Design und Bau eines Stadt Abfluss Research Facility

Benjamin G. Wherley; Richard H. White; Kevin J. McInnes; Charles H. Fontanier; James C. Thomas; Jacqueline A. Aitkenhead-Peterson; Steven T. Kelly

doi:10.3791/51540

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Methodenartikel

Design und Bau eines Stadt Abfluss Research Facility

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DOI:

10.3791/51540

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8. August 2014

Benjamin G. Wherley¹ , Richard H. White¹ , Kevin J. McInnes¹ , Charles H. Fontanier¹ , James C. Thomas¹ , Jacqueline A. Aitkenhead-Peterson¹ , Steven T. Kelly²

¹Soil and Crop Sciences Department, Texas A&M University, ²The Scotts Miracle-Gro Company

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Dieses Papier beschreibt die Planung, den Bau und die Funktion eines 1.000 m ² Anlage mit 24 Einzel 33,6 m ² Feldstücke zum Messen der Gesamtabflussmengen mit der Zeit und Sammlung von Abflussteilproben in ausgewählten Intervallen zur Quantifizierung der chemischen Bestandteile in der Stichwahl Wasser aus ausgestattet simulierten Hause Rasenflächen.

Zusammenfassung

Wie die Stadtbevölkerung zunimmt, nimmt auch die Fläche der bewässerten Stadtlandschaft. Sommer Wassernutzung in städtischen Gebieten kann 2-3x Winter Grundlinie Wassernutzung aufgrund der erhöhten Nachfrage nach Bewässerungslandschaft sein. Unsachgemäße Bewässerungspraktiken und große Niederschlagsereignisse können in Abfluss von urbanen Landschaften, die Möglichkeit, Nährstoffe und Sedimente in die lokalen Bächen und Seen, wo sie zur Eutrophierung beitragen zu tragen hat führen. Ein 1.000 m ² Anlage wurde konstruiert, das aus 24 Einzel 33,6 m ² Feldstücke, die jeweils für die Messung Gesamtabflussmengen mit der Zeit und Sammlung von Abflussteilproben in ausgewählten Intervallen zur Quantifizierung der chemischen Bestandteile in der Ablaufwasser aus simulierten Stadtlandschaften ausgestattet besteht. Abflussmengen aus den ersten und zweiten Studien hatten Variationskoeffizienten (CV)-Werte von 38,2 und 28,7% auf. CV-Werte für Stichwahl pH, EC, und Na-Konzentration für beide Studien waren alle unter 10%. Concentrations von DOC, TDN, DON, PO _4-P, K ^+, Mg ^{2 +} und Ca ^{2 +} hatte CV-Werte von weniger als 50% in beiden Studien. Insgesamt sind die Ergebnisse der Prüfung nach Spatenstich Installation an der Anlage durchgeführt zeigte eine gute Übereinstimmung zwischen den Parzellen für Abflussmengen und chemische Bestandteile. Das große Grundstück ist ausreichend, um viel von der natürlichen Variabilität sind und somit eine bessere Simulation der Stadtlandschaft Ökosysteme.

Einleitung

Vier der am schnellsten wachsenden, dicht besiedelten Ballungsgebieten sind im Süden der USA in den subtropischen Klimazonen ¹ entfernt. Darüber hinaus trat der größte prozentuale Veränderung der Baugrund zwischen 1982 und 1997 im Süden der USA ^ein. Mit erhöhten städtischen Gebieten kommt eine gleichzeitige Nachfrage nach Trinkwasser, von denen viele für den Außenbereich in den Sommermonaten ² verwendet. Mit neuen Konstruktion sind programmierbar in-Boden-Bewässerungssysteme oft installiert. Leider sind diese Systeme oft so programmiert, dass die Bewässerung zu Stadtgestaltung häufiger und / oder in Mengen, die Evapotranspiration Anforderungen der Landschaft ² übertreffen. Dies führt zu einer beträchtlichen Anzahl von Abfluss von Stadtgestaltung in den Vorfluter, die zu dem, was wurde städtischen Strom-Syndrom ³ bezeichnet beiträgt. Symptome der städtischen Strom-Syndrom sind eine erhöhte Häufigkeit von Überlandstrom und erosive Fluss, erhöhte nitrogen (N), Phosphor (P), Giftstoffe und Temperatur zusätzlich zu Änderungen der Kanalmorphologie, Süßwasserbiologie, und Ökosystemprozesse ^3.

Verluste von N und P aus landwirtschaftlichen Ökosysteme wurden umfassend untersucht und festgestellt, vor allem abhängig von vier Faktoren zu sein: Nährstoffquelle, Verbrauch, Anwendungszeitpunkt und Nährstoffplatzierung ^4. Während weniger veröffentlichten Daten, die derzeit auf Off-Site-Bewegung von Nährstoffen aus Stadtlandschaften vorhanden sind, können diese Prinzipien direkt auf Rasen Kultur angewendet werden, egal ob im Home-Rasen, sod Farmen, Parks oder andere Grünflächen. Zusätzlich können falsche Bewässerungsmethoden, die in Abfluss aus der Landschaft führen diese Verluste verschärfen.

