Metsämaan kantavuus ja kulkukelpoisuus: Maan fysikaaliset ominaisuudet

Samankaltaiset tiedostot
Metsämaan fysikaalisten ominaisuuksien ja olosuhteiden mittaamisen perusteet

Hienojakoisten metsämaiden maamuokkaus Juha Heiskanen Mhy Loimijoki, Loimaa 1.11.

Hydrologia. Maanpinnan alaisten vesien jako

Maaston ja tiestön kantavuuden ennustaminen. Jori Uusitalo Jari Ala-ilomäki Harri Lindeman Tomi Kaakkurivaara Nuutti Vuorimies Pauli Kolisoja

METSÄMAAN HIILEN VIRRAT VEDEN MUKANA

Kosteusmittausten haasteet

Metsänhoidon perusteet

Kasvupaikkatekijät ja metsätyypit

Eloperäisen maan fysikaaliset ominaisuudet

Turvemaan pintakerroksen lujuuden mittalaite piikkisiipikaira. Jari Ala Ilomäki

Mitä on huomioitava kaasupäästöjen virtausmittauksissa


GEO. Niemenkatu 73 Puhelin LAHTI

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

Peltokuivatuksen tarve

Tfy Fysiikka IIB Mallivastaukset

LIITE: Kerrosrakenteiden tiivistystyön ja tiiviydentarkkailun menetelmät

Hydrologia. Pohjaveden esiintyminen ja käyttö

Työ nro RAKENNETTAVUUSSELVITYS MULTISILLAN PÄIVÄKOTI TERÄVÄNKATU MULTISILTA, TAMPERE

Maarakentaminen, maa-ainekset

KARTOITUSRAPORTTI. Rälssitie VANTAA 567/

KARTOITUSRAPORTTI. Asematie Vantaa 1710/

1. Maalajin määritys maastossa

Ohje Suodatinkankaiden vaatimukset esitetään luvussa Viitteet Suodatinkankaat, InfraRYL osa 1.

Työssä määritetään luokkahuoneen huoneilman vesihöyryn osapaine, osatiheys, huoneessa olevan vesihöyryn massa, absoluuttinen kosteus ja kastepiste.

Kosteusmittausyksiköt

Mikä on kationinvaihtokapasiteetti? Iina Haikarainen ProAgria Etelä-Savo Ravinnepiian Kevätinfo

Maan rakenne osana perunamaan tuottavuutta ja ympäristönhoitoa

POHJANVAHVISTUSPÄIVÄ 2016 PÄÄKAUPUNKISEUDUN ENERGIANTUOTANNON TUHKIEN KORROOSIOVAIKUTUS

KIRKKORANTA KERIMÄKI ALUEEN MAAPERÄKUVAUS JA RAKENNETTAVUUS

PIENTAAJUISET SÄHKÖ- JA MAGNEETTIKENTÄT HARJOITUSTEHTÄVÄ 1. Pallomaisen solun relaksaatiotaajuus 1 + 1

Puun termiset aineominaisuudet pyrolyysissa

6. MAAPERÄN VUOKSI SELLAISENAAN RAKENTAMISEEN SOVELTUMATTOMAT ALUEET KAAKKOIS-PIRKANMAAN SEUTUKUNNAN ALUEELLA Yleistä etoa maaperästä

KEVYTSORAN MATERIAALIOMINAISUUDET 06/05/2019

Heinän ja säilörehun kosteusmittari

(b) Tunnista a-kohdassa saadusta riippuvuudesta virtausmekaniikassa yleisesti käytössä olevat dimensiottomat parametrit.

Metsätalouden vesiensuojelu

KOSTEUSMITTAUSRAPORTTI

PYP I / TEEMA 4 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

RAPORTTI TOMMILANKATU 24, TURKU TUOMAS KONSALA A-KIINTEISTÖCONTROL OY MARKULANTIE TURKU

Paineanturi nesteitä ja kaasuja varten

Geotermisen energian hyödyntäminen peruskallioalueilla - Kallioperän rakoilun ja vedenjohtavuuden merkitys

Fysikaaliset ja mekaaniset menetelmät kiinteille biopolttoaineille

Kuva 1. Ohmin lain kytkentäkaavio. DC; 0 6 V.

