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pHの時間変化 [土と水について]

日中の酸素濃度の時間変化によりpHも変化していきます。

植物プラントンによる光合成により酸素が生産されるとともに、水中の二酸化炭素も消費されます。

二酸化炭素が水中に溶け込むと炭酸という酸になります。

水中の二酸化炭素が光合成により使われてしまえば、水はアルカリ性に傾くことになります。

藻類の多い河川では、明け方のpHは7程度でも、天気の良い日中は9程度まで上がることもあります。

ただし、このpHの上昇は一時的なもので、その川の水を容器に入れて、激しく振れば、空気中の二酸化炭素が再び溶け込み、pHは下がります。

これを「RpH」といいます。


水中の酸素濃度の日変化 [土と水について]

川の水などで植物プランクトンが存在すると、日中の光合成により酸素濃度が変化します。

初夏の水温が20℃くらいあれば、水中に溶け込んだ酸素の量は1トンあたり8.7gとなります。

ここの光が差し込むと水温の上昇とともに光合成が活発になり酸素が増え続け10gを超えるようになります。

水中に溶けきれない酸素は泡となって礫の表面などに付きます。

日が落ちると光合成は収まり、魚や水生昆虫、微生物の呼吸により酸素は消費され再び減少します。

このように川や湖の水の中では時間変化があります。

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「川と湖を見る・知る・探る(陸水学会)地人書館」より引用


湖水の動き(再掲) [土と水について]

湖に溜まっている水は、単純なものではありません。

風呂の水を温めると上のほうが先に熱くなるように、湖の水でも同じような変化が起きます。

温かい水は軽くなり上へ行き、冷たい水は重たくなり下へといきます。

ただし、これは水温4℃までの話で、水温4℃を境界に水は軽くなります。

そして0℃になると氷となって、水面に浮かびます。

湖では夏、湖水は照りつける太陽により温められます。

これにより、水面近くは温められ軽くなり、そのまま停滞します。

逆に温められない冷たい深い水は、重くそのまま深層によどみます。

その結果、湖の中では温かく軽い「表層水」と冷たく重い「深層水」が分離します。

その境界付近には、急激に水温が変化する「水温躍層」と呼ばれる層が見られます。

このように、湖水が層にわかれることを「成層」といいます。

秋になり、太陽の光が弱まると表層の水温が下がり始めます。

そして、ついには深水層の温度と変わらなくなります。

こうなると、表面から湖底までゆっくりと循環するようになります。

これを「循環期」とよびます。

冬になってさらに水温が下がり水温が4℃以下になると冷たい水は表面に溜まり、湖底には4℃の重たい水が溜まることになります。

この場合は、夏と逆の「逆成層」が形成されます。

夏:上層が暖かくて(4℃以上)で、下層の方が冷たい(4℃程度)
冬:上層が冷たい(4℃以下)で、下層の方が暖かい(4℃程度)

そして、春になるとまた水面が温められて4℃近くになると、湖水全体が再び混ざる「循環期」となります。

このように1年を通じて湖の中で水は動いており、湖の生息する生物たちに大きな影響を与えています。

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「川と湖を見る・知る・探る(陸水学会)地人書館」より引用



地下水位観測孔設置 [土と水について]

小型貫入試験機PENNYを利用して地下水観測孔を設置しました。

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塩ビパイプVP30を5m程度の深さまで打設することができるようになりました。

すでに数回設置を行ってきていますので、それなりのノウハウもつかみました。

今回の作業でほぼ確立できたと思います。

新しく準備した資材です。

まずは、先端コーンです。

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VP30よりも外径をひとまわり大きくしてあります。

打撃部分にも鉄製のソケットを製作してもらいました。

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これで打撃による塩ビパイプの割れがほぼなくなりました。

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N値10回程度までの緩い地盤であれば、VP30の地下水位観測孔を設置することができます。

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地下水位の測定は、季節的な変動(豊水期や渇水期など)や降雨時の一時的な上昇などを把握するために、センサーなどによる連続観測が望まれます。

VP30の塩ビパイプであれば内径30mmありますので、たいていのセンサーが設置できると思います。

PENNYであれば斜面や少々足場の悪いところでも機材さえ運べれば大丈夫なので、いろいろ応用できると思います。



PENNY機材一式 [土と水について]