Nährstoffverluste können durch Bewässerungswasserqualität verändert werden. Gebiete im Südwesten der USA nutzen oft mehr Kochsalzlösung oder Natron Wasser für die Bewässerung der Rasenfläche und Stadtlandschaften ^5,6. Die chemische Zusammensetzungdas Bewässerungswasser kann Bodenchemie erheblich verändern was zu einer Freisetzung von Kohlenstoff, Stickstoff, Kalzium und anderen Kationen bis zur Tropfwasser. Neuere Arbeiten haben gezeigt, dass erhöhte Natrium-Absorptionsverhältnis (SAR) der Gewinnung von Wasser die Mengen an Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) von St. Augustinegrass Ausschnitte, Weidelgras Ausschnitte und andere organische Materialien ⁷ ausgelaugt deutlich erhöht. Darüber hinaus wurden an wasserlöslichen Boden C, N, P und Verluste aus Freizeitrasen Böden erheblich mit Wasser zur Bewässerung chemischen Bestandteile ⁶ korreliert.

Washbusch et al. studierte städtischen Abfluss in Madison, WI, und festgestellt, dass Rasenflächen waren die größten Beitragszahler der Gesamtphosphor ^8. Darüber hinaus haben sie auch festgestellt, dass 25% der gesamten P in "Straße Dirt" entstand aus Blättern und Grasschnitt. In einer typischen ländlichen Umgebung, Laub fällt auf den Boden und dann zersetzt sich langsam freisetzenden Nährstoffe zurück in die sÖl-Umgebung. Doch im städtischen Umfeld, erhebliche Mengen an nährstoffreichen Blätter und Grasschnitt kann auf fallen oder gewaschen oder auf Harte Konturen wie Einfahrten, Gehwege und Fahrbahnen, anschließend ihren Weg in den Straßen geblasen zu bekommen, wo sie zu "Straßenschmutz" beitragen , von dem viel wird unmittelbar in ein Gewässer gewaschen.

Stadtlandschaft Böden sind oft gestört, und während der Bauphase, die auch Mengen von Abfluss erhöhen können aufgrund der reduzierten Infiltrationsraten ⁹ hoch verdichtet. Kelling und Peterson berichtet, dass sowohl die Gesamtabflussmenge und die Nährstoffkonzentrationen in Abfluss von zu Hause aus Rasenflächen sind aus Rasenflächen, die verdichtet sind oder schwer gestörten Bodenprofilen aufgrund früherer Bauaktivitäten ¹⁰ erhöht. Edmondson et al. auf der anderen Seite festgestellt, dass Stadtböden im Vergleich zu umliegenden landwirtschaftlichen Böden im städtischen und vorstädtischen Bereich Leic waren weniger verdichtetenEster, UK ^11. Sie führten dies auf schwere Landmaschinen, aber auch darauf hingewiesen, dass Rasenflächen hatten eine größere Bodenschüttdichte als Boden unter Bäumen und Sträuchern, die Gras mähen und größere Menschentrampling zugeschrieben wurde.

Es scheint, dass in vielen Situationen, urbanen und suburbanen Strom-Syndrome sind wesentlich durch Oberflächenabfluss und Punktquellen entlädt ^3,12 belastet. Während der Punkt-Quellen können über Genehmigungen und Recycling manipuliert werden, ist eine zusätzliche Forschung notwendig, um Entwicklung und Erprobung besten Management-Verfahren für zu Hause Rasen Einrichtung und Verwaltung, um Nährstoffverluste zu minimieren Abfluss. Historische Forschung in dieser Hinsicht haben oft entlang der Küstengebiete, wo es hohen Gehalt Böden Sand, aufgrund von Bedenken zu den Auswirkungen der Auswaschung und Abfluss Nährstoffeinträge in die Küstengewässer bezogen zentriert worden. Jedoch bei der Arbeit mit sehr sandigen Böden, muss man steilen Hängen und hohen Niederschlagsraten zu können, Gattungen seinte keine Stichwahl ^13,14. Im Gegensatz dazu viele der Böden in der Mitte der Vereinigten Staaten sind fein strukturiert und haben eine geringe Infiltrationsraten, die in signifikanten Mengen des Abflusses aus auch kleine Regenereignisse führen. So war es erwünscht, auf heimischen Boden und typisch für jene, die auf Wohnlandschaften auftreten können, Hang entwerfen und bauen eine Abflussmöglichkeiten.