Mittausasema peltoolosuhteiden

PYP I / TEEMA 8 MITTAUKSET JA MITATTAVUUS

Ilman suhteellinen kosteus saadaan, kun ilmassa olevan vesihöyryn osapaine jaetaan samaa lämpötilaa vastaavalla kylläisen vesihöyryn paineella:

Fluidi virtaa vaakasuoran pinnan yli. Pinnan lähelle muodostuvan rajakerroksen nopeusjakaumaa voidaan approksimoida funktiolla

Viikkoharjoitus 2: Hydrologinen kierto

Hydrologia. Routa routiminen

Salaojituksen suunnittelu ja toteutus irlantilaisittain: Osa 2 Kuoppatesti ja vedenläpäisykyvyn määritys

MAANMUOKKAUSMENETELMÄT VESIENSUOJELU JA YMPÄRISTÖNHOITO

Virhearviointi. Fysiikassa on tärkeää tietää tulosten tarkkuus.

Datalehti. Nivocap Kapasitiivinen pinnankorkeuden mittalaite. CHR-200 CAF-110 CTR-300 CFR-100 CTK-200

FYSA220/1 (FYS222/1) HALLIN ILMIÖ

Kone- ja rakentamistekniikan laboratoriotyöt KON-C3004. Koesuunnitelma: Paineen mittaus venymäliuskojen avulla. Ryhmä C

Maaperäkarttojen vertailu - Helsinki, Espoo, Vantaa, GTK

Talvikunnossapidon laadun seuranta

PERUSTUSRATKAISUT. Leca sora. ryömintätilassa / korvaa esitteen 3-12 /

PHYS-A3121 Termodynamiikka (ENG1) (5 op)

Hyvä maanmuokkaus onnistuneen koneistutuksen edellytys

Maaluokka. Kasvupaikkatyyppi km 2

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY NAB LABS OY


Todentaminen - tausta

Käyttämällä annettua kokoonpuristuvuuden määritelmää V V. = κv P P = P 0 = P. (b) Lämpölaajenemisesta johtuva säiliön tilavuuden muutos on

Verkkodatalehti FFUC25-1G1IO FFU VIRTAUSANTURIT

Ojaväli ja ympärysaine

ENSIRAPORTTI/MITTAUSRAPORTTI

Reijo Manninen, fysiikan lehtori. Tampereen Ammattikorkeakoulu. Insinöörikoulutuksen foorumi 2010 Hämeenlinna

SENAATTI-KIINTEISTÖT LAHDEN VARIKKO RAKENNETTAVUUSSEL- VITYS

Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa.

Kuivatuksen aiheuttamien riskien arviointi happamoitumiselle turvetuotantoalueilla. Peter Österholm Geologi & mineralogi Åbo Akademi

NURMIJÄRVEN KUNTA KLAUKKALA, LINTU- METSÄN ALUE RAKENNETTAVUUS- SELVITYS

Kiviaines Vaatimus Suodatinkerroksessa käytetään hiekkaa, jonka rakeisuus on kuvan 22342:K1 mukainen.

Miten vedet pois pellolta ja juurille happea? Miten pienentää maan tiivistymisriskejä?

Elinkaaritehokas päällyste - Tyhjätila Tulosseminaari Ari Hartikainen

Happamien sulfaattimaiden tunnistus

18145 Vaahtolasimurskepenkereet ja -rakenteet

RAKENNEKOSTEUSMITTAUSRAPORTTI Työnumero:

Kuivauksen fysiikkaa. Hannu Sarkkinen

MITTAUSPÖYTÄKIRJA. Oy Grana Finland Ab: Keittiöhanan Aphis APK/PK akustiset mittaukset

PERINTEISELLÄ SAVILAASTILLA LUOT NÄYTTÄVIÄ, TERVEELLISTÄ ASUMISTA EDISTÄVIÄ SISÄPINTOJA. NYT MYÖS SÄVYTETTYNÄ.

Kuivausprosessin optimointi pellettituotannossa

Termodynamiikan suureita ja vähän muutakin mikko rahikka

ELEC C4210 SÄHKÖTEKNIIKKA JA ELEKTRONIIKKA

TuhkaTie - hankkeen tuloksia

KÄYTTÖTURVALLISUUSTIEDOTE Asetuksen (EY) N:o 1907/2006 mukaisesti

Paalutyypin vaihto projektissa 10/12/2012

Mittaustekniikka (3 op)

Raportti. Yhteystiedot: Isännöitsijä Jyri Nieminen p Tarkastaja/pvm: Janne Mikkonen p /

Metsänuudistaminen. Suolahti Metsäneuvoja Tarja Salonen

Maa- ja tienrakennustuotteet

Lämpötilan ja valssausvoiman tilastollinen mallintaminen levyvalssauksessa

MITTAUSPÖYTÄKIRJA. DirAir Oy: Ikkunarakoventtiilien virtaustekniset ominaisuudet. Työ

Shrödingerin yhtälön johto

REAKTIOT JA ENERGIA, KE3. Kaasut

Esim: Mikä on tarvittava sylinterin halkaisija, jolla voidaan kannattaa 10 KN kuorma (F), kun käytettävissä on 100 bar paine (p).

