MV0192. Deltentamen i markfysik Lycka till!

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "MV0192. Deltentamen i markfysik Lycka till!"

Astrid Olofsson
för 5 år sedan
Visningar:

1 MV0192. Deltentamen i markfysik Skrivningen ger maximalt 18 poäng. För godkänt fordras 9 poäng. Skrivtid kl Varje lärare rättar sin del av skrivningen. Besvara uppgift 6 på ett separat papper. Efter att skrivningen påbörjats får du inte lämna salen förrän efter kl Du får inte lämna salen utan att registrera dig. Detta gäller även om tentamen är helt blank. Samtliga svar måste motiveras. Endast svar ger noll poäng. Glöm inte att skriva ditt kodnummer på samtliga papper som du lämnar in. OBS! Två formler för icke-jämviktstransport har lagts till i formelsamlingen. Lycka till!

2 Uppgift 1 En cylinder (5 cm hög, 3.5 cm radie) innehöll ett jordprov som bestod av 243 g sand, 3.5 g organiskt material och 42 g vatten. Sandens partikeldensitet var 2.6 g cm -3 och det organiska materialets partikeldensitet var 0.96 g cm -3. Beräkna: a) provets torra skrymdensitet (1 p) b) provets porositet (1 p) c) halten organiskt material i provet (viktsprocent) (1 p) Uppgift 2 I figuren nedan är ett sandfilter med radien 1.2 m avbildat schematiskt. Vatten pumpas med konstant flöde Q = 0.8 m 3 h -1 från en kanal till sandfiltret. Det rena vattnet leds från botten av filtret till en bassäng från vilken det sedan pumpas upp i ett vattentorn. Sandlagret är 50 cm tjockt. Under sandlagret ligger ett 30 cm tjockt lager med grus som har en mättad konduktivitet på 50 cm h -1. Höjden på den konstanta vattenytan är 105 cm över filtrets botten. Utflödet från filtret är på samma höjd som botten av gruslagret. Vid botten av filtret råder atmosfärstryck. a) Beräkna sandens mättade hydrauliska konduktivitet (2 p) b) Beräkna sandens porositet om vattnets uppehållstid i sandlagret var 1.5 h. (1 p)

3 Uppgift 3 I figuren nedan visas markvattnets totala hydrauliska potential (H), tryckpotential (h) och gravitationspotential (z) vid en viss tidpunkt. Marken är homogen mellan grundvattenytan och markytan vid 100 cm. a) Åt vilket håll flödar vattnet vid höjderna A, D och E? Motivera ditt svar. (1.5 p) b) Rangordna flödenas storlek vid höjderna A, B och C i de fall som det är möjligt. Förklara. (1.5 p)

4 Uppgift 4 Ett reaktivt ämne och ett icke-reaktivt ämne applicerades samtidigt på ett fält. Efter 18 månader nådde det icke-reaktiva ämnet grundvattnet. För det reaktiva ämnet tog det 4.5 år att transporteras till grundvattnet. Endast 0.5 % av den applicerade massan reaktivt ämne nådde grundvattnet. Medeldjup till grundvattenytan: 2 m Årsnederbörd: 750 mm Årsevapotranspiration: 300 mm Markens skrymdensitet: 1.2 kg L -1 Ur ekvationen för konvektivt flöde kan man härleda en retardationskoefficient för ett ämne som adsorberas enligt en linjär adsorptionsisoterm till: ρk R = 1 + θ d Antag konstant adsorption och nedbrytning med djup samt att dispersion, diffusion och preferentiellt flöde kan försummas. a) Beräkna markens medelvattenhalt (1 p) b) Beräkna det reaktiva ämnets halveringstid (1 p) c) Hur stor andel av det reaktiva ämnets massa var i fast (adsorberad) respektive löst fas under transporten? (1 p)

5 Uppgift 5 Ämnestransport med ett icke-reaktivt ämne utfördes på kolonner med två ostörda jordar och två olika längder på kolonner (20 cm respektive 80 cm). Jord 1 hade en sandhalt på 90% och en lerhalt på 5%. Jord 2 hade en sandhalt på 20% och en lerhalt på 40%. Båda jordarna hade en porositet på 45%. Försöken genomfördes under mättade förhållanden och ett konstant vattenflöde på 0.6 cm h -1. a) Vilka kurvor kommer från försöken med de kortare kolonnerna? (1 p) b) Vilka kurvor kommer från försöken med Jord 1? (1 p) c) Vilken av kurvorna a och b har minst normaliserad 5%-ankomsttid? Förklara hur den normaliserade 5%-ankomsttiden beräknas. (1 p) Byt papper Uppgift 6 Vilka är de viktigaste faktorerna som påverkar tjäldjupet? Förklara hur dessa faktorer påverkar tjäldjupet. (3p)

6 Formelsamling markfysik Grundläggande definitioner: V = V partiklar + Vvatten + Vluft, θ = V vatten V ε = 1 V partiklar V, r torr, skrym = m partiklar V Darcys lag: dh Q = AK, dx dh q = K dx H = h + z, θ = vθ Effektiv mättad hydraulisk konduktivitet i en skiktad jord: Stighöjd i ett kapillärrör (cm): K eff n i= 1 = n i= 1 L L K i i i z c = r Konvektions-dispersionsekvationen: A = t t ( q C + ρs) l = qd sh C 2 l 2 z Cl q z D = D + D, = λv sh s h D h Linjär jämviktsadsorption: Första ordningens nedbrytning: s = K C da A d l = µ, dt ln(2) µ = τ halv Värmeflöde: Icke-jämviktstransport: q h dt t = kh p 0.05 t 0.05= H = 1 PP f(t) dd dx t 1 PP 0

Relevanta dokument

1TV 016. Deltentamen i markfysik

1TV 016. Deltentamen i markfysik 2009 12 21 Skrivningen ger maximalt 21 poäng. För godkänt fordras 10.5 poäng. Skrivtid kl. 13.15-16.15 Varje lärare rättar sin del av skrivningen. Besvara fråga 6 på ett