाल किया सेंसरों के एक नेटवर्क के साथ instrumented है। ग्रिड हलकों इन सेंसरों डालने के लिए स्थानों का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक ताप नियंत्रण प्रणाली और एक में लाइन वाहिनी प्रशंसक क्रमशः, तापमान और हवा की गति नियंत्रित करने के लिए उपयोग किया जाता है। Pitot स्थैतिक ट्यूब हवा की गति को मापने के लिए प्रयोग किया जाता है। पूरे तंत्र प्रयोग के दौरान एक बड़े पैमाने पर संतुलन प्राप्त करने के लिए एक भार पैमाने पर बैठता है। योजनाबद्ध पैमाने पर करने के लिए तैयार नहीं है ध्यान दें।

  1. हवा सुरंग के ऊपर हिस्से की लंबाई के साथ एक परावर्तक के भीतर समानांतर में तैनात पांच चीनी मिट्टी अवरक्त हीटिंग तत्वों को स्थापित करें। एक अवरक्त तापमान संवेदक द्वारा विनियमित एक तापमान नियंत्रण प्रणाली के लिए अवरक्त हीटिंग तत्वों से कनेक्ट करें।
  2. क्रमश: 25 सेमी और 26 सेमी की लंबाई और ऊंचाई के साथ दो 1.2 सेमी मोटी एक्रिलिक पैनल से बाहर हवा सुरंग के मध्य भाग का निर्माण।चित्रा 2 में दिखाया गया स्थानों पर तापमान और / या सापेक्ष आर्द्रता तापमान सेंसर डालने के लिए मध्य वर्ग पैनल में से एक में दो 0.635 सेमी (¼ इंच) व्यास छेद ड्रिल।
    1. मिट्टी टैंक ओर दीवारों के ऊपर से एक्रिलिक पैनल सुरक्षित (यानी, आयाम 25 सेमी x 55 सेमी के साथ पैनल), एक मजबूत चिपकने वाला टेप का उपयोग पवन सुरंग और मिट्टी की टंकी पैनलों एक दूसरे के साथ फ्लश बैठना सुनिश्चित करना है कि।
  3. 2.1 कदम में वर्णित एक ही आकार आयताकार ducting सामग्री से बाहर हवा सुरंग के बहाव के हिस्से के पहले 50 सेमी का निर्माण। समाप्ति की ओर, 170 सेमी की लंबाई के साथ एक 15.3 सेमी व्यास दौर वाहिनी के लिए आयताकार ducting सामग्री को कम। एक जस्ती स्टील स्पंज स्थापित करें, हवा की गति नियंत्रण में सहायता के लिए दौर वाहिनी के दूर बहाव के अंत में, हवा की गति समायोजित करने के लिए प्रयोग किया जाता है।
  4. 2.2 कदम के रूप में, के लिए प्रवेश द्वार के पास नीचे की ओर आयताकार वाहिनी के पक्ष में एक 0.635 सेमी व्यास छेद ड्रिलएक सापेक्षिक आर्द्रता तापमान सेंसर की प्रविष्टि। हवा सुरंग के centerline साथ आयताकार वाहिनी के ऊपर से एक दूसरे 0.635 सेमी व्यास छेद ड्रिल।
  5. दौर वाहिनी के बीच में एक लाइन में वाहिनी प्रशंसक स्थापित (यानी, 2.4 चरण में वर्णित कमी से नीचे की ओर 85 सेमी) उन्मुख पवन सुरंग के बहाव के हिस्से से हवा निष्कासित करने के लिए। घूर्णी आवृत्ति के और अधिक सटीक नियंत्रण के लिए और एक परिणाम हवा की गति के रूप में एक चर गति नियंत्रक के साथ प्रशंसक इंटरफ़ेस।
  6. तरक्की और पवन सुरंग तंत्र को सुरक्षित करने के weldment सामग्री और समायोज्य ठंडे बस्ते इकाइयों का प्रयोग करें। नदी के ऊपर और नीचे की ओर ductwork के नीचे मिट्टी टैंक (चित्रा 2) के शीर्ष के साथ बहा रहे हैं कि सुनिश्चित करें।

