Un protocolo para la realización de precipitaciones simulación para estudiar la escorrentía del suelo

El objetivo general de este procedimiento es simular la precipitación, con un tamaño de gota, intensidad y uniformidad estándar en toda el área objetivo para estudiar la escorrentía del suelo. Esto se logra ajustando primero los controles del simulador de lluvia para lograr la presión y el caudal aproximados para la boquilla seleccionada. El segundo paso es calibrar el simulador de precipitaciones para lograr el caudal exacto para la boquilla seleccionada y una distribución uniforme de las gotas de lluvia en el área objetivo.

A continuación, se colocan cajas de tierra debidamente empaquetadas en el área objetivo en una plataforma ajustada a una pendiente uniforme. El paso final es realizar una simulación de precipitaciones y recolectar la escorrentía del suelo para su análisis. En última instancia, la simulación de precipitaciones se utiliza para estudiar los efectos de las propiedades del suelo, las enmiendas del suelo, los antecedentes, la humedad del suelo, la topografía y la intensidad de la lluvia en la escorrentía del suelo en condiciones estándar que se aproximan a la lluvia natural.

Este video muestra un protocolo de simulación de lluvia que se ha utilizado en todo el mundo para evaluar consistentemente la escorrentía de los suelos. Por lo tanto, la demostración de este método es importante porque el funcionamiento y la calibración del simulador de lluvia implican muchos pasos. Además, hay muchas variables que pueden influir en los resultados.

Peter demostrará el procedimiento para empacar las cajas de tierra. Peter es estudiante de la Universidad de Maryland Eastern Shore, y ha trabajado en mi laboratorio durante los últimos cuatro años. Comience el protocolo adquiriendo cajas de dimensiones idénticas.

Estas cajas miden 100 centímetros de largo, 20 centímetros de ancho y 7,5 centímetros de profundidad, y tienen nueve orificios de drenaje de cinco milímetros. También tienen un labio de cinco centímetros y un canalón de recolección en un extremo. Para cada caja, cubra el fondo con una gasa de cuatro capas para retener la tierra y permitir que el agua fluya.

Una vez que una caja esté forrada, pese la caja y la gasa y registre la medida para su uso posterior. A continuación, obtenga tierra preparada para llenar las cajas. Trabaje con la primera caja y recoja suficiente tierra para llenar la caja hasta la mitad.

Cuando se alise unos 3,5 centímetros, extienda la tierra de manera uniforme y golpéela con un ladrillo plano. El suelo no debe compactarse bajo la presión del ladrillo. A continuación, añade otros dos centímetros de tierra.

A continuación, nivelarlo con un calibrador nivelador hasta una profundidad compacta de cinco centímetros. La altura del labio de la caja. Pese la caja de tierra empaquetada para determinar la cantidad de tierra que se agregó a la caja.

Usas el mismo peso de tierra para llenar las cajas restantes. Empaque cada caja a una profundidad de cinco centímetros y una densidad uniforme. Aspira la canaleta para eliminar la suciedad que se haya derramado en la canaleta.

Durante el proceso de empaquetado, el simulador de lluvia consta de un marco para soportar varias cajas de tierra debajo de una boquilla. Comience a operarlo cerrando la válvula de bola de una sola palanca antes de que se presurice el suministro de agua principal al simulador. Gire el tornillo de fijación en la parte superior de la válvula reguladora de presión en sentido contrario a las agujas del reloj para reducir la presión.

Luego abra la siguiente válvula de control de flujo en línea, regrese completamente a la válvula de bola de una sola palanca y ábrala por completo. Ahora, ajuste la válvula reguladora de presión girándola en el sentido de las agujas del reloj a aproximadamente ocho PSI. Verifique la presión en el manómetro cerca de la parte superior en el simulador de lluvia.

A continuación, cierre parcialmente la válvula de control de flujo en línea mientras monitorea el medidor de flujo y el manómetro. Deténgase cuando el medidor de flujo lea el caudal aproximado de la boquilla en uso aquí, 1.5 galones por minuto, y el manómetro lea el PSI aproximado para la boquilla de seis PSI. En este caso, cierre la válvula de bola de una sola palanca para detener el flujo sin cambiar los ajustes de caudal y presión.

Obtenga seis cajas de tierra vacías para usarlas en la determinación de la uniformidad de las precipitaciones. Prepáralos cubriendo los orificios de drenaje con cinta adhesiva para evitar que el agua se escape. Coloque las cajas vacías en un marco nivelado para que estén espaciadas uniformemente y ninguna esté directamente debajo de la boquilla.