Dieses Papier beschreibt die Planung, den Bau und die Funktion eines 1.000 m ² Anlage mit 24 Einzel 33,6 m ² Feldparzellen zur Messung Gesamtabflussmengen bei relativ geringen zeitlichen Auflösung und gleichzeitige Sammlung von Ablaufwasser Teilproben an ausgewählten volumetrische oder zeitlichen Abständen für die Messung und Quantifizierung der chemischen Bestandteile des Ablaufwasser.

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Protokoll

1. Standortwahl

Suchen Sie eine angemessen dimensionierten Bereich der ungestörten Boden mit einer gleichmäßigen 3-4% Steigung.
Führen Sie eine topographische Vermessung und Abgrenzung eine Fläche von etwa 10 mx 100 m mit einer durchschnittlichen 3,7 ± 0,5% Steigung.
Teilen Sie die 10 mx 100 m Fläche in drei Blöcke, die jeweils ca. 10 mx 33,3 m (Abbildung 1).
Unterteilen jeden Block in 8 Feldparzellen, die jeweils 4,1 m breit und 8,2 m lang.
Identifizieren und dokumentieren die Boden Serie im Untersuchungsgebiet vorhanden ist. Hinweis: Dieser Ort hatte eine Serie Booneville feinen sandigen Lehm, aber andere Boden Serie und Texturen verwendet werden.

2. Stützmauer Bau

Schneiden Sie ein 30 cm breit und 30 cm tiefen Graben am unteren Ende der Grundstücke.
Schneiden Sie ein 20 cm breit und 1,2 m tiefen Graben 10 cm vom Grundstück Kante, um eine glatte senkrechte Kante, die in den Ton-Untergrund erstreckt.
Konstruieren und installieren temporäre Holzforms in den Graben der sie offengehalten.
Entfernen Boden benachbart zu der Talseite der Form bis zu einer Tiefe von 76 cm unter der Bodenoberfläche am unteren Ende der Stellplätze. Versichern eine Mindestneigung von 0,5% weg von den Grundstücken auf einer Strecke von ca. 30 m auf eine ausreichende Drainage sorgen.
Entfernen Sie die temporären Formen und den Bau einer Stahlbetonstützwand.
1. Konstruieren Holzformen für die Außenseite der Wand und verwenden Sie den ungestörten Boden unter den Grundstücksflächen als der Innenwand.
2. Seien Sie sicher, dass die Wand in ungestörten Untergrund zu helfen, künftige Bewegung zu verhindern.
3. Montieren Sie zwei Abschnitte des Grabens Drain für jedes Grundstück mit Endkappen an jedem Ende und einem Bodenablass Drain am unteren Ende. Dichten Sie alle Fugen mit Silikon und schrauben die Gelenke zusammen nach den Empfehlungen des Herstellers.
4. Leim und Schrauben einen Durchmesser von 10 cm PVC 90 ° ell und 60 cm Länge der Ablaufleitung in die Steckdose. Legen Sie die zusammengebauten Abfluss in derkonkrete Form und befestigen Sie es so, dass die Oberkante auf gleicher Höhe in beide Richtungen und 1,27 cm unter der Bodenoberfläche am unteren Ende des Grundstücks (Abbildung 2). Bedecken Sie den Ablauf mit einer temporären Kunststoffabdeckung zu nassen Beton draußen zu halten.
5. Gießen £ 4.000 Testfertigbeton in die Formen mit entsprechenden Mengen von Vibrationen, um Hohlräume zu entfernen.
  1. Wenn Formulare sind voll, Kelle die obere Fläche um eine glatte Oberfläche mit abgerundeten Kanten zu bilden. Temporäre Kunststoffabdeckungen an den Drains sollten entfernt werden, um endgültige Oberflächenvorbereitung zu ermöglichen.
  2. Sicherzustellen, dass die fertigen Betonoberfläche in einer Ebene mit der Bodenfläche an der Unterseite des Grundstücks und hat eine Steigung von 1,27 cm mit dem Drain.
  3. Sicherzustellen, dass auf der Talseite des Drain hat der Beton eine Steigung von 1,27 cm entfernt von dem Drain, um Wasser aus der Sicherung in die Kanalisation zu verhindern.
Form und gießen Stahlbeton-Pads (1,2 m breit, 1,8 m lang und 15 cm dick) below jeden Abfluss Abfluss. Pads müssen 0,5% Steigung weg von der Wand und der Oberseite des Pads haben muss 30 cm unter dem Boden der Ablauföffnung sein.
Eine wetterfeste Steckdose (110/120 V) auf der Seite der Stützwand über jedem Pad in Vorbereitung für die Instrumentierung.