सेंसर 3. स्थापना

  1. मिट्टी टैंक के भीतर स्थापना करने से पहले, एक पिरोया एनपीटी आवास के भीतर प्रत्येक मिट्टी की नमी और तापमान संवेदक सुरक्षित (1.9 सेमी और 0.635 सेमी क्रमशः housings,) और एसईचमकती सीलेंट के साथ अल नमी घुसपैठ को रोकने के लिए। वे कुछ सेंसर के भीतर इलेक्ट्रॉनिक्स के साथ हस्तक्षेप कर सकते हैं के रूप में सिलिकॉन आधारित सीलेंट उत्पादों का प्रयोग न करें। लगभग एक सप्ताह के लिए सेंसर का इलाज।
  2. पहले मिट्टी की टंकी में स्थापना करने के लिए, Sakaki एट अल। 12 द्वारा विकसित दो बिंदु α-मिश्रण विधि के अनुसार मिट्टी की नमी सेंसर जांचना।
  3. एनपीटी सूत्रण और एक्रिलिक कांच के बीच एक बेहतर मुहर प्रदान करने में मदद करने के लिए टैंक में स्थापना से पहले प्लंबर टेप के साथ प्रत्येक परमाणु अप्रसार संधि के आवास के धागे लपेटें।
  4. क्षैतिज 1.2 चरण में चर्चा स्थानों पर टैंक की दीवारों के माध्यम से 25 मिट्टी की नमी और तापमान सेंसरों प्रत्येक की कुल स्थापित करें। केबल के भीतर आंतरिक तारों को नुकसान नहीं इतनी के रूप में एनपीटी फिटिंग / आवास के साथ सिंक में संवेदक केबलों ट्विस्ट। अधिक टोक़ NPTs खुर से कांच को रोकने के लिए क्या नहीं जा सके। उनके नामित डेटा के लिए मिट्टी की नमी सेंसरों और तापमान सेंसर कनेक्टसंग्रह करने वालों।
  5. टैंक के अग्रणी धार से 2.5, 12.5 और 21.5 सेमी की दूरी पर मिट्टी की सतह पर 3 सापेक्ष आर्द्रता तापमान सेंसर स्थापित करें। सापेक्ष आर्द्रता रीडिंग मिट्टी की सतह के बजाय आसपास की हवा में स्थिति को प्रतिबिंबित इतना है कि मिट्टी की सतह के साथ अच्छे संपर्क में सेंसर रखें। डेटा संग्रह करने वालों के लिए सेंसर कनेक्ट करें।
  6. वातावरण में अपेक्षित हवा के तापमान और सापेक्ष आर्द्रता माप प्राप्त करने के लिए, पवन सुरंग के ऊपर और नीचे वर्गों के साथ-साथ पैनलों के माध्यम से drilled छेद का उपयोग कर, पवन सुरंग के मुक्त प्रवाह खंड में सापेक्ष आर्द्रता तापमान सेंसर स्थापित करें।
  7. नीचे की ओर हवा सुरंग खंड के शीर्ष में drilled 0.635 सेमी के छेद के माध्यम से मिट्टी की टंकी के सीधे नीचे की ओर एक Pitot स्थैतिक ट्यूब स्थापित करें। खंड के तल से 13 सेमी की ऊंचाई पर Pitot स्थैतिक ट्यूब पकड़ो। एक अंतर दबाव transducer से Pitot स्थैतिक ट्यूब कनेक्ट करें।
  8. Calibratअंतर दबाव transducer ई। ठहराव और स्थैतिक दबाव के अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है जो Pitot स्थैतिक ट्यूब उपायों गतिशील दबाव। दबाव अंतर एक वोल्टेज अंतर के रूप में दबाव transducer द्वारा व्याख्या की है।
    1. कोई प्रवाह शर्तों के तहत वोल्टेज (वोल्टेज 0 लगभग बराबर होना चाहिए) और एक ज्ञात गतिशील दबाव के प्रवाह के लिए उपाय; यह एक रैखिक संबंध गतिशील दबाव और वोल्टेज के बीच स्थापित करने के लिए अनुमति देता है। Bernoulli की समीकरण को लागू करने से हवा की गति का निर्धारण करते हैं:
      1 समीकरण (1)
      वी (एम / सेक) हवा की गति, पी गतिशील (पा) है गतिशील दबाव, और ρ (किलो / एम 3) है, जहां हवा का घनत्व है।
    2. (1) एक और माप उपकरण के साथ समीकरण उपयोग कर की गणना वेग की तुलना करें। इधर, Pitot स्थैतिक ट्यूब अंतर दबाव टीआरए की तुलनालेजर डॉपलर velocimetry (LDV) ± 0.01 मीटर / सेकंड की एक सटीकता है जो माप के साथ nsducer।
      नियोजित सेंसरों और उनके संबद्ध नमूने आवृत्तियों का एक सारांश तालिका 1 में पाया जा सकता है संवेदक विशेषताओं और अन्य जानकारी के लिए संलग्न सामग्री / उपकरणों की सूची को देखें:। ध्यान दें।
सेंसर सेंसर माप प्रायोगिक उपकरण में कार्यरत सेंसरों की संख्या सेंसर का नमूना लेना आवृत्ति (मिनट)
चुनाव आयोग -5 मिट्टी की नमी 25 10
ईसीटी मिट्टी / हवा का तापमान 25 10
एसएच 1 थर्मल विशेषताएं 1 10
EHT सापेक्ष आर्द्रता / तापमान 10
अवरक्त कैमरा सतह के तापमान / वाष्पीकरण 1 1
डिजिटल कैमरा सुखाने के सामने का दृश्य 1 60
Pitot स्थिर ट्यूब पवन वेग 1 10
भार पैमाने संचयी वाष्पीकरण / वाष्पीकरण की दर 1 10

तालिका 1: वर्तमान अध्ययन के प्रयोगात्मक हिस्से में इस्तेमाल किया सेंसर का सारांश।