Marque las posiciones de las casillas y utilice siempre las mismas posiciones. Utilice un tubo de PVC de 10 pies de largo y dos pulgadas de diámetro para desviar el flujo de la boquilla. La tubería debe tener un codo de 45 grados unido a su extremo.

También coloque un cilindro graduado grande para recoger el flujo de la tubería. Para calibrar la boquilla, coloque el tubo sobre la boquilla y manténgalo allí. Abra la válvula de bola de una sola palanca y recoja la descarga de la tubería en el cilindro durante 10 segundos.

Cuando termine, mantenga la tubería en su lugar y determine el volumen de agua en el cilindro, que debe coincidir con el valor esperado para la boquilla. Con la boquilla calibrada. Retire el tubo de PVC para permitir que la lluvia moje el área de la caja.

Deja caer el agua durante 10 minutos. Después de exactamente 10 minutos, detenga abruptamente la lluvia colocando la tubería de PVC de 10 pies sobre la boquilla hasta el flujo. A continuación, cierre la válvula de bola monomando para medir el volumen de agua recogida en cada caja.

Viértelo en un cilindro graduado. Utilice estos datos para determinar la uniformidad de las precipitaciones en las cajas. Si el coeficiente de variación es superior a 0,05, gire la boquilla un cuarto de vuelta y repita el proceso de calibración.

Antes de colocar cajas de tierra compactadas en el simulador de precipitaciones, prepárese para inclinar el marco a la pendiente deseada. Primero, coloque el marco a una altura que permita la colocación de botellas de recolección y, si es necesario, embudos debajo de las canaletas de la caja. A continuación, coloque a bordo al menos un metro de largo a lo largo de una caja de tierra montada en el marco.

Coloque un nivel de carpintero en la tabla como referencia. Durante el proceso, comience a elevar la parte posterior del marco con ladrillos y cuñas para lograr una pendiente del 3%. Deténgase cuando la parte delantera de la caja esté tres centímetros por debajo de la tabla de nivel.

Además, verifique que la parte delantera y trasera del marco estén niveladas de lado a lado. Ahora coloque seis cajas de tierra compactada en las posiciones previamente marcadas en el marco inclinado para la posición de simulación de botellas de recolección de escorrentía debajo de los caños de drenaje. Además, use clips para colocar protectores sobre las canaletas para evitar que la lluvia ingrese directamente a la canaleta o a la botella de recolección.

Coloque el tubo de PVC de 10 pies sobre la boquilla e inicie el flujo de agua. Recoja la descarga durante 10 segundos y vuelva a calibrar el caudal como antes. Cuando termine, retire la tubería de encima de la boquilla para comenzar la simulación de lluvia.

Controle el agua que drena de la boquilla de drenaje de cada caja. Observe cuándo el agua de drenaje pasa de un goteo lento a un chorro continuo. Registre esto como el tiempo de inicio de la escorrentía para recolectar muestras de escorrentía.

Asigne un asistente a cada caja. Cambie las botellas de recolección a horas prescritas al inicio de la escorrentía. Termine un evento de lluvia colocando la tubería de PVC de 10 pies sobre la boquilla y cerrando la válvula de bola.

Este gráfico de la escorrentía en litros frente a la humedad inicial del suelo muestra que los suelos más húmedos tenían menos capacidad para almacenar agua, junto con tasas de infiltración más bajas, lo que resulta en mayores volúmenes de escorrentía. Los suelos se prepararon con humedades variables utilizando el protocolo manuscrito. Estos fueron sometidos a lluvias simuladas con una intensidad de 3.2 centímetros por hora durante 40 minutos.

Aquí, se observa que el tiempo de inicio de la escorrentía en el eje vertical se correlaciona negativamente con la humedad inicial del suelo. El agua se infiltra en los suelos más secos antes de humedecer la superficie del suelo y causar escorrentía. Los datos muestran una correlación positiva entre la urea y la concentración y el contenido de humedad del suelo antecedente. Los suelos más secos permiten la infiltración que arrastra urea en el suelo y la aleja de la superficie del suelo.

Cuando se produce la escorrentía, hay menos urea N disponible en la superficie para el movimiento. En segunda vuelta. Este gráfico muestra las cargas acumuladas de urea n en función del tiempo.

Cada curva representa una réplica de una caja de suelo con una de las condiciones de humedad antecedentes. El gráfico demuestra una vez más que los suelos más secos tienen un mayor tiempo de escorrentía y menores cargas acumulativas. Por lo tanto, después de ver este video, debe tener una buena comprensión del funcionamiento y la calibración de un simulador de lluvia y saber cómo controlar variables como el acet y el contenido de humedad que pueden afectar los resultados. El.