1TV 016. Deltentamen i markfysik

HTML
DOWNLOAD

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "1TV 016. Deltentamen i markfysik"

Martin Lundström
för 6 år sedan
Visningar:

1 1TV 016. Deltentamen i markfysik Skrivningen ger maximalt 21 poäng. För godkänt fordras 10.5 poäng. Skrivtid kl Varje lärare rättar sin del av skrivningen. Besvara fråga 6 på ett separat papper. Glöm inte att skriva din nummerkod på alla papper du lämnar in! Efter att skrivningen påbörjats får du inte lämna salen förrän efter kl Du får heller inte lämna salen för gott utan att lämna in en kodmärkt skrivning. Detta gäller även om den i övrigt är helt blank. Anmäl till skrivningsvakten innan du lämnar lokalen tillfälligt för toalettbesök, rökpaus eller hämtning av dryck (respektera regler om vad som får införas i skrivningssalen). Lycka till!

2 Uppgift 1 En cylinderformad kruka med diametern 30 cm fylldes med jord till 30 cm höjd. Retentionskurvan för jorden är återgiven i figuren nedan. Krukan hade ett hål i botten där vatten kunde rinna ut. Jorden hade initialt en vattenhalt som motsvarade tryckpotentialen -60 cm. Krukan bevattnades med 5 liter vatten och lämnades därefter tills dräneringsjämvikt uppnåtts. a) Uppskatta hur mycket vatten som rann ut från botten av krukan. Antag att evapotranspirationen var försumbar. (3p) b) Beräkna jordens torra skrymdensitet om det fasta materialets densitet (partikeldensiteten) är 2.3 kg L -1. (1 p)

3 Uppgift 2 Jordkolonnen i figuren nedan består av två jordlager med olika mättad hydraulisk konduktivitet. Botten av kolonnen är öppen mot atmosfären. a) Beräkna tryckpotentialen vid gränsen mellan de båda jordlagren om vattenytan ovanför jordkolonnen hålls konstant på höjden 10 cm. (2 p) b) Antag att vattenytan istället får sjunka (fallande tryckhöjd). Beräkna tiden det tar för vattenytan att sjunka från 10 cm till 0 cm höjd över jordkolonnen. (2 p) 10 cm Vatten 10 cm Loam K S =7 cm/h 10 cm Sand K S =10 cm/h q

4 Uppgift 3 Uppgiften är baserad på modellen för vattenflöde i mark som ni jobbade med i Powersimövningen Capillary rise from a water table tidigare under kursen. Modellen använder sig av Darcys lag för att beräkna vattenflöden mellan de numeriska skikten i modellen. För det här exemplet var tryckpotentialen vid markytan satt till cm. Markprofilen var indelad i 10 numeriska skikt vardera med 10 cm tjocklek. Avdunstningen vid stationära förhållanden (steady-state) var cm h -1. Tabellen nedan visar vattenhalter och tryckpotentialer vid stationära förhållanden för en simulering med grundvattenytan på 100 cm djup. Djup från markytan (cm) Tryckpotential (cm) Vattenhalt (m 3 /m 3 ) a) Plotta retentionskurvan (pf-kurvan) i figuren på sista sidan i tentan. Vattenhalten vid vissningsgränsen (tryckpotential = cm) var Vad kan du säga om porstorleksfördelningen i jorden? Förklara. (1.5 p) Glöm inte att lämna in figuren märkt med ditt kodnummer! b) Beräkna den hydrauliska konduktiviteten vid 50 cm djup. (1.5 p)

5 Uppgift 4 Figuren ovan visar tre simuleringsresultat från en modell för ämnestransport genom en 1 m tjock homogen markprofil under stationärt (steady-state) vattenflöde. Ett nedbrytbart ämne som inte adsorberades till markens fasta material applicerades vid markytan från tiden t=0 till tiden t=960 h. De tre kurvorna är resultat från simuleringar med: 1. Default-värden 2. Default-värden förutom att halveringstiden för nedbrytning av ämnet ökades med 33% 3. Default-värden förutom att vattenflödet ökades med 33% Tilldela kurvorna A, B och C till korrekt simulering. Förklara hur du har resonerat. (4 p) Uppgift 5 Växtrötter och mikroorganismer behöver syre för att respirera. Syret tillförs från atmosfären. a) Vilken transportprocess i marken är viktigast för att tillgodose växtrötter och mikroorganismer med syre? (1 p) b) Vilken är drivkraften för denna process? (1 p)

6 Byt papper! Uppgift 6 En lantbrukare bevattnade en sandjord och en lerjord tills båda jordarna hade en vattenhalt på 40%. a) Hur påverkades sandjordens värmeledningsförmåga av bevattningen och vad beror den förändrade värmeledningsförmågan på? (2p) b) Vilken av de två jordarna kunde förväntas ha den högsta värmeledningsförmågan efter bevattningen och vilka faktorer är det som gör att förmågan att leda värme hos de två jordarna skiljde sig åt? (2p)

7 Formelsamling markfysik Grundläggande definitioner: V = V partiklar + Vvatten + Vluft, θ = V vatten V ε = 1 V partiklar V, ρ torr, skrym = m partiklar V Darcys lag: dh Q = AK, dx dh q = K dx H = h + z, q = 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: t A = t ( θ C + ρs) l = θd 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: q h = k h dt dx

8 Figur till uppgift 3a Kod nr:

Relevanta dokument

MV0192. Deltentamen i markfysik

MV0192. Deltentamen i markfysik 2013-01-11 Skrivningen ger maximalt 21 poäng. För godkänt fordras 10.5 poäng. Skrivtid kl. 13.00-16.00 Varje lärare rättar sin del av skrivningen. Besvara uppgift 6 på ett