بروتوكول لإجراء محاكاة لدراسة هطول الأمطار والجريان السطحي للتربة

الهدف العام من هذا الإجراء هو محاكاة هطول الأمطار ، مع وجود حجم قطرة قياسي وشدة وتوحيد عبر المنطقة المستهدفة لدراسة جريان التربة. يتم تحقيق ذلك عن طريق ضبط أدوات التحكم في محاكاة هطول الأمطار أولا لتحقيق الضغط التقريبي ومعدل التدفق للفوهة المحددة. تتمثل الخطوة الثانية في معايرة محاكي هطول الأمطار لتحقيق معدل التدفق الدقيق للفوهة المحددة والتوزيع المنتظم لقطرات المطر عبر المنطقة المستهدفة.

بعد ذلك ، يتم وضع صناديق التربة المعبأة بشكل صحيح في المنطقة المستهدفة على منصة معدلة على منحدر موحد. الخطوة الأخيرة هي إجراء محاكاة لهطول الأمطار وجمع جريان التربة لتحليلها. في النهاية ، يتم استخدام محاكاة هطول الأمطار لدراسة تأثيرات خصائص التربة ، وتعديلات التربة ، والسوابق ، ورطوبة التربة ، والتضاريس ، وشدة هطول الأمطار على جريان التربة في ظل ظروف قياسية تقترب من هطول الأمطار الطبيعي.

يصور هذا الفيديو بروتوكول محاكاة المطر الذي تم استخدامه في جميع أنحاء العالم لتقييم الجريان السطحي من التربة باستمرار. لذا فإن عرض هذه الطريقة مهم لأن تشغيل محاكي هطول الأمطار ومعايرته ينطوي على العديد من الخطوات. أيضا ، هناك العديد من المتغيرات التي يمكن أن تؤثر على النتائج.

سيوضح بيتر إجراء تعبئة صناديق التربة. بيتر طالب في جامعة ماريلاند إيسترن شور ، وعمل في مختبري على مدار السنوات الأربع الماضية. ابدأ البروتوكول بشراء صناديق ذات أبعاد متطابقة.

يبلغ طول هذه الصناديق 100 سم وعرضها 20 سم وعمقها 7.5 سم ، وتحتوي على تسعة فتحات تصريف بحجم خمسة ملليمترات. لديهم أيضا شفة يبلغ طولها خمسة سنتيمترات وميزاب تجميع في أحد طرفيها. لكل صندوق ، قم بتبطين الجزء السفلي بأربع طبقات من القماش القطني للاحتفاظ بالتربة والسماح بتدفق المياه.

بمجرد تبطين الصندوق ، قم بوزن الصندوق والقماش القطني وسجل القياس لاستخدامه لاحقا. بعد ذلك ، احصل على تربة محضرة لملء الصناديق. اعمل مع الصندوق الأول واغرف ما يكفي من التربة لملء الصندوق نصفه.

عندما يتم تنعيمها حوالي 3.5 سم ، انشر التربة بالتساوي وقم بتعبئتها بالطوب المسطح. يجب ألا تضغط التربة تحت ضغط الطوب. بعد ذلك ، أضف سنتيمترين آخرين من التربة.

ثم قم بتسويتها بمقياس تسوية إلى عمق معبأ يبلغ خمسة سنتيمترات. ارتفاع شفة الصندوق. قم بوزن صندوق التربة المعبأ لتحديد كمية التربة التي تمت إضافتها إلى الصندوق.

يمكنك استخدام نفس وزن التربة لملء الصناديق المتبقية. قم بتعبئة كل صندوق على عمق خمسة سنتيمترات وكثافة موحدة. قم بتنظيف الحضيض بالمكنسة الكهربائية لإزالة أي تربة انسكبت في الحضيض.

أثناء عملية التعبئة ، يتكون جهاز محاكاة هطول الأمطار من إطار لدعم العديد من صناديق التربة تحت فوهة. ابدأ تشغيله عن طريق إغلاق الصمام الكروي ذو الرافعة الواحدة قبل ضغط مصدر المياه الرئيسي لجهاز المحاكاة. أدر برغي الضبط أعلى صمام منظم الضغط عكس اتجاه عقارب الساعة لتقليل الضغط.

ثم افتح صمام التحكم في التدفق التالي في الخط ، والعودة تماما إلى الصمام الكروي ذو الرافعة الواحدة وافتحه بالكامل. الآن ، اضبط صمام منظم الضغط عن طريق تدويره في اتجاه عقارب الساعة إلى حوالي ثمانية رطل لكل بوصة مربعة. تحقق من الضغط عند المقياس بالقرب من الجزء العلوي في جهاز محاكاة هطول الأمطار.

بعد ذلك ، أغلق صمام التحكم في التدفق المضمن جزئيا أثناء مراقبة مقياس التدفق ومقياس الضغط. توقف عندما يقرأ مقياس التدفق معدل التدفق التقريبي للفوهة المستخدمة هنا ، 1.5 جالون في الدقيقة ، ويقرأ مقياس الضغط PSI التقريبي للفوهة ستة رطل لكل بوصة مربعة. في هذه الحالة ، أغلق الصمام الكروي أحادي الرافعة لإيقاف التدفق دون تغيير معدل التدفق وإعدادات الضغط.

احصل على ستة صناديق تربة فارغة لاستخدامها في تحديد توحيد هطول الأمطار. قم بإعدادها عن طريق تغطية فتحات التصريف بشريط لاصق لمنع تسرب الماء. ضع الصناديق الفارغة على إطار مستو بحيث تكون متباعدة بشكل متساو ولا يوجد أي منها أسفل الفوهة مباشرة.

