Ein Protokoll für die Durchführung Regen Simulation zur Bodenabfluss Studieren

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, Niederschläge zu simulieren, indem eine Standardtropfengröße, -intensität und -gleichmäßigkeit über das Zielgebiet verwendet wird, um den Bodenabfluss zu untersuchen. Dies wird erreicht, indem zunächst die Steuerung des Regensimulators angepasst wird, um den ungefähren Druck und die Durchflussrate für die ausgewählte Düse zu erreichen. Der zweite Schritt besteht darin, den Niederschlagssimulator zu kalibrieren, um die exakte Durchflussmenge für die ausgewählte Düse und eine gleichmäßige Verteilung der Regentropfen über den Zielbereich zu erreichen.

Anschließend werden ordnungsgemäß gepackte Erdkästen im Zielbereich auf einer Plattform positioniert, die an eine gleichmäßige Neigung angepasst ist. Der letzte Schritt besteht darin, eine Niederschlagssimulation durchzuführen und den Bodenabfluss für die Analyse zu sammeln. Letztendlich wird die Niederschlagssimulation verwendet, um die Auswirkungen von Bodeneigenschaften, Bodenverbesserungen, Vorläufern, Bodenfeuchtigkeit, Topographie und Niederschlagsintensität auf den Bodenabfluss unter Standardbedingungen zu untersuchen, die dem natürlichen Niederschlag nahe kommen.

Dieses Video zeigt ein Regensimulationsprotokoll, das weltweit verwendet wird, um den Abfluss aus Böden konsistent zu bewerten. Daher ist die Demonstration dieser Methode wichtig, da der Betrieb und die Kalibrierung des Regensimulators viele Schritte umfassen. Außerdem gibt es viele Variablen, die die Ergebnisse beeinflussen können.

Peter wird das Verfahren zum Verpacken der Erdkisten demonstrieren. Peter ist Student an der University of Maryland Eastern Shore und arbeitet seit vier Jahren in meinem Labor. Beginnen Sie das Protokoll mit der Beschaffung von Kartons mit identischen Abmessungen.

Diese Boxen sind 100 Zentimeter lang, 20 Zentimeter breit und 7,5 Zentimeter tief und haben neun Abflusslöcher von fünf Millimetern. Außerdem haben sie eine fünf Zentimeter lange Lippe und eine Auffangrinne an einem Ende. Bei jeder Schachtel legst du den Boden mit einem vierlagigen Käsetuch aus, um die Erde zurückzuhalten und den Wasserfluss zu ermöglichen.

Sobald eine Schachtel ausgekleidet ist, wiegen Sie die Schachtel und das Käsetuch und notieren Sie die Messung für die spätere Verwendung. Besorgen Sie sich als Nächstes vorbereitete Erde, um die Kisten zu füllen. Arbeite mit der ersten Schachtel und schaufele genug Erde, um die Schachtel zur Hälfte zu füllen.

Wenn Sie die Erde etwa 3,5 Zentimeter geglättet haben, verteilen Sie sie gleichmäßig und packen Sie sie mit einem flachen Ziegel. Der Boden sollte sich unter dem Druck des Ziegels nicht verdichten. Als nächstes fügst du weitere zwei Zentimeter Erde hinzu.

Nivellieren Sie es dann mit einer Nivellierlehre bis zu einer Packungstiefe von fünf Zentimetern aus. Die Höhe der Kastenlippe. Wiegen Sie die verpackte Erdkiste, um die Menge an Erde zu bestimmen, die in die Kiste gegeben wurde.

Sie verwenden das gleiche Gewicht an Erde, um die restlichen Kisten zu füllen. Packen Sie jeden Karton bis zu einer Tiefe von fünf Zentimetern und einer gleichmäßigen Dichte. Saugen Sie die Dachrinne ab, um Schmutz zu entfernen, der in die Dachrinne gelangt ist.