小型動的貫入試験機PENNYの機材一式です。

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なかなかきちんと並べて写真を撮る機会がなかったのですが、ちょうどタイミングよく撮れました。

こうしてみると、コンパクトな機材だということがよくわかります。

一番重たいものは、30kgのモンケン(重り)です。

あと、油圧用のエンジンも結構な重量です。

とてもシンプルな構造なので、現場に合わせていろいろ工夫したくなります。


先端部分は、捨てコーンとなっています。

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このため試験孔ごとに1個消費します。

まだ在庫はありますが、そのうち補充する必要があります。

以上、PENNY機材一式でした。

つぎはどこでやることになるでしょうかね?

小型動的貫入試験PENNY [土と水について]

久しぶりに小型動的貫入試験機PENNYの出番です。

今回は、山の中での調査です。

山の中の調査でもPENNYであれば、機材をばらして運ぶことができます。

斜面上でも足場を工夫すれば、大丈夫。

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使い勝手の良い試験機です。

運搬するのは人力なので、そこはちょっと大変ですが・・・


土壌水分計設置 [土と水について]

土壌水分計の設置を行いました。

地表面から90cmのところに土壌水分センサーを設置し、降雨との関連を調べます。

やっぱり穴を掘る作業が一番しんどいです。

センサーを設置する面をきれいにして、横向きに差し込みます。

あとは埋め戻して完了。

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1時間ピッチで土壌水分を記録していきます。

使った土壌水分センサーはDelta-T社の「SM300」

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以前にも使っていたのですが、2年ほどで故障した経緯があります。

今回は念入りに隙間部分をテープで補強しておきました。


ハゲ山の名残り [土と水について]

生態水文学研究所赤津研究林内にあるハゲ山の名残りです。

もともとこの付近の山は、100年ちょっと前までは薪炭林としてほぼ皆伐されつくしていました。

いわゆる「ハゲ山」状態でした。

その後、植生が回復しようやく現在の森になっている状態です。

研究林の山道を登って行き尾根付近まで来ると、その名残りを見ることができます。

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昔は、見渡す限りこのハゲ山が続いていたんだと思います。

ハゲ山の状態では雨がふるたびに表面土砂が洗い流されて、下流にどんどんながれていったことも容易に想像できます。

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表面が洗い流されてマツの根が浮き上がっていました。

それでもマツが生え始めて、徐々に植生が定着していた様子が伺えます。

よくぞここまで回復したものだと感心するとともに、よくぞここまで切り尽くしたなとも思います。


土壌浸透能 [土と水について]

陸水サマースクールで実習した土壌の浸透能実験です。

人為的に雨を降らせて土に水がどの程度浸透するかを確認します。

雨を降らせると言っても、簡単ではありませんから、ここでは100円ショップのグッズを使って簡易的な装置を使いました。

地面に円筒管を差し込んで、水を流し込みその水位低下を確認する方法もあるのですが、この方法だと雨粒が地面を叩きつける条件が考慮されないため、現実的ではないと言われています。

100円ショップで集めた資材で、簡易的な人工降雨を発生させて、いろいろな場所で実験してみました。

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手入れのされていない荒廃人工林と最近手入れされた人工林の2箇所を対象としました。

やはり、荒廃した人工林では下草も生えておらず、土壌がむき出しになっており、実験開始後からすぐに水たまりが発生していました。

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結果は想像していたとおりなのですが、実際の現象を見ることができて良かったです。





リタートラップ [土と水について]

生態水文学研究所赤津研究林の中では、植生の調査も進められています。

その一環の調査でリタートラップが設置され、観測が行われています。

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森のなかに、虫カゴのような網を上向きにセットしておき、そこに入ってくる落ち葉や種を回収しています。

ここまでは良いのですが、大変なのはこの回収したモノたちの選別です。

今回はその選別まで体験してきました。

回収してきたサンプル乾燥させて、落ち葉、枝、種、その他などに分類していきます。

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ピンセットを駆使してひたすら手作業です。

選別したサンプルの重量を計測し、毎回どの種類がどれだけの量を回収できたかを記録していきます。

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この大変な作業を毎月継続しているそうです。

現在では10年近くデータが集まってきており、いろいろな傾向が見え始めてきているとのことです。

自然環境の調査は、長い期間を継続しないといけないことがよくわかります。


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