Optical granulometry of coarse aggregates and sediments
Določanje zrnavosti grobih agregatov in sedimentov z analizo slik
- Avtorji: Maja Matič, Nejc Bezak, Matjaž Mikoš
- Citat: Acta hydrotechnica, vol. 32, no. 56, pp. 59-71, 2019. https://doi.org/10.15292/acta.hydro.2019.05
- Povzetek: Za določanje zrnavosti materiala se namesto klasičnih postopkov, kot je sejalna analiza, lahko uporabi tudi analiza slik. Podatek o zrnavosti je v vodarski stroki pomemben za različne praktične aplikacije, kot so izračun premestitvene zmogljivosti v vodotokih, načrtovanje hidrotehničnih objektov ali modeliranje drobirskih tokov. Testirali smo programa WipFrag in Basegrain, in sicer na primeru skalnega podora Belca in prodišča Save Dolinke pri Mojstrani. V obeh primerih smo posneli več slik z različnih višin, izvedli smo tudi sejalno analizo odvzetih vzorcev. Rezultate obeh programov za analizo slik smo primerjali z rezultati sejalne analize. Rezultati so pokazali, da je program WipFrag dal bolj primerljive rezultate s sejalno analizo. Program WipFrag je dal nekoliko boljše rezultate v primeru skalnega podora Belca kot v primeru rečnega prodišča. Program Basegrain je po drugi strani v obeh primerih dal podobno primerljive rezultate. Oba programa sta v večini primerov podcenila velikosti zrn v primerjavi z rezultati sejalne analize. V nekaterih primerih so relativne razlike znašale tudi blizu 100 %. Po drugi strani pa izbrani statistični test ni pokazal na statično značilno razliko med rezultati sejalne analize in rezultati analize slik v obeh programih. Optimalne rezultate analiz slik smo pridobili na podlagi slik, posnetih s stojne višine okrog 1,5–2 m, zato predlagamo, da se slike kamenih agregatov, erozijskega drobirja in rečnih sedimentov za namene določanja njihove zrnavostne sestave zajemajo z višine okoli desetkratnika maksimalnega premera analiziranega materiala.
- Ključne besede: analiza slik, WipFrag, Basegrain, sejalna analiza, agregati, sedimenti, določitev zrnavosti
- Polno besedilo: a32mm.pdf
- Viri:
- ASTM International (2014). C136/C136M-14 Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates. West Conshohocken, PA. Dostopno na: https://doi-org.nukweb.nuk.uni-lj.si/10.1520/C0136_C0136M-14
- Babaeian, M., Ataei, M., Sereshki, F., Sotoudeh, F., Mohammadi, S. (2018). A new framework for evaluation of rock fragmentation in open pit mines. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 12(2), 325–336. https://doi.org/10.1016/j.jrmge.2018.11.006.
- Basegrain (2019). Dostopno na: https://basement.ethz.ch/download/tools/basegrain.html (pridobljeno 31. 8. 2019).
- Bunte, K., R. Abt, S. (2001). Sampling Surface and Subsurface Particle-Size Distributions in Wadable Gravel – and Cobble-Bed Streams for Analyses in Sediment Transport, Hydraulics, and Streambed Monitoring. General Technical Report RMRS-GTR-74. Fort Collins, CO: USA. Dept. of Agriculture, Forest Service, Rocky Mountain Research Station, str. 428. https://doi.org/10.2737/RMRS-GTR-74.
- Bunte, K., Abt, S.R., Potyondy, J.P., Swingle, K.W. (2009). Comparison of three pebble count protocols (EMAP, >PIBO, and SFT) in two mountain gravel-bed streams. JAWRA Journal of the American Water Resources Association 45, 1209–1227.
- Cislaghi, A., Chiaradia, E.A., Bischetti, G.B. (2016). A comparison between different methods for determining grain distribution in coarse channel beds. International Journal of Sediment Research 31(2), 97–107. https://doi.org/10.1016/j.ijsrc.2015.12.002.
- Detert, M., Weitbrecht, V. (2013). User guide to gravelometric image analysis by Basegrain. 8.
- Elahi, A. T., Hosseini, M. (2017). Analysis of blasted rocks fragmentation using digital image processing (case study: limestone quarry of Abyek Cement Company). International Journal of Geo-Engineering 8: 16.
- Fehr, R. (1987). Geschiebeanalysen in Gebirgsflüssen: Umrechnung und Vergleich von verschiedenen Analyseverfahren. Mitteilungen Nr. 92, Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie, ETH Zürich, Switzerland. Dostopno na: https://ethz.ch/content/dam/ethz/special-interest/baug/vaw/vaw-dam/documents/das-institut/mitteilungen/1980-1989/092.pdf.
- Gilson Company. (2019). Dostopno na: https://www.globalgilson.com/gilson-testing-screen (pridobljeno 31. 8. 2019).
- Kostevc, M. (2018). Ocena ogroženosti naselja Belca pred drobirskim tokom. Unpublished diploma thesis. Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta, 62 p. (in Slovenian). Dostopno na: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?id=103165&lang=slv.
- Langhammer, J., Lendzioch, T., Miřijovský, J., Hartvich, F. (2017). UAV-Based Optical Granulometry as Tool for Detecting Changes in Structure of Flood Depositions. Remote Sensing 9(3), 240. https://doi.org/10.3390/rs9030240.