Während des Packvorgangs besteht der Niederschlagssimulator aus einem Rahmen, der mehrere Bodenkästen unter einer Düse abstützt. Beginnen Sie mit der Inbetriebnahme, indem Sie den Einhebel-Kugelhahn schließen, bevor die Hauptwasserversorgung des Simulators unter Druck gesetzt wird. Drehen Sie die Stellschraube oben am Druckregelventil gegen den Uhrzeigersinn, um den Druck zu verringern.

Öffnen Sie dann das nächste Inline-Durchflussregelventil, kehren Sie vollständig zum Einhebel-Kugelhahn zurück und öffnen Sie ihn vollständig. Stellen Sie nun das Druckregelventil ein, indem Sie es im Uhrzeigersinn auf etwa acht PSI drehen. Überprüfen Sie den Druck am Messgerät in der Nähe des oberen Bereichs am Niederschlagssimulator.

Schließen Sie anschließend das Inline-Durchflussregelventil teilweise, während Sie den Durchflussmesser und das Manometer überwachen. Stoppen Sie, wenn der Durchflussmesser die ungefähre Durchflussrate der hier verwendeten Düse von 1,5 Gallonen pro Minute abliest und das Manometer den ungefähren PSI für die Düse von sechs PSI anzeigt. Schließen Sie in diesem Fall den Einhebel-Kugelhahn, um den Durchfluss zu stoppen, ohne die Durchfluss- und Druckeinstellungen zu ändern.

Besorgen Sie sich sechs leere Erdkästen zur Bestimmung der Gleichmäßigkeit des Niederschlags. Bereiten Sie sie vor, indem Sie die Abflusslöcher mit Klebeband abdecken, um zu verhindern, dass Wasser austritt. Stellen Sie die leeren Schachteln so auf einen ebenen Rahmen, dass sie gleichmäßig verteilt sind und sich keine direkt unter der Düse befindet.

Markieren Sie die Positionen der Boxen und verwenden Sie immer die gleichen Positionen. Verwenden Sie ein 10 Fuß langes PVC-Rohr mit einem Durchmesser von zwei Zoll, um den Durchfluss von der Düse abzuleiten. An dem Rohr sollte ein 45-Grad-Winkel befestigt sein.

Positionieren Sie auch einen großen Messzylinder, um den Durchfluss aus dem Rohr aufzufangen. Um die Düse zu kalibrieren, positionieren Sie das Rohr über der Düse und halten Sie es dort. Öffnen Sie den Einhebel-Kugelhahn und sammeln Sie den Ausfluss aus dem Rohr im Zylinder für 10 Sekunden.

Wenn Sie fertig sind, halten Sie das Rohr an Ort und Stelle und bestimmen Sie das Wasservolumen im Zylinder, das dem erwarteten Wert für die Düse entsprechen sollte. Mit kalibrierter Düse. Entfernen Sie das PVC-Rohr, damit Regen den Bereich der Box benetzen kann.

Lassen Sie das Wasser 10 Minuten lang fallen. Nach genau 10 Minuten stoppen Sie abrupt den Regenfall, indem Sie das 10 Fuß lange PVC-Rohr über der Düse zur Strömung positionieren. Schließen Sie dann den Einhebel-Kugelhahn, um das Volumen des in jedem Kasten gesammelten Wassers zu messen.

Gieße es in einen Messzylinder. Verwenden Sie diese Daten, um die Gleichmäßigkeit der Niederschläge in den Boxen zu bestimmen. Wenn der Variationskoeffizient größer als 0,05 ist, drehen Sie die Düse um eine Vierteldrehung und wiederholen Sie den Kalibrierungsvorgang.

Bevor Sie gepackte Bodenkästen in den Regensimulator stellen, bereiten Sie sich darauf vor, den Rahmen auf die gewünschte Neigung zu neigen. Positionieren Sie zunächst den Rahmen in einer Höhe, um die Auffangflaschen und ggf. Trichter unter den Kastenrinnen platzieren zu können. Stellen Sie dann mindestens einen Meter Länge entlang der Länge einer auf dem Rahmen montierten Erdkiste an Bord.