3. Installation von Besetzung

Schneiden Sie Abflussrohre bündig mit der Betonwand.
Installieren Sie eine 1,2 m lange Wasserrutsche H unmittelbar unterhalb der Drain-Abfluss.
1. Verankern Sie die Wildwasserbahn, um mit geeigneten Betonanker und Schrauben sicher zu sein, dass die Wildwasserbahn ist Niveau von Seite zu Seite der Wand.
2. Unterstützen Sie die Vorderseite der Wildwasserbahn mit einem verstellbaren Ständer aus Stahl rostfrei und nutzen die Anpassungen der Einheitsebene sowohl von Seite zu Seite und von vorne nach hinten. Die Fugen zwischen den Betonrinnen und mit Wanne und Fliesen Versiegelung.
Installieren Sie einen Durchflussmesser auf jeder Unterlage. Suchen Sie den Durchflussmesser in der Nähe des Ende der Wildwasserbahn auf die MinimierungSchlauchlänge erforderlich.
Installieren Sie eine portable Sampler auf jeder Unterlage. Suchen Sie den Sampler wie nötig, um die benötigte Menge an Schläuchen zu minimieren, um die Entnahmerohr zu erreichen. Hinweis: Es kann notwendig sein, um den Sampler auf einem Stand setzen, um Depressionen, die Wasser in der Entnahmeschlauch behalten können, zu verhindern.
Design, Herstellung und Installation von Edelstahlabdeckungen über die Mauer und den Wasserrutschen, um den Eingang von Niederschlag in den Graben Kanalisation oder Wasserrutschen verhindern.

4. Grundstücksfläche Vorbereitung

Zu füllen und verstopfen keine kleinere Hohlräume auf der Seite der Steigung mit nativen Mutterboden aus benachbarten Ackerflächen der Wand.
Verwenden Sie einen kleinen Spaziergang hinter Grabenfräse, um eine 10 cm breit, 30 cm tiefen Graben auf den restlichen 3 Seiten aller Grundstücke geschnitten.
1. Einsatz 40 cm breiten Streifen von 0,10 mm dicken durchsichtigen Kunststoff vertikal in den Schützengräben, um eine seitliche Bewegung des Wassers zwischen den Parzellen zu verhindern.
2. Installieren Bewässerungsrohr und Köpfen. Installieren sechs Köpfe auf 4,1 m ²Abstand für jedes Grundstück.
3. Verfüllen und leicht andrücken alle Gräben von Hand. Hügel des Bodens in eine 5 cm hoch x 30 cm breit Berme über dem Grabenbereich, um eine seitliche Bewegung des Oberflächenwassers zwischen Stücke zu verhindern.
4. Einzustellen Bewässerungs Köpfe der Oberseite des Bodenhöhe in der Berme Bereichen.
Konstruieren Sie eine Umleitung Graben Steigung Eindringen von Wasser zu verhindern, auf den Stellplätzen
1. Verwenden Sie ein Feld Klinge, um eine V-förmige Rinne etwa 20 cm tief in der Mitte und 2 m quer durch. Hinweis: Die Mitte des Kanals sollte etwa 1,25 m über der hohen Seite der Grundstücksfläche sein und sollte über die obere Seite aller Grundstücke zu erweitern.
2. Schnitt eine geneigte Graben im Boden des Kanals. Hinweis: Um eine gute Drainage zu gewährleisten, sollte die Grabensohle 30 cm unterhalb der Kanalsohle am Hochpunkt in der Mitte Punkt über jeden Block sein und eine Mindestneigung von 0,5% gingen an jedem Ende eines jeden Blocks. Grabenböden müssen Hand geglättet und nach Bedarf werden befragtum eine gleichmäßige Steigung zu gewährleisten.
3. Hinzufügen 5 cm von 6-9 mm gewaschen Kies auf den Boden der Gräben.
4. Legen Sie eine 15 cm Durchmesser Schlitzablaufleitung auf der Schotterfläche und füllen Sie den Graben mit mehr 6-9 mm Kies.
5. Cut Gräben als an den Enden und zwischen den Blöcken der Grundstücke zu routen Drainagewasser benötigt, um Standorten unter der Stützmauer zu entladen. 15 cm Durchmesser verwenden Klarwellablaufleitung und verfüllen diese Gräben mit dem Bodenaushub. Bedecken Sie den Graben und Kanalbereich mit einer Schicht von 5-15 cm Durchmesser großen Stier Felsen.