4. मिट्टी टैंक पैक और प्रयोग के शुरू के लिए तैयार

  1. मिट्टी के साथ टैंक पैकिंग करने से पहले, एक रिसाव परीक्षण के प्रदर्शन से अपनी अखंडता का परीक्षण करें। पानी के साथ टैंक को भरने और संरचना या सेंसर में कोई लीक विकसित किया है कि यह सुनिश्चित करने के लिए 4-6 घंटे के लिए प्रतीक्षा करें।
    1. लीक का विकास, टैंक नाली, यह रातोंरात सूखी हैं और एक ही मीटर का उपयोग कर लीक को ठीकमूल निर्माण के दौरान इस्तेमाल किया arine चिपकने वाला। कोई लीक का विकास, मिट्टी टैंक नाली और नीचे दिए गए चरणों के लिए तैयार करते हैं।
  2. जगह में सेंसर के साथ टैंक की कुल मात्रा का निर्धारण करते हैं। ध्यान से जोड़ा पानी की मात्रा को रिकॉर्ड करने के लिए सुनिश्चित कर रही है, एक स्नातक की उपाधि प्राप्त सिलेंडर का उपयोग कर पानी के साथ टैंक को भरने के। कदम 4.5 में उपयोग के लिए घन सेंटीमीटर दर्ज की कुल मात्रा में कनवर्ट करें।
  3. मिट्टी टैंक पैक करने के लिए सूखी मिट्टी प्राप्त करते हैं। अलग-अलग Smits एट अल में चर्चा की विधियों के अनुसार चयनित मिट्टी की हाइड्रोलिक और तापीय गुणों की विशेषताएँ हैं। 11
  4. सावधानी से मिट्टी और विआयनीकृत पानी का उपयोग कर मिट्टी टैंक गीला पैक।
    1. मिट्टी टैंक गीला पैक करने के लिए, पहली टैंक में पानी की लगभग 5 सेमी डालना। धीरे धीरे 2.5 सेमी गहराई वेतन वृद्धि में, एक स्कूप का उपयोग करते हुए, टैंक में पानी के लिए सूखी मिट्टी जोड़ें। मिट्टी पैकिंग के porosity गणना की जा सकती इसलिए प्रत्येक लिफ्ट के दौरान जोड़ा रेत का वजन रिकॉर्ड।
    2. पूरा होने परप्रत्येक परत की, बार-बार भर में एक समान थोक घनत्व प्राप्त करने के लिए, एक रबर लकड़ी का हथौड़ा, 100-200 बार का उपयोग कर टैंक की दीवारों को टैप करें। दोहन ​​करते हैं, सेंसर और सेंसर तारों के साथ संपर्क से बचें। संवेदनशील सेंसर के नेटवर्क को नुकसान तो नहीं के रूप थरथानेवाला उपकरणों के इस्तेमाल से परहेज किया जाना चाहिए।
  5. प्रत्येक मिट्टी की परत का वजन एक साथ योग, टैंक पैकिंग के पूरा होने पर मिट्टी के कुल द्रव्यमान प्राप्त करने के लिए (चरण 4.4 देखें)। मिट्टी के थोक घनत्व द्वारा कुल द्रव्यमान फूट डालो रेत की मात्रा निर्धारित करने के लिए (जैसे रेत क्वार्ट्ज के थोक घनत्व 2.65 ग्राम / सेमी 3) (वी एस, 3 सेमी)। के अनुसार टैंक में मिट्टी के porosity (η, एम 3/3 मीटर) की गणना:
    2 समीकरण (2)
    जहां (वी टी, एम 3) 4.2 कदम में निर्धारित खाली टैंक की कुल मात्रा है।
    6. <प्रयोग वाष्पीकरण की शुरुआत को रोकने के लिए शुरू करने के लिए तैयार है जब तक टैंक पूरी तरह से पैक किया जाता है एक बार ली>, इस तरह के टैंक से अधिक सरन लपेट के रूप में एक प्लास्टिक कवर रखें।
  6. बदले में वाष्पीकरण की दर की गणना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है जो संचयी पानी की कमी नजर रखने के लिए एक भार पैमाने पर टैंक रखें।
  7. पानी के घनत्व और वाष्पन सतह के पार अनुभागीय क्षेत्र के उत्पाद द्वारा प्रति घंटा वजन घटाने विभाजित करके हर घंटे का वाष्पीकरण की दर की गणना।

5. प्रयोग शुरू और डेटा संग्रह शुरू

  1. सेट-अप पूरा हो जाए, वांछित वातावरण की स्थिति (यानी तापमान, हवा की गति) निर्धारित करते हैं। डेटा संग्रह करने वालों और अन्य डाटा अधिग्रहण प्रणाली सही नमूना अंतराल (जैसे, हर 10 मिनट) पर बदल दिया और सेट कर रहे हैं सुनिश्चित करें।
  2. प्रशंसक और तापमान नियंत्रण प्रणाली शुरू। जलवायु स्थितियों एस की सतह पर प्लास्टिक कवर को हटाने से पहले संतुलित करने की अनुमति देंतेल टैंक। समय के वांछित लंबाई (उदाहरण के लिए, 15 दिन) के लिए प्रयोग चलाएं।

