Dreidimensionale Analyse der Porenraumgeometrie strukturierter Böden in Bezug auf die Verteilung von Wasser und Luft mit Hilfe der hochauflösenden µCT

使用高分辨率 µCT 对结构化土壤的孔隙空间几何形状与水和空气分布的关系进行三维分析

• 批准号: 184472299
• 负责人: Professor Dr. Rolf Tippkötter
• 金额: --
• 依托单位: Zentrum für Marine Umweltwissenschaften (MARUM)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2010-12-31 至 2014-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/184472299?language=en
• 关键词: Dreidimensionale; Analyse; der; Porenraumgeometrie; strukturierter

Die Prozesse der Wasser- und Stoffbewegung sowie des Gasaustausches in Böden werdenmaßgeblich durch das an die Bodenstruktur gebundene Porensystem gesteuert. Die Funktionalität des Porensystems beruht hierbei sowohl auf den Anteilen unterschiedlicher Porengrößen als auch auf der Geometrie des Porenraumes. Während die Porengrößenverteilung mit bodenphysikalischen Standardmethoden unter der Annahme von Kapillarität quantifizierbar ist, lassen sich die realen Porenformen in ihrer räumlichen Anordnung (u.a. Kontinuität, Bottlenecks, Konnektivität, Tortuosität) nur durch optische Verfahren erschließen. Die präferentiellen Fließwege der Makro- und Grobporen (> 50 μm) wurden bereits in zahlreichen Studien in 2D und 3D analysiert. Für die mittleren Porengrößen (0,2 – 50 μm) mit hoher ökologischer Wirksamkeit in ungesättigten Böden liegen jedoch kaum morphologische Informationen vor. In diesem Projekt sollen die Verfahren der Kunstharzeinbettung und der Mikrofokus- Computertomographie (μCT) für eine qualitative und quantitative räumliche Analyse des Porensystems in verbesserter hoher Auflösung (bis zu 1 μm) eingesetzt werden. Die Darstellung der mittleren Porengrößen wird mit der neuesten hochauflösenden Technik der μCT bei gleichzeitiger Differenzierung von Matrix, Wasser und Luft realisiert. Die zu analysierenden Geometrieparameter unterschiedlicher Porengrößen werden mit den Funktionen der Wasser- und Luftleitfähigkeit korreliert. Die Darstellung der Wasserverteilung in realen Poren bei unterschiedlichem Entwässerungsgrad ermöglicht zudem eine Überprüfung der Kapillartheorie, die als allgemeine Grundlage für Wasserverteilung und Wasserfluss vorausgesetzt wird.

Böden的Gasaustausches的瓦塞尔-和Stoffbewegung过程是通过一个Bodenstruktur形成的孔隙系统来实现的。孔隙系统的功能也可以从孔隙几何学的角度来理解。采用基于Kapillarität量化的Annahme的人体物理学标准方法进行孔隙测试，可以在其内部进行真实的孔隙形成（u.a. Kontinuität，Bottlenechten，Konnektivität，Tortuosität）努尔durch optische Verfahren erschließen.在2D和3D分析中，Makro-和Grobporen（> 50 μm）的投影Fließwege将在zahlreichen中显示。Für die mittleren Porengrößen（0，2 - 50 μm）mit hoher ökologischer Wirksamkeit in ungesättigten Böden liegen jedoch kaum morphologische Informationen vor.在这个项目中，我们解决了一个用于定性和定量分析孔隙系统的微聚焦CT（μCT）的方法，该方法可以用于韦尔登（bis zu 1 μm）。本文采用微CT的新方法对矩阵、瓦塞尔和勒夫特进行了差分计算。几何参数的分析可使韦尔登与瓦塞尔和空气的作用更加紧密。Die Darstellung der Wasserverteilung in realen Poren bei unteriedlichem Entwässerungsgrad ermöglicht zudem eine Überprüfung der Kapillartheorie，die als allgemeine Grundlage für Wasserverteilung und Wasserfluss vorausgesetzt wird.