5. Pflanzen und Initial Abfluss Ereignis

Hand Rake die Grundstücke, um einen reibungslosen Saatbett mit gleichmäßiger Steigung in der Vorbereitung für SOD Installation zu gewährleisten.
Messen und dokumentieren die Neigung jedes Grundstück mit Standard-Umfrage Equipment durch den Höhenmessungen im Abstand von 0, 1.5, 3.0, 4.6, 6.1 und 7.6 m von der Wand entlang der Mittellinie jedes Grundstück.
Messen Sie die depten von Mutterboden an 4 Standorten in jeder Parzelle, indem Sie einen Durchmesser von 2,54 cm Bodensonde in den Boden, bis Ton strukturierten Untergrund angetroffen wird.
Pflanze Rasen auf einem ähnlichen Textur Boden gewachsen. Hinweis: Bei dieser Anlage, reif 'Raleigh' St. Augustinegrass (Stenotaphrum secundatum [. Walt] Kuntze) verwendet wurde. Jedoch können andere Gräser basierend auf dem Standort, dem Wetter und experimentelle Design-Überlegungen verwendet werden. Alle Grundstücke können zu einer Zeit durchweicht oder wie im vorliegenden Fall wurden 12 Grundstücke (4 Grundstücke in jedem Block) auf 8. August 2012 gepflanzt, mit den restlichen 12 Grundstücke auf 12. September 2012 gepflanzt.
Erstellen Sie eine Abfluss-Ereignis
1. Nehmen Sie als Ausgangswerte von Wasserzählern und messen die Bodenfeuchte von allen Parzellen.
  1. Entfernen Sie die Deckel von den Ventilkästen an der Spitze jedes Grundstück und notieren Sie die Anfangswasserzählerablesung für jede der 24 Parzellen.
  2. Mit einem tragbaren Handfeuchtefühler messen und aufzeichnen den Boden moisture Inhalt jeder Handlung. Hinweis: Für die erstmalige Beschreibung wurden 4 Messungen pro Grundstück (in jedem Quadranten jeder Parzelle 1 Messung) mit 7,5 cm langen Sonden übernommen. Jedoch kann die Anzahl der Messungen, die Länge der Sonden und die Art des Instruments, basierend auf dem spezifischen Studie Ziele variieren.
2. Programm-Durchflussmesser und Sampler, um die Strömung zu messen und sammeln Proben wie gewünscht. Hinweis: 750-ml-Proben wurden gesammelt, nachdem alle 20 L der Strömung, sondern auch andere Probenvolumina und Intervalle können nach Bedarf verwendet werden.
3. Den Betrieb des Bewässerungssystems für eine vorbestimmte Zeit, um ausreichend Wasser bis zur Tropfnässe verursachen anzuwenden. Hinweis: 20-21 mm Niederschlag mit einer Geschwindigkeit von 4,04 cm aufgetragen / h war ausreichend für diese Anlage, jedoch kann sich diese Menge auf standortspezifischen Bedingungen variieren.
4. Notieren Sie die Endung Wasserzählerstände für jede der 24 Parzellen. Sammeln Bewässerungswasserproben aus den Sprühköpfen während des Betriebs. Etikett und Transport AbflussProben an das Labor zur Analyse.

