Toprak Hidrolik İletkenlik Ölçümünün Atölye Koşullarında Modellenmesi

Özet

Bu çalışmanın amacı, Programlanabilir Lojik Kontrol (PLC), basınç transduseri ve motopomp kullanarak toprak hidrolik iletkenliğini ölçen sistemi atölye koşullarında modellemektir. Çalışmada, uzunluğu 2 m ve çapı 100’lük bir plastik boru, burgu deliğine benzetmek amacıyla hazırlanmıştır. Ayrıca PLC ve modülü kullanılarak bir set oluşturulmuştur. Hidrolik iletkenlik ölçüm sisteminde, burgu deliği yöntemi (burgu deliği tabanı geçirimsiz tabakanın üstünde kalan) kullanılmıştır. Burgu deliği eşitliği kullanılarak CODESYS-ST dilinde sistemin programı yazılmış ve PLC’ye yüklenmiştir. Elle (ESY) ve PLC (PLCSY) ile ölçülen boru (burgu deliği) içindeki su yükleri arasında regresyon analizi sonucu PLCSY = 0,99ESY + 1,69 (R² = 1) şeklinde bir eşitlik elde edilmiş ve bu iki veri setinin Ortalama Mutlak Yüzde Hata (MAPE)'sı %0,41 olarak hesaplanmıştır. Her bir hidrolik iletkenlik ölçüm süresi, vananın tam açık olduğunda yaklaşık 5 dak., yarım açık olduğunda 6 dak. ve üçte bir açık olduğunda ise 8 dakika olarak belirlenmiştir. Boru tabanından statik düzeyine uzaklık (d, cm) 1., 2. ve 3. vana açıklıklarında sırasıyla ortalama 122,83, 123,91 ve 123,7 cm olarak ölçülmüştür. İlk çeyrek bölümde su yükünün 20’den 25’e, 25’den 30’a, 30’dan 35’e ve 35’den 40’a yükselmesi için vana açıklıklarına göre geçen süre ortalaması sırasıyla 4,4, 6,0 ve 26,1 sn olarak tespit edilmiştir. Hidrolik iletkenlik değerleri vana açıklıklarında sırasıyla ortalama 18,6, 13,2 ve 3,1 cm/saat olarak hesaplanmıştır. Ölçülen veriler bir SD karta kaydedilmiştir. Bu işlemlerin tamamı otomatik olarak yapılmıştır. Bu sistemin, hidrolik iletkenliği arazi koşullarında doğru, ekonomik ve hızlı ölçeceği beklentisi yüksektir ve arazi koşullarında test edilmelidir.

Abstract

The aim of this study is to model the system that measures soil hydraulic conductivity using Programmable Logic Control (PLC), pressure transducer and motor pump in workshop conditions. In the study, a plastic pipe with a length of 2 m and a diameter of 100 was prepared to simulate an auger hole. In addition, a set was created using PLC and its module. In the hydraulic conductivity measurement system, the auger hole method (the bottom of the auger hole is above the impermeable layer) is used. Using the auger-hole equation, the system’s program was written in CODESYS-ST language and uploaded to the PLC. As a result of the regression analysis between the water head in the pipe (auger-hole) measured by hand (ESY) and PLC (PLCSY), an equation as PLCSY = 0,99ESY + 1,69 (R² = 1) was obtained and the Mean Absolute Percent Error (MAPE) of these two data sets was calculated as 0,41%. Each hydraulic conductivity measurement time is approximately 5, 6 and 8 minutes when the valve is fully open and half open and one-third open. The distance from the pipe base to the static level (d, cm) was measured as averages of 122.83, 123.91 and 123.7 cm on, respectively. In the first quarter section, the average times taken for the water level to rise from 20 to 25, 25 to 30, 30 to 35 and 35 to 40 was determined as 4.4, 6.0 and 26.1 seconds, respectively. The hydraulic conductivity values were calculated as 18.6, 13.2 and 3.1 cm/hour at the valve openings, respectively. The measured data issaved on an SD card. All of these processes are done automatically. The expectation that this system will measure hydraulic conductivity accurately, economically and quickly in field conditions is high and should be tested in field conditions.