Application of the electrical impedance spectrometry for monitoring water flow in unsaturated soil

Tymoteusz Adam Zydroń , Andrzej Gruchot , Jana Pařílková, , Zachoval Zbyněk

Abstract

Aim of paper The aim of research was to determine the sensitivity of the impedance spectrometry method (EIS) to changes in electrical resistance of soil caused by water infiltration. Materials and methods Two types of mineral soil were considered in the research: fine sand and coarse silty sand. The research was to determine basic geotechnical properties of both soils (filtration coefficient, soil-water characteristic curve) and water infiltration tests in a vertical soil column. These tests included measuring changes in electrical resistance of soil medium, which were compared with observations of the location of the wetting front and numerical calculations of water flow through the soil. Infiltration tests were run for three soil samples. The first was a sample of medium sand, the second - coarse silty sand, and the third - medium sand in the lower part and coarse silty sand in the upper part. Results and conclusions The results of tests of electrical resistance of soils subjected to infiltration process in vertical column confirmed the significant impact of water in soil medium on its electrical conductivity. It has been shown that a change in soil moisture from an air-dry state to full saturation leads to a reduction of soil resistance by almost three orders of magnitude.
Author Tymoteusz Adam Zydroń (FoEEaLS / DoHEaG)
Tymoteusz Adam Zydroń,,
- Department of Hydraulic Engineering and Geotechnics
, Andrzej Gruchot (FoEEaLS / DoHEaG)
Andrzej Gruchot,,
- Department of Hydraulic Engineering and Geotechnics
, Jana Pařílková,
Jana Pařílková,,,
-
, Zachoval Zbyněk
Zachoval Zbyněk,,
-
Other language title versionsZastosowanie metody spektrometrii impedancyjnej do monitorowania przepływu wody w gruncie nienasyconym
Journal seriesActa Scientiarum Polonorum Formatio Circumiectus, [Acta Scientiarum Polonorum Formatio Circumiectus], ISSN 1644-0765, (N/A 20 pkt)
Issue year2019
Vol18
No2
Pages93-108
Publication size in sheets0.75
Article number8
Keywords in Polishinfiltracja, grunt, spektrometria impendacyjna
Keywords in Englishinfiltration, soil, electrical impedance spectrometry
Abstract in PolishCel pracy Celem badań było określenie wrażliwości metody spektrometrii impedancyjnej (EIS) na zmiany oporności elektrycznej ośrodka gruntowego wywołane infiltracyjnym przepływem wody. Materiał i metody Badania przeprowadzono dla dwóch gruntów mineralnych – niespoistego – piasku drobnego i spoistego – piasku grubego pylastego. Zakres badań obejmował określenie podstawowych właściwości geotechnicznych obydwu gruntów (współczynnik filtracji, charakterystykę retencyjną) oraz badania infiltracji wody w pionowej kolumnie gruntowej. Badania te obejmowały pomiary zmian oporności elektrycznej ośrodka gruntowego, które porównano z obserwaScjami położenia fronu zwilżenia oraz z obliczeniami numerycznymi przepływu wody przez grunt. Badania infiltracji przeprowadzono dla trzech próbek gruntu. W pierwszym przypadku była to próbka piasku średniego, drugą próbkę stanowił piasek gruby pylasty, a w przypadku trzeciej próbki, dolną jej część stanowił piasek średni, a górną piasek gruby pylasty. Wyniki i wnioski Wyniki przeprowadzonych badań rezystancji elektrycznej gruntów poddanych procesowi infiltracji w pionowej kolumnie potwierdziły istotny wpływ obecności wody w ośrodku gruntowym na jego przewodność elektryczną. Wykazano, że zmiana wilgotności gruntu od stanu powietrznie-suchego do pełnego nasycenia powoduje redukcję rezystancji gruntu o prawie trzy rzędy wielkości. Wyniki badań wykazały stosunkowo dobrą zbieżność pomiędzy obserwowanym położeniem frontu zwilżenia, a zmierzonymi wartościami rezystancji gruntu potwierdzając tym samym przydatność testowanej metody pomiarowej dla potrzeb monitoringu obiegu wody w ośrodku gruntowym.
DOIDOI:10.15576/ASP.FC/2018.18.2.93
URL http://acta.urk.edu.pl/pdf-109516-41716?filename=ZASTOSOWANIE%20METODY.pdf
Languageen angielski
File
Application of the electrical impedance spectrometry for monitoring water flow in unsaturated soil 3,27 MB
Score (nominal)20
Score sourcejournalList
Publication indicators WoS Citations = 0
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back
Confirmation
Are you sure?