Entnahmetechnologien

Lysimeter-Entnahmetechnologien

Patent-No.: 10 048 089; 10 2005 062 896; EP 07 712 322 - für mineralische Böden
Patent-No.: 10 353 485; 10 2011 006374 für organische - Böden und Moore

 

Mit der einzigartigen, von UGT entwickelten und patentierten Entnahmetechnologie für mineralische Böden können Bodensäulen mit hoher Präzision und ungestörter Bodenstruktur ohne Einsatz schwerer Technik gewonnen werden.


Die Stechvorrichtung gewährleistet eine lotrechte Führung des Lysimetergefäßes bis zur Entnahmetiefe des Boden-Monolithen und schneidet mit Hilfe einer Fräsvorrichtung, die konzentrisch um das Lysimetergefäß geführt wird, die Kontur des Bodenmonolithen vor. Durch die stirnseitig an das Lysimetergefäß angebrachte Umlaufschneide wird die Endkontur des zu gewinnenden Bodenmonolithen ausgebildet. Das Lysimetergefäß nimmt dabei formgetreu die Bodensäule in sich auf. Durch die Reduzierung der Mantelreibung infolge des Fräsvorgangs werden nur geringe axiale Kräfte zum Stechen der Lysimeter benötigt, der Bodenmonolith wird bei der Gewinnung daher nicht deformiert und behält so seine natürliche Struktur. Zur Qualitätssicherung wird der Schneideprozess mit einer kabellosen Kamera überwacht.
Beim Erreichen der Entnahmetiefe wird mittels Scherblech oder  Scherlamellen die Bodensäule vom umgebenden Bodenbereich abgetrennt.
Nachdem das Scherblech den Monolith vollständig abgeschert hat, dient es durch die Profilhalterung an der Abschervorrichtung gleichzeitig als temporärer Verschluss des Lysimetergefäßes, so dass der Monolith nach dem Abtrennen gesichert aus der Entnahmegrube gehoben werden kann. Röntgen- und Computertomographieuntersuchungen an mit dieser Technik gewonnenen Bodensäulen haben gezeigt, dass keine Risse oder Strukturveränderungn innerhalb der Monolithe auftreten.


Insgesamt wird durch den Einsatz leichter Technik der Gewinnungsstandort nur minimal beeinträchtigt, und es werden keine besonderen Anforderungen an die Beschaffenheit des Geländes gestellt. Weiterhin ist diese Gewinnungsmethode sehr platzeffizient, sodass die Umgebung bei der Entnahme der Bodensäulen möglichst wenig beeinflusst wird. Nach der Entnahme des Monolithen liegt ein ungestörtes, gut sichtbares Bodenprofil in der Entnahmegrube vor. Das erlaubt eine gute Einschätzung des Bodenprofils im Lysimetergefäß bis hin zu einer Profilansprache, sowie die Entnahme von Stechzylinderproben für  Laboruntersuchungen zu den Bodeneigenschaften.


Für die Herausforderungen, die organische Böden, insbesondere Moore, an die Monolithgewinnung stellen, wurden spezielle Lysimetergefäße und patentierte Gewinnungstechnologien entwickelt. Große organische Bodensäulen können mit dem Moor-lysimeter untersucht werden. Das Lysimetergefäß hierfür ist trogförmig, 4 m lang, 1 m breit und 1,5 m tief. Die Länge von 4 m ermöglicht die Betrachtung der in Moorböden häufig zu beobachtenden lateralen Fließprozesse.

 

Zur Gewinnung des Bodenmonolithen wird dieses Gefäß mit offener Stirnseite in einer Startgrube
versenkt, von wo aus es auf einem Führungssystem horizontal in den Moorboden geschoben wird.
Um die Störung des Bodens zu minimieren wird der Bodenmonolith mit einer Schneidevorrichtung an der Stirnseite des Gefäßes vorgeschnitten. Nach Abschluss des Gewinnungsprozesses wird das
Lysimetergefäß aus der Grube gehoben und für den Transport so versiegelt, dass der Boden sich nicht verlagern kann.

Bis zu einem Durchmesser von 200 mm können mit einer neuartigen Gewinnungstechnologie
auch klassisch säulenförmige Monolithe durch vertikales Stechen gewonnen werden. Der Moorsäulenschneider besteht aus einem leicht justierbaren Grundgestell, einem zylinderförmigen, rotierenden Schneidrohr und der Rohrkartusche zur Aufnahme des geschnittenen Moorkörpers.
Bodenanker garantieren einen sicheren Stand des Gerätes auch auf morastigen Böden. Die Schneidelemente an der Unterseite des Schneidrohres durchtrennen die Vegetationsdecke und auch organische Einlagerungen, wie zum Beispiel Wurzeln, ohne Lageverschiebung.
Dadurch bleibt die natürliche Struktur des Moorkörpers erhalten. Mit einem einstellbaren Vakuum im Kartuschenrohr oberhalb der Moorsäule wird ein Ausfließen wässriger Substrate verhindert.
Neben der Substratansprache können an den großvolumigen, ungestörten Moorsäulen Labor und Freilandversuche zur Untersuchung von Stoffumsetzungsprozessen und mikrobiellen Veränderungen
sowie Tracerversuche in Abhängigkeit von unterschiedlichen Entwässerungsgraden von Mooren durchgeführt werden.

Vorteile

 

Vorteile der Lysimeter-Entnahmetechnologie:

  • Vermeidung von Randläufigkeiten zwischen Bodenmonolith und Lysimetergefäß durch speziell anderen Boden angepasste Werkzeuge
  • Keine Beeinträchtigung der monolithischen Bodenstruktur durch Stauchung oder Pressung (keine Deformationen) bzw. Gefügeveränderungen durch Einschlagen des Gefäßes
  • Axiale Führung des ausgerichteten Lysimetergefäßes bis zur Entnahmetiefe, Vermeidung von Grundbrüchen im Monolith
  • Leichte, mobile Entnahmetechnik als Voraussetzung für den Einsatz unter schwierigen Geländebedingungen
  • Einfaches Umsetzen der Entnahmetechnik z.B. bei Antreffen qualitätsbeeinträchtigender Hindernisse wie größere Steine, Einlagerungen o.a. am Standort
  • Gut sichtbares Bodenprofil durch intakte Entnahmegruben, dadurchMöglichkeit zur Profilansprache und Bodenkartierung nach Entnahme des Monolithen
  • Minimaler Flächenverbrauch durch geringe Abstände zwischen den Entnahmepunkten
  • Geringe Standortbeeinträchtigung

 

 

 

techn. Daten

 

Mit den verschiedenen, auf dieser Technologie basierenden Entnahmegeräten können Bodenmonolithe in den folgenden Abmessungen gewonnen werden:

Durchmesser / Fläche     LängeBodenart
110 mmBis 300 mmMineralische Böden
200 mmBis 1000 mmMineralische Böden
200 mmBis 800 mmMoorböden
300 mmBis 1000 mmMineralische Böden
796 mm
0,5 m² Fläche
Bis 2000 mmMineralische Böden
1128 mm
1 m² Fläche
Bis 3000 mmMineralische Böden
1596 mm
2 m² Fläche
Bis 2500 mmMineralische Böden
4 m²
rechteckig
4000 x 1000 x 1500 mmMoorböden

 

 

 

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