6. Probenanalyse

Messung der elektrischen Leitfähigkeit und pH-Wert der Wasserproben durch Eintauchen Sonden direkt in den Proben. Dann filtern Sie eine Teilstichprobe von 50 ml jeder Wasserprobe durch ein 0,7 um Glasmikrofaserfilter in der Vorbereitung für die chemische Analyse.
Messen gelöstem organischen Kohlenstoff (DOC) und Gesamtmenge der gelösten Stickstoff (TDN) mit dem US-EPA-Methode 415.1 ^15.
1. Machen Sie eine 1.000 mg / L Standardlösung durch Zugabe von 2.125 g getrocknete Kaliumhydrogenphthalat (1-KOCOC ₆ H ₄ -2-COOH) in einen 1 l-Messkolben. Mit ca. 500 ml destilliertem Wasser, Wirbel die chemische zu lösen und bringen das Volumen mit destilliertem Wasser. Shop-Lösung unter Kühlung in einer braunen Flasche.
2. Machen Sie eine 1.000 mg / L Standardlösung durch Zugabe von 6,0677 g getrocknete Natriumnitrat zu einem 1 L Messkolben. Mit ca. 500 ml destilliertem Wasser, swirl, um die chemische lösen, und bringen das Volumen mit destilliertem Wasser.
3. Machen Sie Zwischen C und N Standards, die die zu erwartenden Konzentrationsbereich in den Proben umfassen, um durch Verdünnen Teilproben der Standardlösungen aus den Schritten 6.3.1-6.3.2 ausgeführt werden.
4. Gießen Sie etwa 16 ml der Wasserproben in ein 24 ml Probenfläschchen analysiert werden und decken jeweils mit einem Septum und Kappe.
5. Gefüllte Fläschchen in der Autosampler Aufzeichnungen über welche Probe in welcher Position ist. Hinweis: Zur Qualitätssicherung eine leere, zwei Standards und zwei zertifizierte Referenzstandards sollten nach jedem ^12. unbekannt ausgeführt werden.
6. Legen Sie den Autosampler in der Maschine und den Betrieb des Auto Analysator folgenden Anweisungen des Herstellers.
Messen Phosphor, Nitrat und Ammoniak mit Hilfe der US-EPA-Methoden 365,1, 353,2, 350,1 und jeweils innerhalb von 48 Stunden der Probenentnahme ^16-18.
1. Machen Sie denFolgende Reagenzien und Standards für die Phosphor-Analyse:
  1. Machen Sie eine 5 N Schwefelsäure Stammlösung durch langsame Zugabe von 70 ml konzentrierte Schwefelsäure zu 400 ml destilliertem Wasser in einem 500 ml-Messkolben. Die Lösung wird auf RT und mit Wasser auf Volumen mit destilliertem Wasser.
  2. Machen Sie eine 0,3% Kalium antimonyltartrate Stammlösung. Wiege 0,5 g Antimonkaliumtartrat, Trihydrat C ₈ H ₄ O ₁₂ K ₂ Sb ₂ • 3H ₂ O und löst ihn in etwa 50 ml destilliertem Wasser in 100 ml-Messkolben. Nachdem es gelöst ist, das Volumen mit destilliertem Wasser verdünnt und speichern bei 4 ° C in einer braunen, Flasche mit Glasstopfen.
  3. Einen 4% igen Lösung von Ammoniummolybdat durch Auflösen von 4 g Ammoniummolybdat-Tetrahydrat, (NH _{4) 6} Mo ₇ O ₂₄ • 4H ₂ O, in 100 ml Wasser Reagens. Speicher in einer Säure gewaschen Kunststoff-Flasche bei 4 ° C ist.
  4. Machen Sie eine 15% w / w stock Lösung von Natriumdodecylsulfat (SDS). Man löst 15 g SDS CH ₃ (CH _{2) 11} OSO ₃ Na in 85 ml destilliertem Wasser. Hinweis: Dies kann unter leichtem Rühren und Wärme vollständig auflösen müssen.
  5. Machen Sie eine Verdünnung SDS-Lösung (Reagenz 1) durch Zugabe von 2 ml 15% SDS-Stammlösung zu 98 ml destilliertem Wasser. Cap-Kolben und Mischung durch Umdrehen 5-6x.
  6. Auf 100 ml Farbreagenz (Reagenz 2) durch Mischen der obigen Reagenzien wie folgt: Zu 20 ml destilliertem Wasser, 50 ml 5 NH ₂ SO ₄ und mischen. 5 ml 0,3% Antimonkaliumtartrat Lösung und mischen. 15 ml 4% Ammoniummolybdatlösung und mischen. 10 ml 15% w / w SDS-Lösung und mischen. Anmerkung: Diese Lösung kann in einer Säure gewaschen Flasche gelagert werden bei RT für nicht mehr als eine Woche.
  7. Machen Sie eine Ascorbinsäure-Lösung (Reagenz 3) durch Auflösen von 0,88 g Ascorbinsäure C ₆ H ₈ O₆ in 50 ml destilliertem Wasser. 0,5 ml 15% SDS und vorsichtig schwenken. Hinweis: Diese Lösung muss frisch zubereitet werden täglich.
  8. Machen Sie eine 100 mg P / L Standardlösung durch Zugabe von 0,4393 g getrocknete KH ₂ PO ₄ in einen 1 l-Messkolben. Mit ca. 500 ml destilliertem Wasser, Wirbel die chemische zu lösen und bringen das Volumen mit destilliertem Wasser.
2. Nehmen Sie die folgenden Reagenzien und Standards für die Nitratanalyse
  1. 25 ml konzentrierter Phosphorsäure (H ₃ PO ₄₎ und 150 ml destilliertem Wasser in einem 250 ml-Messkolben. Auf RT abkühlen und fügen 10,0 g Sulfanilamid (4-NH ₂ C ₆ H ₄ SO ₂ NH ₂₎ und lösen. Mit 0,5 g N-(1-Naphthyl) ethylendiamin-dihydrochlorid (C ₁₀ H ₇ NHCH ₂ CH ₂ NH ₂ • 2HCl) und lösen. 2 ml konzentrierte Spüllösung (von Instrument manufacturer) und mit Wasser auf Volumen mit destilliertem Wasser. Anmerkung: Die Lösung kann in einer braunen Flasche bis zu mehreren Wochen gelagert werden.