Lege eine Zimmermannswaage als Referenz auf das Brett. Beginnen Sie während des Vorgangs mit dem Anheben der Rückseite des Rahmens mit Ziegeln und Unterlegscheiben, um eine Neigung von 3 % zu erzielen. Stoppen Sie, wenn sich die Vorderseite der Box drei Zentimeter unter dem Levelboard befindet.

Vergewissern Sie sich außerdem, dass die Vorder- und Rückseite des Rahmens von einer Seite zur anderen waagerecht sind. Platzieren Sie nun sechs gepackte Erdkisten an den zuvor markierten Positionen auf dem Schrägrahmen für die Simulationsposition Ablaufsammelflaschen unterhalb der Ablaufstutzen. Befestigen Sie außerdem mit Büroklammern Abschirmungen über den Dachrinnen, um zu verhindern, dass Regen direkt in die Dachrinne oder die Auffangflasche gelangt.

Platzieren Sie das 10-Fuß-PVC-Rohr über der Düse und starten Sie den Wasserfluss. Sammeln Sie den Auslass für 10 Sekunden und kalibrieren Sie die Durchflussmenge wie zuvor neu. Wenn Sie fertig sind, entfernen Sie das Rohr über der Düse, um die Regensimulation zu starten.

Überwachen Sie den Wasserabfluss aus dem Ablaufstutzen jeder Box. Achten Sie darauf, wann das abfließende Wasser von einem langsamen Tropfen in einen kontinuierlichen Strahl übergeht. Notieren Sie dies als Zeitpunkt der Einleitung des Abflusses, um Abflussproben zu entnehmen.

Weisen Sie jeder Box einen Assistenten zu. Wechseln Sie die Auffangflaschen zu den vorgeschriebenen Zeiten zu Beginn des Abflusses. Beenden Sie ein Regenereignis, indem Sie das 10-Fuß-PVC-Rohr über der Düse positionieren und den Kugelhahn schließen.

Dieses Diagramm des Abflusses in Litern im Vergleich zur anfänglichen Bodenfeuchtigkeit zeigt, dass die feuchteren Böden weniger Kapazität hatten, Wasser zu speichern, zusammen mit geringeren Infiltrationsraten, was zu größeren Abflussmengen führte. Die Böden wurden mit unterschiedlichen Bodenfeuchten unter Verwendung des handschriftlichen Protokolls vorbereitet. Diese wurden simulierten Regenfällen mit einer Intensität von 3,2 Zentimetern pro Stunde 40 Minuten lang ausgesetzt.

Hier wird gezeigt, dass die Zeit bis zum Abfließen auf der vertikalen Achse negativ mit der anfänglichen Bodenfeuchtigkeit korreliert, die Wasser länger in trockenere Böden eindringt, bevor es die Bodenoberfläche benetzt und Abfluss verursacht. Die Daten zeigen eine positive Korrelation zwischen Harnstoff und der Konzentration und dem vorhergehenden Bodenfeuchtegehalt. Trockenere Böden ermöglichen eine Versickerung, die Harnstoff in den Boden und von der Bodenoberfläche weg sickert.

Wenn es zu einem Abfluss kommt, steht weniger Harnstoff N an der Oberfläche für die Bewegung zur Verfügung. In der Stichwahl. Dieses Diagramm zeigt die kumulativen Harnstofffrachten als Funktion der Zeit.

Jede Kurve stellt ein Replikat einer Bodenkiste mit einer der vorhergehenden Feuchtigkeitsbedingungen dar. Die Grafik zeigt erneut, dass trockenere Böden eine längere Zeit zum Abfließen der Initiierung haben und geringere kumulative Belastungen aufweisen. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie also ein gutes Verständnis für die Bedienung und Kalibrierung eines Niederschlagssimulators haben und wissen, wie Sie Variablen wie einen Acet- und Feuchtigkeitsgehalt kontrollieren können, die die Ergebnisse beeinflussen können. Das.