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Representative Results

यहाँ प्रस्तुत प्रयोग का उद्देश्य नंगे मिट्टी से वाष्पीकरण पर हवा की गति के प्रभाव का अध्ययन करने के लिए किया गया था। वर्तमान अध्ययन में इस्तेमाल परीक्षण मिट्टी का मुख्य गुण तालिका 2 में संक्षेप हैं। प्रयोगों की एक श्रृंखला है जिसमें मिट्टी की सतह (यानी, हवा की गति और तापमान) में अलग-अलग सीमा की स्थिति (3 टेबल) लागू किया गया प्रदर्शन किया गया। अलग हवा की गति और तापमान पर चार प्रयोगों का प्रदर्शन किया गया है, यहाँ प्रस्तुत प्रयोगात्मक परिणामों के बहुमत 1.22 मीटर / सेकंड की एक हवा की गति के लिए कर रहे हैं। संचयी वाष्पीकरण डेटा सभी चार प्रयोगों के लिए दिखाया गया है।

पैकिंग शर्तें सूखी थोक घनत्व
(छ सेमी -3) 		एयर एंट्री दबाव
(सेमी एच 2 ओ) 		अवशिष्ट जल सामग्री
(एम 3 एम -3) 		वान Genuchten
मॉडल पैरामीटर *
α (सेमी -1) एन (-)
तंग 1.79 16.1 / 22.5 0.028 0.04 20.53

तालिका 2: इस्तेमाल किया प्रायोगिक परीक्षण मिट्टी का मुख्य गुण।

प्रयोग चलाने # औसत अधिकतम हवा के वेग प्रारंभिक तापमान
मिट्टी की सतह पर 		अंतिम तापमान
मिट्टी की सतह पर
(एम / सेक) (सी)
1 0.55 27 31
2 1.22 26 33
3 3 29 37
4 3.65 33 44.5

तालिका 3: प्रायोगिक पवन वेग लागू होता है।

समय पर निर्भर मिट्टी की सतह पर मापा सापेक्ष नमी और तापमान में 3 चित्र में प्रस्तुत कर रहे हैं। सापेक्ष आर्द्रता से पहले तेजी से 0.35 के एक स्थिर सापेक्ष आर्द्रता मूल्य है, जिसके आगे, अगले चार दिनों में घटते लगभग दो दिनों के लिए चारों ओर 0.80 अपेक्षाकृत स्थिर बनी हुई है प्राप्त की। मिट्टी की सतह के तापमान को स्थिर होने से पहले एक चार दिन की अवधि में वृद्धि की प्रवृत्ति को दर्शाता है। इन प्रवृत्तियों सभी चार प्रयोगों में मनाया गया और में समझाया जा सकता हैमिट्टी सुखाने की शर्तें। समय के साथ उपस्थित कम पानी वाष्प है क्योंकि वहाँ सापेक्ष आर्द्रता वाष्पीकरण की दर में कमी के साथ संयोजन के रूप में कम हो जाती है। क्योंकि प्रक्रिया वाष्पीकरण के उपलब्ध पानी कम हो जाती है (यानी, वाष्पीकरण की दर कम हो जाती है) के रूप में तापमान बढ़ता है अब कोई मिट्टी की सतह ठंडा। पहले तीन दिनों के दौरान, नीचे की ओर हवा के सापेक्ष आर्द्रता की वजह से नदी के ऊपर वाष्पीकरण से उत्पन्न अधिक जल वाष्प की उपस्थिति के लिए नदी के ऊपर हवा की तुलना में अधिक था। इस प्रवृत्ति के कारण मिट्टी की सतह के साथ संपर्क खोने के अपस्ट्रीम सेंसर करने के लिए, बाद में सबसे अधिक संभावना उलट गया था; संवेदक केबलों लचीला कर रहे हैं और कभी-कभी नमी पढ़ने बदल रहा है, मिट्टी की सतह से सेंसर खींच। नीचे की ओर मापा सापेक्ष आर्द्रता टैंक के पहले 21.5 सेमी के साथ वाष्पीकरण की प्रक्रिया को हवा में नमी की मात्रा में वृद्धि हुई है, क्योंकि नदी के ऊपर मापा जाता है कि अधिक से अधिक है।

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चित्रा 3: मिट्टी की सतह पर मापा सापेक्ष आर्द्रता और तापमान (। यह आंकड़ा Davarzani एट अल 5 से संशोधित किया गया है)।

इस प्रयोग में मुक्त प्रवाह हवा के तापमान पहले से वर्णित तापमान नियंत्रण प्रणाली का उपयोग कर 40 डिग्री सेल्सियस के एक मूल्य स्थिर करने के लिए स्थापित किया गया था। मिट्टी की सतह से ऊपर 8.5 सेमी की ऊंचाई पर समय पर निर्भर तापमान और मुक्त प्रवाह में हवा के सापेक्ष आर्द्रता, चित्रा 4 में दिखाया जाता है। तापमान में मनाया प्रतिदिन के उतार चढ़ाव के जवाब में हीटर outputs की परिवर्तनशीलता के कारण होते हैं तापमान नियंत्रण प्रणाली को नियंत्रित करता है कि अवरक्त तापमान संवेदक द्वारा मापा तापमान (2.3 कदम देखें)। एक सेट तापमान मूल्य के लिए अवरक्त तापमान संवेदक की स्थापना करके, अगर वांछित प्रतिदिन के उतार-चढ़ाव से बचा जा सकता है। वायुमंडलीय में अंतरटैंक की लंबाई के साथ तापमान बाष्पीकरणीय ठंडा (चित्रा 4) का परिणाम है।