حدد مواضع الصناديق واستخدم دائما نفس المواضع. استفد من أنبوب PVC بطول 10 أقدام وقطره بوصتين لتحويل التدفق من الفوهة. يجب أن يكون للأنبوب كوع 45 درجة متصل بنهايته.

ضع أيضا أسطوانة كبيرة متدرجة لالتقاط التدفق من الأنبوب. لمعايرة الفوهة ، ضع الأنبوب فوق الفوهة واحتفظ به هناك. افتح الصمام الكروي ذو الرافعة الواحدة واجمع التفريغ من الأنبوب في الأسطوانة لمدة 10 ثوان.

عند الانتهاء ، احتفظ بالأنبوب في مكانه وحدد حجم الماء في الأسطوانة ، والذي يجب أن يتطابق مع القيمة المتوقعة للفوهة. مع معايرة الفوهة. قم بإزالة الأنبوب PVC للسماح لهطول الأمطار بتبليل منطقة الصندوق.

دع الماء يسقط لمدة 10 دقائق. بعد 10 دقائق بالضبط ، أوقف هطول الأمطار فجأة عن طريق وضع أنبوب PVC الذي يبلغ طوله 10 أقدام فوق الفوهة إلى التدفق. ثم أغلق الصمام الكروي ذو الرافعة الواحدة لقياس حجم المياه التي تم جمعها في كل صندوق.

صبها في أسطوانة متدرجة. استخدم هذه البيانات لتحديد توحيد هطول الأمطار عبر الصناديق. إذا كان معامل التباين أكبر من 0.05 ، فقم بتدوير الفوهة ربع دورة وكرر عملية المعايرة.

قبل وضع صناديق التربة المعبأة في جهاز محاكاة هطول الأمطار ، استعد لإمالة الإطار إلى المنحدر المطلوب. أولا ، ضع الإطار على ارتفاع للسماح بوضع زجاجات التجميع وإذا لزم الأمر ، القمع أسفل مزاريب الصندوق. ضع بعد ذلك على متن الطائرة بطول متر على الأقل على طول صندوق التربة المثبت على الإطار.

ضع مستوى النجار على السبورة كمرجع. أثناء العملية ، ابدأ في رفع الجزء الخلفي من الإطار باستخدام الطوب والحشوات لتحقيق منحدر بنسبة 3٪. توقف عندما يكون الجزء الأمامي من الصندوق على بعد ثلاثة سنتيمترات من لوحة المستوى.

أيضا من أن الجزء الأمامي والخلفي من الإطار مستويين من جانب إلى آخر. ضع الآن ستة صناديق تربة معبأة في المواضع المحددة مسبقا على الإطار المائل لزجاجات جمع الجريان السطحي لموضع المحاكاة أسفل صنبور الصرف. بالإضافة إلى ذلك ، استخدم مشابك الورق لربط الدروع فوق المزاريب لمنع المطر من الدخول مباشرة إلى الحضيض أو زجاجة التجميع.

ضع الأنبوب PVC الذي يبلغ طوله 10 أقدام فوق الفوهة وابدأ تدفق المياه. اجمع التفريغ لمدة 10 ثوان وأعد معايرة معدل التدفق كما كان من قبل. عند الانتهاء ، قم بإزالة الأنبوب من فوق الفوهة لبدء محاكاة هطول الأمطار.

راقب تصريف المياه من صنبور التصريف لكل صندوق. لاحظ عندما يتحول ماء التصريف من التنقيط البطيء إلى تيار مستمر. سجل هذا كوقت بدء الجريان السطحي لجمع عينات الجريان السطحي.

قم بتعيين مساعد واحد لكل مربع. قم بتبديل زجاجات التجميع في الأوقات المحددة عند بدء الجريان السطحي. قم بإنهاء حدث هطول الأمطار عن طريق وضع أنبوب PVC بطول 10 أقدام فوق الفوهة وإغلاق الصمام الكروي.

تظهر قطعة الأرض هذه من الجريان السطحي باللترات مقابل الرطوبة الأولية للتربة أن التربة الأكثر رطوبة لديها قدرة أقل على تخزين المياه ، إلى جانب انخفاض معدلات التسلل مما أدى إلى زيادة أحجام الجريان السطحي. تم تحضير التربة برطوبة تربة متفاوتة باستخدام بروتوكول المخطوطة. تعرضت هذه لأمطار محاكاة بكثافة 3.2 سم في الساعة لمدة 40 دقيقة.

هنا ، ينظر إلى وقت بدء الجريان على المحور الرأسي على أنه يرتبط سلبا بمياه رطوبة التربة الأولية التي تتسلل إلى التربة الأكثر جفافا لفترة أطول قبل ترطيب سطح التربة والتسبب في الجريان السطحي. تظهر البيانات وجود علاقة إيجابية بين اليوريا والتركيز ومحتوى رطوبة التربة السابقة. تسمح التربة الأكثر جفافا بالتسلل الذي يتسرب اليوريا إلى التربة وبعيدا عن سطح التربة.

عندما يحدث الجريان السطحي ، يتوفر عدد أقل من اليوريا N على السطح للحركة. في الجريان السطحي. يوضح هذا المخطط أحمال اليوريا n التراكمية كدالة للوقت.

يمثل كل منحنى تكرارا واحدا لصندوق التربة مع أحد ظروف الرطوبة السابقة. توضح المؤامرة مرة أخرى أن التربة الأكثر جفافا لديها وقت أطول للبدء وتقليل الأحمال التراكمية. لذلك بعد مشاهدة هذا الفيديو ، يجب أن يكون لديك فهم جيد لتشغيل ومعايرة جهاز محاكاة هطول الأمطار ومعرفة كيفية التحكم في المتغيرات مثل محتوى الأسيت والرطوبة التي يمكن أن تؤثر على النتائج. ال.