Sentinel House Instituutin testi Epatherm kalsium-silikaattilevyjen puhtaudesta.

Mittapöytäkirja Työnumero:

Transkriptio:

Metsämaan kantavuus ja kulkukelpoisuus: Maan fysikaaliset ominaisuudet Juha Heiskanen juha.heiskanen@luke.fi www.luke.fi/henkilosto/juha.heiskanen Meolo-workshop, Luke, Vantaa 13.9.2016

Taustaa Maan kantavuus kuvaa kykyä vastustaa pystysuoraa kuormitusta sekä maan muodonmuutosominaisuuksia. Kantokyky tarkoittaa maan murtokuormaa. Kantavuuteen vaikuttavat maan mekaaniset ominaisuudet (lujuustekijät), joita taas määrittävät fysikaaliset tekijät kuten tiheys, maalaji, vedenpidätyskyky ja -johtavuus (ominaisuustekijöitä) sekä erityisesti vesipitoisuus ja lämpötila (routa) (olosuhdetekijöitä). Maalaji Kosteus Kantavuus, kpa Turve 20 Hiekka Kuiva 200 Hiekka Märkä 400 Hieno sora 500 Karkea sora 200-600 Pehmeä savi Märkä 100 Savi Kostea 200 savi Kuivahko 400 Lumipolanne 900 Ragot 1976 (from Saarilahti 1991) 2/11

Maan oloja mitataan maastossa kuten vesipitoisuutta ja lpt:a Myös ominaisuustekijöitä (mekaanisia ja fysikaalisia) voidaan mitata maastossa, mutta yleensä fysikaalisten ominaisuustekijöiden mittaus vakioituu parhaiten laboratoriossa Decagon EC-5 anturi ja ECH2O- Check käsimittari (tai 5- kanavainen loggeri Em5b) mittaavat maan dielektrisyyttä sähkömagneettisen kentän kapasitanssin perusteella Delta-T Devices:in ThetaProbe mittaa seisovan aallon periaatteella sähkökentän impedanssia / kapasitanssia Delta-T Devices WET sensor + HH2 käsimittari (vesipitoisuus ja sähkönjohtavuus) 3/11 ProCheck mittari ja 5TE-anturi (vesipitoisuus ja sähkönjohtavuus)

Maanäytteenotto fysikaalisiin laboratoriomittauksiin Irtonäyte Maan koostumus -maalaji, maannos -maan orgaanisen aineen määrä ja laatu -ominaispinta-ala Häiriintymätön (lieriö)näyte! Maan huokoisuus -rakenne, kokonaishuokostila ja huokoskokojakauma -ilmalla täyttynyt huokostila -kaasujen diffuntoitumisnopeus Maan hydrauliset ominaisuudet -vedenpidätyskyky -vedenjohtavuus Maan termiset ominaisuudet -lämmönjohtavuus -lämmönvarastoimiskyky 4/11

Vedenpidätyskyvyn määritys laboratoriossa 1 bar painelevy Vedenpidätyskyky kuvaa vesipitoisuuden (til.%) ja veden pidätysvoiman (matriisipotentiaali, kpa) suhdetta yleensä kuivumisen suunnassa. Tämä suhde riippuu maan huokoskokojakaumasta, johon puolestaan vaikuttavat maan tiheys, huokostila, org.aines ja raekoko. Painelevylaitteisto (SoilMoisture Inc. ja Luke Su), lieriöt k 60, Ø 58 mm => 158 cm 3 15 bar painelevy 5/11