  2. Man löst 85 g Ammoniumchlorid (NH ₄ Cl) und 0,1 g Dinatrium-Ethylendiamintetraacetat (C ₁₀ H ₁₄ N ₂ O ₈ Na ₂ • 2H ₂ O) in etwa 900 ml destilliertem Wasser in einem 1 l-Meßkolben. Den pH-Wert auf 8,5 durch Zugabe von konzentriertem Ammoniumhydroxid (NH ₄ OH) und mit Wasser auf das Volumen mit destilliertem Wasser.
  3. Setzen Sie 200 ml der Lösung aus 6.4.2.2 in einem 1-L-und mit Wasser auf das Volumen mit destilliertem Wasser. Den pH-Wert auf 8,5 durch Zugabe von konzentriertem Ammoniumhydroxid (NH ₄ OH).
  4. Man löst 7.218 g Kaliumnitrat (KNO ₃₎ in destilliertem Wasser und verdünnt auf 1 L als Konservierungsmittel 1 ml Chloroform (CHCl _3).
3. Nehmen Sie die folgenden Reagenzien und Standards für die Ammoniakanalytikist:
  1. 8 g Natriumhydroxid (NaOH) in 125 ml destilliertem Wasser in einem 250 ml-Messkolben. Auf RT abkühlen, fügen 20,75 g Phenol (C ₆ H ₅ OH) und lösen. Das Volumen mit destilliertem Wasser und Speichern von bis zu 2 Wochen in einer braunen Flasche im Dunkeln.
  2. 25 ml der Bleichlösung, die 5,25% NaOCl plus 0,5 ml konzentrierte Probe Spüllösung in ein 50 ml-Messkolben. Das Volumen mit destilliertem Wasser und mischen.
  3. Man löst 25 g EDTA-Dinatriumsalz-Dihydrat (C ₁₀ H ₁₄ N ₂ O ₈ Na ₂ • 2H ₂ O) und 2,75 g Natriumhydroxid (NaOH) in etwa 450 ml destilliertem Wasser in einem 500 ml-Messkolben. 3 ml konzentrierte Probe Spüllösung, mischen und bringen das Volumen mit destilliertem Wasser.
  4. 0,075 g auflösen Nitroprussidnatrium Dihydrat (Na ₂ Fe (CN) 5NO • 2H ₂ O) in 100 ml destilliertem Wasser. Eindd 0,5 ml konzentriert Probe Spüllösung, mischen und an einem braunen Flasche für bis zu 1 Woche.
  5. Machen Sie eine 1.000 mg / L Ammoniak-Stammlösung durch Auflösen von 3,819 g getrocknete wasserfreie Ammoniumchlorid (NH ₄ Cl) in 500 ml destilliertem Wasser und Verdünnen auf 1 L.
4. Ort Proben in 4 ml Probenfläschchen und decken jeweils mit einem Septum und Kappe.
5. Gefüllte Fläschchen in den Analysator Aufzeichnungen über welche Probe in welcher Position ist. Hinweis: für die Qualitätssicherung ein zertifizierter Referenzstandard sollte alle 12 ^th unbekannt ausgeführt werden.
6. Betätigen Sie den Analysator nach Herstellerangaben für den Analyten der Wahl.
Maßnahme Kationen (Natrium, Calcium, Magnesium und Kalium) mittels Ionenchromatographie.
1. Bereiten Sie eine 1.000 mg / L Stammlösung von Na durch Zugabe von 2.542 g NaCl bis zu einer 1 L-Messkolben und bringen das Volumen mit destilliertem Wasser.
2. Bereiten Sie eine 1.000 mg / L Stammlösungvon K durch Zugabe von 1,9070 g KCl in einen 1 l-Messkolben und bringen das Volumen mit destilliertem Wasser.
3. Bereiten Sie eine 1.000 mg / L Stammlösung von Mg durch Zugabe von 8,3608 g MgCl ₂ • 6 H ₂ O in einen 1 l-Messkolben und bringen das Volumen mit destilliertem Wasser.
4. Bereiten Sie eine 1.000 mg / L Stammlösung von Ca durch Zugabe von 3,6674 g CaCl • 2H ₂ O in einen 1 l-Messkolben und bringen das Volumen mit destilliertem Wasser.
5. Bereiten Sie eine 350 mg / l Arbeits Lösung von Na durch Zugabe von 35 ml der Stammlösung in einen 100 ml Messkolben und bringen das Volumen mit destilliertem Wasser.
6. Bereiten Sie eine 25 mg / l Arbeitslösung von K durch Zugabe von 2,5 ml der Stammlösung in einen 100 ml Messkolben und bringen das Volumen mit destilliertem Wasser.
7. Bereiten Sie eine 25 mg / l Arbeitslösung von Mg durch Zugabe von 2,5 ml der Stammlösung in einen 100 ml Messkolben und bringen das Volumen mit destilliertem Wasser.
8. Bereiten Sie eine 75 mg / L Arbeits Lösung von Ca durchZugabe von 7,5 ml der Stammlösung in einen 100 ml Messkolben und bringen das Volumen mit destilliertem Wasser.
9. Refilter Abfluss Wasserproben durch einen 0,2 um Glasmikrofaserfilter.
10. Probenfläschchen füllen, um Zeile mit Probe oder Standard-füllen und verschließen mit Septum und Kappe.
11. Zeigen Probenfläschchen im Analysator die Verfolgung der Probenorte. Hinweis: Zur Qualitätssicherung eine leere und zertifizierten Referenzstandards sollten nach jeweils 12 ^th unbekannt ausgeführt werden.
12. Betreiben Sie den Autoanalyse folgenden Anweisungen des Herstellers.