चित्रा 4
चित्रा 4: सापेक्ष आर्द्रता और तापमान नदी के ऊपर 7.5 सेमी मिट्टी की सतह से ऊपर मापा और टैंक के बहाव (। यह आंकड़ा Davarzani एट अल 5 से संशोधित किया गया है)।

चित्रा 5 ए में, समय निर्भर मिट्टी का तापमान 2.5 सेमी, 7.5 सेमी और मिट्टी की सतह के रूप में अच्छी तरह से परिवेश के तापमान से नीचे 12.5 सेमी की गहराई के लिए दिखाया गया है; सेंसर पहचान के लिए चित्रा 1 देखें। चित्रा 5 ए में देखा, सतह के तापमान और हवा के वेग अधिक से अधिक गहराई में स्थानीय तापमान पर कम प्रभावशाली हैं -। 12.5 सेमी नीचे गहराई में कोई असर नहीं दिखा 5 ब चित्रा वायुसेना के रूप में तापमान से पता चलता है2.5 सेमी की गहराई पर स्थित तीन सेंसरों के लिए समय की गर्मजोशी। मुक्त प्रवाह तापमान हमेशा नीचे की ओर (चित्रा 4) की तुलना में अधिक नदी के ऊपर है इसका कारण यह है नीचे की ओर सेंसर 1. तुलना में एक उच्च तापमान दिखा नदी के ऊपर सेंसर 5 के साथ इस गहराई में सेंसर के लिए तापमान में मामूली अंतर है। बाद में दिखाया जाएगा के रूप में तापमान में मतभेद भी मिट्टी की टंकी में एक विषम संतृप्ति प्रोफ़ाइल में यह परिणाम है।

ए
चित्रा 5A
बी
चित्रा 5 ब
चित्रा 5: समय के एक समारोह के रूप में मापा जाता है मिट्टी का तापमान का विकास (क) खड़ी टैंक और (ख) क्षैतिज 2.5 सेमी की गहराई (कम यह आंकड़ा दिया गया है modifi के बीच मेंDavarzani से एड एट अल।) 5।

चित्रा 6A 2.5, 7.5, 12.5, और 17.5 सेमी की मिट्टी गहराई में समय बनाम समय पर निर्भर संतृप्ति से पता चलता है। 12.5 सेमी से अधिक से अधिक गहराई के लिए, संतृप्ति प्रयोग की अवधि के लिए 100% पर बने रहे; मिट्टी की सतह के करीब हालांकि, संतृप्ति समय के साथ कम किया है। चित्रा 6A में दिखाया गया है संतृप्ति वाष्पीकरण के विभिन्न चरणों से संबंधित हो सकते हैं (यानी मैं स्टेज और स्टेज द्वितीय), वाष्पीकरण की दरों में अंतर से परिभाषित, सुखाने सामने का स्थान है, और प्रमुख परिवहन तंत्र 14। गुरुत्वाकर्षण और चिपचिपा बलों केशिका बलों हावी होने की शुरुआत के रूप में मैं स्टेज वाष्पीकरण के दौरान, सुखाने सामने तेजी से दूर मिट्टी की सतह से retreats। यह 2.5 सेमी की गहराई के लिए इसी मिट्टी की नमी सेंसर की पहली पंक्ति से मिट्टी संतृप्ति में मापा कमी से पहले दिन में मनाया जाता है। 1 दिन, जिस दर पर सुखाने के सामने सह के बाद7.5 सेमी (चित्रा 6A) की गहराई पर स्थित सेंसर 6-10 के लिए संतृप्ति घटता के क्रमिक आकार में दिखाया गया है ntinues धीमा पीछे हटने के लिए। यह वाष्प प्रसार सीमित स्टेज द्वितीय वाष्पीकरण के वाष्पीकरण के संक्रमण के निशान। द्वितीय चरण के प्रारंभिक भाग में अक्सर गिरने दर अवधि 15-17 कहा जाता है। सुखाने के सामने 12.5 सेमी की गहराई तक पहुँच के रूप में अंत में, संतृप्ति घटता बाहर स्तर और बहुत कम परिवर्तन (जैसे, सेंसर 13) दिन 3 से।

ए
चित्रा 6A
बी
चित्रा 6B
चित्रा 6: मापा उपसतह मिट्टी संतृप्ति के समय विकास (क) खड़ी की टंकी के लिए मध्य और (ख) क्षैतिज 2.5 सेमी की गहराई (कम इस figur परई Davarzani एट अल। 5) से संशोधित किया गया है।