Vedenjohtavuuden määritys laboratoriossa Vedenjohtavuus kuvaa materiaalin läpi pinta-alayksikköä kohti painegradientissa virtaavan veden määrää aikayksikössä [m/s]. Kyllästysvedenjohtavuus Ks tai Ksat määräytyy maaperän läpäisevyyden k, virtaavan nesteen tiheyden ρ ja nesteen dynaamisen viskositeetin µ funktiona. Maaperän läpäisevyys k [m2] on riippumaton nesteen ominaisuuksista. Ks riippuu maan huokostilasta, huokoskokojakaumasta ja virtaamamatkan geometriasta/mutkaisuudesta. Ks voidaan mitata myös maastooloissa (auger hole, infiltrometrit). Kyllästymätön vedenjohtavuus Ku tai Kunsat mitataan maan matriisipotentiaalin suhteen kuten vedenpidätyskyky. Esim. karkeassa maassa Ku on alhainen (Ks suuri), mutta hienojakoisessa maassa yleensä korkeampi (Ks alempi). Ks-mittausperiaate vakiopainevalutuksella (lieriö 158 cm 3 ) Tensiometriaan ja haihduntaan perustuva kyllästymättömän maan vedenjohtavuuden (Ku) ja vesipitoisuuden mittalaite (UGT GmbH, lieriöt 250 cm 3 ) 6/11

Kyllästystila Kyllästystila Esimerkki näytteen vedenpidätyskyvystä (kahdella eri menetelmällä) ja vedenjohtavuudesta (Ku) kuivumisen funktiona. 7/11

Sat. hydraulic conductivity, cm/min 0.30 0.25 lieriö 139 lieriö 140 0.20 0.15 y = 0.551x -0.206 R² = 0.9304 0.10 0.05 0.00 y = 0.302084x -0.352726 R² = 0.956533 0 1000 2000 3000 4000 Time, min Yllä esimerkki Ks-mittauksen tasaantumisesta vakiopainevalutuksessa. Mittaus on herkkä eri tekijöille ja vaatii riittävästi toistoja. Oikealla suuntaa-antavia kyllästysvedenjohtavuuden (Ks) arvoja eri maalajeille. 8/11

Käytettävissä olevia maaperän ved.pid.aineistoja in situ Kohteet Otosv. Vastuututkija(t) θ(ψ) Ksat K(ψ) Raekoko θ ψ Lieriöitä Hyytiälä 1985 Heiskanen Juha On Ei Ei On Ei On 116 Hyytiälä 1987-88 Jauhiainen Mikko On?? On?? 360 Hyytiälä 1995-96 Ilvesniemi Hannu On Ei Ei Ei Ei Ei 131 Hyytiälä 1995-97 Ilvesniemi Hannu On????? 189 VMI BioSoil 2006-07 Tamminen, Ilvesniemi, Heiskanen On Ei Ei On On? 379 FutMon 2009-10 Derome, Lindroos, Heiskanen On Ei Ei?? Ei 65 VMI 2011 Ilvesniemi, Heiskanen On Ei Osin On/VMI? Osin Ei 36 VMI 2012 Ilvesniemi, Heiskanen On Ei Osin On/VMI? Osin Ei 106 VMI 2013 Ilvesniemi, Heiskanen On Ei Osin On/VMI? Osin Ei 103 VMI 2014 Ilvesniemi, Heiskanen On Ei Osin On/VMI? Ei Ei 95 VMI 2015 Ilvesniemi, Heiskanen On Ei Osin On/VMI? Ei Ei 108 Loimaa 2013 Heiskanen, Saksa On Ei Ei On Ei Ei 30 M&V-ohjelma 2013-15 Hökkä, Heiskanen On On Osin Ei Ei Ei 92 1 810 9/11

Water content, vol.% 100 90 80 Turve, 0-10 cm, Lettosuo1 Turve, 30-40 cm, Lettosuo2 Humuspinta, VMI 1-01, P-Suomi Pohjamaa, VMI 1-3-14, P-Suomi SHs, 2-10 cm, Loimaa 70 60 50 40 30 20 Esimerkki: Vedenpidätyskyky eroaa kerroksittain ja maalajeittain suo- ja kivennäismailla 10 0 0.001 0.01 0.1 1 10 100 1000 10000 Matric potential, - kpa 10/11

WC at -10 kpa, vol.% Total porosity, vol.% Total porosity, vol.% 80 70 60 50 80 70 60 50 40 30 20 10 0 60 50 40 30 All layers y = -0.1575x 2 + 3.8469x + 40.715 R² = 0.5778 0 5 10 15 20 LOI, mass.% y = 8.6535ln(x) + 10.289 R² = 0.6044 40 30 20 10 0 Kerros1 Kerros2 Kerros3 Bhor 0 5 10 15 20 LOI, mass.% Esimerkki: Huokostilaa ja kenttäkapasiteetin vesipitoisuutta selittäviä regressioita (BioSoil aineisto 2006-7) 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 LOI+Clay, mass.% 11/11

Kiitos! 12 Teppo Tutkija 12.10.2016