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Ergebnisse

Diagrammeigenschaften
Die durchschnittliche Steigung für alle 24 Grundstücke betrug 3,7% und lag im Bereich von einem Tief von 3,2% für Grundstück 17 zu einer Höhe von 4,1% für die Zeichnung 2 (Tabelle 1). Durchschnittliche Mutterboden Dicke betrug 36 cm und reichten von einem Tiefstand von 25,0 cm für 24 Grundstück zu einer Höhe von 51,5 cm für Grundstück 10 (Tabelle 1).

Abflussmengen
Abflussmengen aus dem ersten Versuch auf 9. August 2012 ein...

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Diskussion

Wasser über fließen, in, und durch Böden ist stark von der Topographie, Vegetationsdecke und der Boden physikalischen Eigenschaften beeinflusst. Mäßig verdichteten Böden und Böden mit hohem Ton Inhalte reduziert Infiltrationsraten und erhöhte Mengen des Abflusses aufweisen. Daher beim Bau einer Anlage dieser Art, sollte alles unternommen werden, um einheimischen Böden mit gleichmäßigen Steigungen verwenden und Verdichtung zu minimieren aus allen Arten von Verkehr auf den Versuchsflächen während der Bauphase werden. Darü...

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Offenlegungen

Mit Ausnahme von S. Kelly als ein Mitarbeiter der Scotts Miracle-Gro Company, erklären die Autoren, dass sie keine finanziellen Interessen konkurrieren.

Danksagungen

Die Autoren danken finanzielle Unterstützung von der Scotts Miracle-Gro Company für diese Anlage. Wir sind auch dankbar auf die Toro Co. für die Unterstützung mit der Bereitstellung der Bewässerungssteuerung. Die Vision und Planung von dem verstorbenen Dr. Chris Steigler in den frühen Phasen des Projektes wird auch dankbar anerkannt. Die Autoren möchte auch Frau N. Stanley für ihre technische Unterstützung bei der Probenvorbereitung und Analyse danken.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
Name	Unternehmen	Katalognummer	Kommentare
Durchflussmesser	Teledyne Isco	Modell 4230	Sprudelnder Durchflussmesser, der den Wasserfluss durch die Rinne misst und aufzeichnet
Tragbarer Probenehmer	Teledyne Isco	Modell 6712	Arbeitet in Verbindung mit dem Durchflussmesser, um Wasserproben in vorgegebenen Intervallen zu sammeln.
Flow Link Software zum Sammeln von Daten	Teledyne Isco	Ver 5.0	Ermöglicht die Kommunikation zwischen Durchflussmesser und Computer
Vorgeneigter Grabenablauf	Zurn Industries, LLC	Z-886
Bewässerungssteuerung	Toro Company	VP Satellite	Steuert die Bewässerung jedes Grundstücks einzeln
Elektrische Ventile	Hunter	2,5 cm PGV	Öffnet oder schließt den Wasserfluss zu einzelnen Parzellen basierend auf dem Signal der Bewässerungssteuerung
Bewässerungsköpfe	Hunter	Pro Spray 4	4 Zoll Pop-up-Sprühköpfe
6 Zoll geschlitztes Abflussrohr	Fortschrittliche Entwässerungssysteme	6410100	Einwandiges gewelltes HDPE - geschlitzt
6 Zoll glattes Abflussrohr	Fortschrittliche Entwässerungssysteme	6400100	Einwandiges gewelltes HDPE - glattes
Filterpapier	Whatman GF/F	1825-047	47 mm Durchmesser, bindemittelfrei, Glas-Mikrofaserfilter
pH-Messgerät	Fisher	Accumet XL20
Kombinations-pH-Sonde	Fisher	13-620-130
Automatische Temperaturausgleichssonde	Fisher	13-602-19
Elektrische Leitfähigkeitssonde	Fisher	13-620-100	Zellkonstante von 1,0
TOC-V_CSH mit Gesamtstickstoffeinheit TMN-1	Shimadzu Corp	TOC-V_CSH mit TMN-1	Analysator für gelöstes C und N
Smartchem 200	Unity Scientific	200	Diskreter Analysator für die P-Messung
ICS 1000	Dionex	ICS 1000	Ionenchromatographie für Ca-, Mg-, K- und Na-Messungen
Tragbares Bodenfeuchtemessgerät	Spektrum	FieldScout TDR 300	7,5 cm lange Sonden
Totallizing Wasserzähler	Badger	3/4 Zoll Wasserzähler	Standard Wasserzähler für Hausbesitzer

Referenzen

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Design und Bau eines Stadt Abfluss Research Facility

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