Hidrológiai Közlöny 1973 (53. évfolyam)

2. szám - Berke Barnabás–Papp Béla: A Duna–Tisza közi homoktalajokon nunkleáris talajnedvesség-mérő berendezéssel szerzett tapasztalatok

Hidrológiai Közlöny 1973. 3. sz. 85 A Duna—Tisza közi homoktalajokon, nukleáris talaj nedvesség mérő berendezéssel szerzett tapasztalatok BEHEB BARNABÁS* — PAPP BÉLA* Leopold [4] szerint a talaj nedvességtartalmának tekinthető víz a Föld vízkészletének csupán 0,005 százaléka, azonban jelentősége miatt napjainkban egyre nagyobb figyelmet fordítanak vizsgálatára. A talaj nedvességtartalmának, a nedvesség változásainak ismerete mind elméleti, mind gyakorlati kérdések megoldása során különösen fontos. Elegendő talán, ha — a víz cirkulációja mellett — az árvízvédekezés, az öntözés vagy a belvízvédekezés során felmerülő feladatokra emlékeztetünk. A Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet Komlósi Imre kísérleti telepén már közel 20 esztendeje rendszeresen mérik a hidrológiai, hidrometeorológiai paramétereket. Különös gondot fordítanak a talajvíz szintje feletti talajréteg nedvességtartalmának vizsgálatára, mivel ezek az adatok nélkülözhetetlenek más — akár elméleti, akár gyakorlati — kérdések megoldásához. A kísérleti telep területén, a szárítószekrényes eljárással végzett mérések adatainak értelmezése során mind sűrűbben jelentkeztek a hagyományos módszer korlátai. A mintavételhez, szárításhoz ós ismételt mérlegelésekhez szükséges sok idő korlátozta a mérések számát, a talaj természetes szerkezetének megbontása pedig lehetetlenné teszi a mérések megismétlését. Több, ,,in situ" mérés végrehajtására kidolgozott eljárás tanulmányozása után megállapítottuk, liogy céljainkra a nukleáris módszer a legalkalmasabb [11]. Mivel igényeinknek megfelelő műszer a hazai kereskedelemben nem volt beszerezhető, a saját fejlesztés mellett döntöttünk. A neutronos eljárás elvi alapjai Mint ismeretes, a neutronos nedvesség mérés azon alapul, hogy a vizsgálandó anyagba helyezett neutronforrásból kilépő gyors neutronok az anyagban levő hidrogénatomok magjaival ütközve elveszítik energiájuk bizonyos hányadát, s 18—20 ütközés után termikus energia-nívóra fékeződnek. A hidrogénatom magja minden más atom magjánál sokszorosan nagyobb hatásfokkal fékezi a gyors neutronokat. A talajban levő hidrogénatomok száma általában a nedvességtartalom függvénye. A gyors-neutron forrás környezetében lassú neutronokból álló „felhő" alakul ki, amelynek sűrűsége arányos a talaj nedvességtartalmával. A neutronforrás mellé helyezett, lassú neutronokra érzékeny detektor által észlelt beütésszám így a környező talaj nedvességtartalmára jellemző. A műszer felépítése A műszer kialakítása során legnagyobb figyelmet a szondára kellett fordítanunk. Korábbi vizsgálatok eredményei [8, 6, 2] már megmutatták a neutronforrás-detektor távolság helyes megválasztásának fontosságát. A kérdés részletes fizikai magyarázata nélkül is könnyen belátható, hogy a méréshatárt és az optimális mérési érzékenységet döntő mértékben a mérési geometria határozza meg. A termikus neutronok száma a forrástól mért távolság függvényében * Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, Budapest. változik. A forrás közelében a lassú neutronok száma bizonyos távolságig növekszik, mivel a termikus szintre való lefékeződéshez a neutronnak meg kell tennie bizonyos utat. A távolság növeke1. ábra. Mérések az optimális geometria meghatározására. Az I/I

0 és a nedvességtartalom kapcsolata különböző d forrás-detektor távolságok esetén Abb. 1. Messungen zur Bestimmung der optimalen Geometrie. Beziehung des ///„ und der Feuchtigkeit im Falle von verschiedenen Quellen-Detektor-Entfernungen d 2. ábra. A nukleáris talajnedvesség mérő berendezés elektronikájának tömbvázlata Szonda: Pm — fotomultiplier; A — egységnyi erősitésfi impedancia transzformátor. Elektronikus indikáló egység: D — amplitúdódiszkriminátor; M — monostabil multivibrátor: Rm — ratemeter; Pl — a diszkriminációs szint potenciométere; P2 — potenciométer a hitelesítéshez; St — stabilizátor; Ak — Nikkel-kadmium akkumulátor; Hst — nagyfeszültségű stabilizátor; Bo — blockingoszcillátor; G — galvanométer. \ Abb. 2. Blockschema der Elektronik der nuklearen Bodenfeuchtigkeits-Messeinrichtung Sonde; Pm — Photomultiplier; A — Impedanz Transformator mit einheitlicher Verstärkung. Elektronische Indiziereinheit; D — Amplituden-Diskriminator; M — Monostabil-Multivibrator; Rm — Ratemeter; PI — Potentiometer des Diskriminationsniveaus; P2 — Potentiometer zur Eichung; St — Stabilisator; Ah — Nickel-Kadmium Akkumulator; Hst — Hochspannungs-Stabilisator; Bo — Blockingoszillator; O — Galvanometer