- Lazar, A., Beguš, T., Vulić, M. (2018). Monitoring of the Belca Rockfall. Acta geotechnica Slovenica 15(2), 2–14. https://doi.org/10.18690/actageotechslov.15.2.2-15.2018
- Maerz, N. H., Palangio, T. C., Franklin, J. A. (1996). WipFrag image based granulometry system. V: Proceedings of the FRAGBLAST 5 Workshop on Measurement of Blast Fragmentation, Montreal, Quebec, Canada, 23-24 Aug., 1996, 91–99.
- Mann, H. B., Whitney, D. R. (1947). On a Test of Whether one of Two Random Variables is Stochastically Larger than the Other. The Annals of Mathematical Statistics, 18(1), 50–60.
- Matič, M. (2019). Primerjava dveh metod za analizo slik za določitev zrnavosti grobih agregatov in sedimentov. Unpublished master thesis. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, 140 p. (in Slovenian). Dostopno na: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?id=110383&lang=slv.
- Mikoš, M. (1989). Metode vrednotenja zrnavostnih združb plavin v naravnih vodotokih. Gradbeni vestnik 38(7-8), 158–165. Dostopno na: http://www.zveza-dgits.si/gradbeni-vestnik-7-8-1989.
- Mikoš, M. (2017). Rečni sedimenti in mineralni agregati v gradbeništvu. Gradbeni vestnik 66(12), 296–306. Dostopno na: http://www.zveza-dgits.si/gradbeni-vestnik-december-2017.
- Mikoš, M., Petkovšek, G., Štravs, L., Brilly, M. (2002a). Prodna bilanca povodja reke Koritnice – 1. Letna prodonosnost. Gradbeni vestnik 51(11), 316–321. Dostopno na: http://www.zveza-dgits.si/gradbeni-vestnik-11-2002.
- Mikoš, M., Petkovšek, G., Štravs, L., Brilly, M. (2002b). Prodna bilanca povodja reke Koritnice – 2. Morfološke spremembe. Gradbeni vestnik 51(12), 339–345. Dostopno na: http://www.zveza-dgits.si/gradbeni-vestnik-12-2002.
- Pintar, J. (1977). Metodološka zasnova analize povirij voda s primerjalno presojo primernosti površin za smučišča v povirju Pišnice. Ljubljana, Podjetje za urejanje hudournikov, LIZ inženiring, 94 str.
- Piton, G., Recking, A. (2015). Design of Sediment Traps with Open Check Dams. I: Hydraulic and Deposition Processes. Journal of Hydraulic Engineering 142(2), 04015045. https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001048.
- Plečko, J. (2015). Analiza tedenske razporeditve padavin za izbrane padavinske postaje v Sloveniji. Unpublished diploma thesis. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, 141 p. (in Slovenian). Dostopno na: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?id=107957.
- Rüther, N., Huber, S., Spiller, S., Aberle, J. (2013). Verifying a photogrammetric method to quantify grain size distribution of developed armor layers. Proceedings of 2013 IAHR Congress, Tsinghua University, Beijing.
- Sereshki, F., Hoseini, S. M., Ataei, M. (2016). Blast fragmentation analysis using image processing. International Journal of Mining and Geo-Engineering 50(2), 211–218. https://doi.org/10.22059/ijmge.2016.59831.
- SIST EN 932-5:2012 (2012). Tests for general properties of aggregates – Part 5: Common equipment and calibration = Preskusi splošnih lastnosti agregatov – 5. del: Splošne zahteve za opremo in kalibracijo. Slovenski inštitut za standardizacijo.
- Sodnik, J. (2009). Matematično modeliranje drobirskih tokov in priprava podrobnih kart nevarnosti. Unpublished master thesis. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo, 218 p. (in Slovenian).
- Split-Desktop. (2019). Split-Desktop Software. Dostopno na: https://www.spliteng.com/products/split-desktop-software/ (pridobljeno 31. 8. 2019).
- Stähly, S., Friedrich, H., Detert, M. (2017). Size Ratio of Fluvial Grains’ Intermediate Axes Assessed by Image Processing and Square-Hole Sieving. Journal of Hydraulic Engineering 143(6). https://doi.org/10.1061/(ASCE)HY.1943-7900.0001286.
- Sulaiman, M. S., Sinnakaudan, S. K., Ng, S. F., Strom, K. (2014). Application of automated grain sizing technique (AGS) for bed load samples at Rasil River: A case study for supply limited channel. Catena 121, 303–343. https://doi.org/10.1016/j.catena.2014.05.013
- WipWare (2019). Sampling and Analysis Guide. Dostopno na: http://wipware.com/products/WipFrag/ (pridobljeno 31. 8. 2019).
- Wolman, M. G. (1954). A method of sampling coarse river-bed material. EOS, Transactions American Geophysical Union 35, 951–956.
- Žabota, B., Jeršič, T., Kobal, M. (2018). Analiza skalnega podora Belca z uporabo brezpilotnega letalnika. V: Zbornik 29. Mišičevega vodarskega dneva, 95–100. Dostopno na: http://www.mvd20.com/LETO2018/R12.pdf.