चित्रा 6B 2.5 सेमी की लगातार गहराई पर स्थित तीन सेंसरों के लिए समय बनाम संतृप्ति से पता चलता है। संतृप्ति घटता लगभग समान है और इस गहराई में टैंक की पूरी लंबाई भर में लगातार कर रहे हैं। मामूली विषम वितरण हवा सुरंग के ऊपर और नीचे वर्गों के बीच हवा के तापमान का अंतर की वजह से है। नदी के ऊपर तापमान लगातार थे के बाद से वाष्पीकरण ड्राइव जो कुछ डिग्री गरम, वायुमंडलीय मांग, अधिक होगा और इसलिए सुखाने के एक से थोड़ा तेज दर होगी।

चित्रा 7 समय के एक समारोह के रूप में, हवा की गति, 1.22 मीटर / सेकंड का मतलब मूल्य से पता चलता है। हवा की गति में मनाया sinusoidal प्रतिदिन प्रवृत्ति ऐसी बैरोमीटर का दबाव और हवा के घनत्व के रूप में वायुमंडलीय स्थितियों में बदलाव का परिणाम है। हवा की औसत गति मॉडलिंग के प्रयासों में इस्तेमाल किया गया था diur के प्रभाव की वजह सेवायुमंडलीय चर के एनएएल के उतार चढ़ाव वर्तमान अध्ययन का ध्यान केंद्रित नहीं थे। यह तथापि, कि समय पर निर्भर डेटा इस्तेमाल नहीं किया जा सकता है मतलब नहीं है। वाष्पीकरण प्रयोगों की श्रृंखला के भाग के रूप में चार अलग-अलग मतलब पवन वेग से लागू किया गया था; एक सारांश के लिए 3 टेबल देखें। इस अध्ययन में सभी प्रयोगों के लिए गणना की रेनॉल्ड्स संख्या लामिना और संक्रमणकालीन प्रवाह शासनों के भीतर थे। हालांकि, यह अच्छी तरह से सतह अशांति वाष्पीकरण दरों में 16 प्रभावित कर सकते हैं और भविष्य के अध्ययनों में संबोधित किया जाना चाहिए कि पता है।

चित्रा 7
चित्रा 7: समय पर निर्भर 1.22 मीटर / सेकंड का मतलब मूल्य के साथ मिट्टी की सतह के ऊपर हवा की गति - 1 (यह आंकड़ा Davarzani एट अल 5 से संशोधित किया गया है।)।

airflow के प्रभाव मेंसंचयी वाष्पीकरण पर मुफ्त द्रव क्षेत्र (यानी माहौल) 8 चित्रा में दिखाया गया है। संचयी वाष्पीकरण 0.50, 1.20, 3.00 और 3.60 मीटर / सेकंड के चार अलग अलग मुक्त प्रवाह औसत हवा की गति (VW) के लिए साजिश रची है। परिणाम हवा की गति अलग बाष्पीकरणीय चरणों के दौरान संचयी वाष्पीकरण पर एक बहुत महत्वपूर्ण प्रभाव और पानी की कमी की राशि है कि प्रदर्शित करता है। हवा की गति बढ़ रही है, 8 चित्रा में दिखाया गया के रूप में कुल वाष्पीकरण बढ़ जाती है। घटता की ढलानों की तुलना करके, सबसे बड़ा प्रभाव प्रारंभिक वाष्पीकरण की दर पर किया गया था, यहाँ 1 वाष्पीकरण अक्सर उच्च और अपेक्षाकृत स्थिर वाष्पीकरण की दरों में 17 से परिभाषित किया गया है और मुख्य रूप से वायुमंडलीय मांग के बजाय मिट्टी की स्थिति से प्रभावित होता है चरण 1. मंच के रूप में करने के लिए भेजा । हवा की गति आगे 3.6 मीटर / सेकंड के लिए 3 से वृद्धि हुई है, वाष्पीकरण कम हवा की गति में परिवर्तन के लिए मनाया था की तुलना में हवा की गति में वृद्धिशील परिवर्तन पर बहुत कम निर्भरता को दर्शाता है। बढ़ाने सेएक साथ द्वितीय 5 चरण के लिए मैं स्टेज से संक्रमण के समय कम है, जबकि हवा की गति मैं स्टेज वाष्पीकरण की दर में वृद्धि हो जाती है। वाष्पीकरण पर हवा की गति के प्रभाव झरझरा मध्यम द्वारा मुख्य रूप से नियंत्रित किया जाता है, जो स्टेज द्वितीय वाष्पीकरण के लिए कम महत्वपूर्ण है। इस चरण के दौरान, वाष्पीकरण पानी वायुमंडलीय मांग के बजाय प्रसार के माध्यम से मिट्टी की सतह के लिए प्रेषित किया जा सकता है, जिस पर दर से नियंत्रित किया जाता है।

आंकड़ा 8
चित्रा 8: संचयी वाष्पीकरण पर अलग अलग मतलब हवा की गति का प्रभाव (। यह आंकड़ा Davarzani एट अल 5 से संशोधित किया गया है)।

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Discussion

इस प्रोटोकॉल के उद्देश्य गर्म करने के लिए सम्मान और बड़े पैमाने पर स्थानांतरण प्रक्रियाओं के साथ भूमि-वायुमंडलीय बातचीत के अध्ययन के लिए आवश्यक उच्च स्थानिक और लौकिक संकल्प डेटा की पीढ़ी के लिए एक प्रायोगिक उपकरण और संबद्ध प्रक्रियाओं को विकसित करने के लिए किया गया था। प्रयोगात्मक तंत्र उचित मिट्टी और वायुमंडलीय चर (की माप के लिए सेंसर की एक सरणी के साथ outfitted थे, जो दोनों के एक मिट्टी की टंकी और एक छोटे से हवा सुरंग के शामिल वर्णित जैसे, हवा की गति, सापेक्षिक आर्द्रता, मिट्टी और हवा के तापमान और मिट्टी की नमी )। निम्नलिखित इस अध्ययन में प्रस्तुत प्रोटोकॉल का सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से कुछ कर रहे हैं।

टैंक आयाम और सेंसर नियुक्ति विशेष रूप से सेंसर के संबंधित नमूना संस्करणों के लिए लेखांकन, जबकि कार्यरत सेंसर की संख्या को अधिकतम करने के लिए चुने गए हैं। सेंसर की पहली पंक्ति के कारण VO के रूप में परिभाषित प्रत्येक संवेदक का नमूना मात्रा (करने के लिए मिट्टी की सतह से नीचे 2.5 सेमी हैपर्यावरण की स्थिति में एक परिवर्तन) सेंसर रीडिंग को प्रभावित करता है, जो भीतर सेंसर, चारों ओर मिट्टी का lume। सेंसर तारों मिट्टी के भीतर ही नहीं कर रहे हैं इतना है कि परमाणु अप्रसार संधि फिटिंग में रखा सेंसर, मिट्टी टैंक की दीवारों के माध्यम से क्षैतिज स्थापित कर रहे हैं; सभी सेंसर तारों पानी channeling रोकने, टैंक के बाहर हैं। तापमान और मिट्टी की नमी सेंसर के एक बड़े नेटवर्क की स्थापना इनके क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर वितरण ठीक एक स्थानिक संकल्प पर निर्धारित किया जा सकता है।

एक भार पैमाने पर मिट्टी टंकी रखकर संचयी पानी की कमी और संबद्ध वाष्पीकरण की दर से ऊपर वर्णित पानी बड़े पैमाने पर संतुलन दृष्टिकोण का उपयोग निर्धारित किया जा करने के लिए अनुमति देता है। इन मूल्यों को तो इस तरह के संयुक्त गर्मी-नाड़ी और Trautz एट अल में कार्यरत समझदार गर्मी संतुलन पद्धति के रूप में अन्य तरीकों का उपयोग कर प्राप्त वाष्पीकरण दरों की तुलना में किया जा सकता है। 18

appar की हवा सुरंग भागएक नदी के ऊपर और नीचे की ओर मध्यम वर्ग - atus तीन भागों से बना है। नदी के ऊपर अनुभाग यह एक तापमान नियंत्रण प्रणाली की मदद से मध्य भाग में मिट्टी की टंकी पर तैयार की है इससे पहले कि हवा गर्म करने के लिए प्रयोग किया जाता है। हवा सुरंग के मध्य भाग तापमान और सापेक्ष आर्द्रता की माप के लिए सेंसर प्रौद्योगिकी के साथ outfitted है। हवा सुरंग के बहाव के हिस्से को एक Pitot स्थैतिक ट्यूब का उपयोग करते हुए नजर रखी है, जो हवा के वेग को नियंत्रित करने के लिए एक लाइन में वाहिनी प्रशंसक और स्पंज शामिल हैं।

ऊपर वर्णित मिट्टी टैंक-हवा सुरंग तंत्र की प्रयोज्यता वाष्पीकरण की दर पर हवा की गति के प्रभाव का एक प्रयोगात्मक मामले का अध्ययन में प्रदर्शन किया गया। परिणाम हवा की गति बढ़ती जा रही एक बढ़ा वाष्पीकरण की दर को और छोटा स्टेज मैं वाष्पीकरण अवधि की ओर जाता है कि पता चलता है। हालांकि 3 मीटर / सेकंड से परे हवा की गति बढ़ाने, मैं स्टेज वाष्पीकरण पर थोड़ा अतिरिक्त प्रभाव को दर्शाता है। गुण ओ द्वारा मुख्य रूप से शासित स्टेज द्वितीय वाष्पीकरण,झरझरा मध्यम एफ, के स्वतंत्र या केवल थोड़ा हवा की गति से प्रभावित प्रतीत होता है।

इस प्रयोगात्मक प्रोटोकॉल मिट्टी की स्थिति में परिवर्तन (यानी अलग मिट्टी, पैकिंग विन्यास, वनस्पति, और शहरी वातावरण), जलवायु सीमा की स्थिति (तापमान, हवा की गति, वर्षा) या उपसतह शर्तों को शामिल करने के लिए पर्यावरण की स्थिति की एक किस्म (उदाहरण के लिए अलग-अलग पानी के लिए लागू है तालिका स्तर)। वर्णित तंत्र के आयाम और सेंसर लेआउट विभिन्न प्रयोगों की जरूरत है पता करने के लिए संशोधित किया जा सकता है। ऊपर वर्णित पैकिंग प्रक्रिया इसी तरह से इस तरह के अलग-अलग सरंध्रता की स्थिति और मिट्टी विविधता के रूप में विभिन्न पैकिंग विन्यास के लिए खाते में संशोधित किया जा सकता है।

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Disclosures

लेखकों वे कोई प्रतिस्पर्धा वित्तीय हितों की है कि घोषणा।

Acknowledgments

इस शोध अमेरिकी सेना के अनुसंधान कार्यालय पुरस्कार W911NF-04-1-0169, इंजीनियरिंग अनुसंधान और विकास केंद्र (ERDC) और राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन अनुदान कान 1,029,069 द्वारा वित्त पोषित किया गया। अंडर ग्रेजुएट रिसर्च में एक ग्रीष्मकालीन कार्यक्रम खान कोलोराडो स्कूल से अनुदान द्वारा इसके अलावा, इस शोध का समर्थन किया था। लेखकों उनके योगदान के लिए रयान Tolene और पॉल Schulte को शुक्रिया अदा करना चाहते हैं।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
ECH2O EC-5 Soil Moisture Sensor (25) Decagon Devices Inc. Decagon.com 40593 For specifics visit: http://www.decagon.com/products/soils/volumetric-water-content-sensors/ec-5-soil-moisture-small-area-of-influence/. Sampling frequency on 10 minute intervals, accuracy is ±3%, and collect data using the Em50 dataloggers
ECT Soil/Air Temperature Sensor (19) Decagon Devices Inc. Decagon.com 40651 For specifications visit http://www.decagon.com/products/canopy-atmosphere/temperature/ect-air-temperature/. Sampling frequency on 10 min intervals, accuracy is ±0.5 °C, Measure within a temperature of 5 and 40 °C, and collect data using the Em50 dataloggers
EHT Relative Humidity and Temperature Sensor (5) Decagon Devices Inc. Decagon.com N/A Sampling Frequency on 10 min intervals, accuracy is ±3% between 5% and 100% relative humidity, and collect data using Em50 data loggers. For more information visit decagon.com
Em50 Data Logger (10) Decagon Devices Inc. Decagon.com 40800 For specifics visit http://www.decagon.com/products/data-management/data-loggers/em50-digital-analog-data-logger/. ECH2O decagon devices, pulls data from the ECT, EC-5, and EHT sensors, and each data logger has 5 sensor connections and a com port that connects from the logger to USB to computer
Sartorius Weighing Scale (1) Sartorius Corporation 11209-95 Sartorius Model 11209-95, Range = 65 kg, Resolution = ±1 g
Infrared SalamandernCeramic Radiative Heater (1) Mor Electric Heating Assoc., Inc. http://www.morelectricheating.com/ FTE 500-240 5 heaters needed, adjust to get the right ambient/free-flow temperature
2104 Temperature Control System (1) Chromalox 2104 Controls the heaters
 
 
 
 
 
 
Infrared Temperature Sensor Regulator (1) Exergen Corporation N/A Monitors the heaters temperatures
Name Company Catalog Number Comments
Stainless Steel Pitot-Static Tube (1) Dwyer Instruments, Inc. http://www.dwyer-inst.com/ Series 160 For specifics visit http://www.dwyer-inst.com/Product/%20TestEquipment/PitotTubes/Series160. Sensor sampling frequency is every 10 minutes, must be connected to differential pressure transducer and anemometer, and convert the pressure data collected into win velocities using Bernoulli's equation.
1/2 inch Acrylic (1) Colorado Plastics http://www.coloradoplastics.com/ N/A Specific heat of 1,464 J kg-1 K-1, thermal conductivity of 0.2 W m-1 K-1, and a density of 1,150 kg m-3
Galvanized Steel Ducting Material (1) Home Depot N/A Material used to build wind- tunnel, and both round and rectangular ducting were used in construction and connected using square-to-round reducer duct
Variable Speed Controller Connected to an In-Line Duct Fan (1) Suncourt, Inc. http://www.suncourt.com/ VS200 15.3 cm in Diameter Placed in-line with round duct
Galvanized Steel Damper (1) Home Depot N/A Used to control/reduce speeds in the wind tunnel for low velocity data
Accusand #30/40 (1) Unimin Corporation http://www.unimin.com/ N/A This sand is silica sand and is 99.8% quartz, its grain shape is classified as rounded, the uniformity coefficient is approximately 1.2, and the grain density is 2.66 g/cm3.

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Smits, K., Eagen, V., Trautz, A. Exploring the Effects of Atmospheric Forcings on Evaporation: Experimental Integration of the Atmospheric Boundary Layer and Shallow Subsurface. J. Vis. Exp. (100), e52704, doi:10.3791/52704 (2015).

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