Un protocole pour la conduite de pluie simulation pour étudier le ruissellement des sols

L’objectif global de cette procédure est de simuler les précipitations, en ayant une taille de goutte, une intensité et une uniformité standard dans la zone cible pour étudier le ruissellement du sol. Pour ce faire, il suffit d’abord d’ajuster les commandes du simulateur de précipitations pour obtenir la pression et le débit approximatifs de la buse sélectionnée. La deuxième étape consiste à calibrer le simulateur de précipitations pour obtenir le débit exact de la buse sélectionnée et une distribution uniforme des gouttes de pluie sur la zone cible.

Ensuite, des caisses de terre correctement tassées sont positionnées dans la zone cible sur une plate-forme ajustée à une pente uniforme. La dernière étape consiste à effectuer une simulation de précipitations et à recueillir les eaux de ruissellement du sol pour analyse. En fin de compte, la simulation des précipitations est utilisée pour étudier les effets des propriétés du sol, des amendements du sol, des antécédents, de l’humidité du sol, de la topographie et de l’intensité des précipitations sur le ruissellement du sol dans des conditions standard qui se rapprochent des précipitations naturelles.

Cette vidéo présente un protocole de simulation de pluie qui a été utilisé dans le monde entier pour évaluer de manière cohérente le ruissellement des sols. La démonstration de cette méthode est donc importante car le fonctionnement et l’étalonnage du simulateur de pluie impliquent de nombreuses étapes. De plus, de nombreuses variables peuvent influencer les résultats.

Peter fera une démonstration de la procédure d’emballage des boîtes de terre. Peter est étudiant à l’Université du Maryland Eastern Shore, et il travaille dans mon laboratoire depuis quatre ans. Commencez le protocole en vous procurant des boîtes de dimensions identiques.

Ces boîtes mesurent 100 centimètres de long, 20 centimètres de large et 7,5 centimètres de profondeur, et ont neuf trous de drainage de cinq millimètres. Ils ont également une lèvre de cinq centimètres et une gouttière de collecte à une extrémité. Pour chaque boîte, tapissez le fond d’une étamine à quatre plis pour retenir la terre et permettre à l’eau de s’écouler.

Une fois qu’une boîte est doublée, pesez la boîte et l’étamine et notez la mesure pour une utilisation ultérieure. Ensuite, procurez-vous de la terre préparée pour remplir les boîtes. Travaillez avec la première boîte et ramassez suffisamment de terre pour remplir à moitié la boîte.

Une fois lissé sur environ 3,5 centimètres, étalez uniformément le sol et tassez-le avec une brique plate. Le sol ne doit pas se compacter sous la pression de la brique. Ensuite, ajoutez encore deux centimètres de terre.

Ensuite, nivelez-le avec une jauge de nivellement à une profondeur tassée de cinq centimètres. La hauteur de la lèvre carrée. Pesez la boîte de terre tassée pour déterminer la quantité de terre qui a été ajoutée à la boîte.

Vous utilisez le même poids de terre pour remplir les boîtes restantes. Emballez chaque boîte à une profondeur de cinq centimètres et à une densité uniforme. Passez l’aspirateur sur la gouttière pour enlever toute terre qui s’est déversée dans la gouttière.

Pendant le processus d’emballage, le simulateur de précipitations se compose d’un cadre pour soutenir plusieurs boîtes de sol sous une buse. Commencez à l’actionner en fermant le robinet à bille à levier unique avant que l’alimentation en eau principale du simulateur ne soit pressurisée. Tournez la vis de réglage sur le dessus de la vanne du régulateur de pression dans le sens inverse des aiguilles d’une montre pour réduire la pression.

Ouvrez ensuite la vanne de régulation de débit suivante en ligne, revenez complètement à la vanne à bille à levier unique et ouvrez-la complètement. Maintenant, ajustez la soupape du régulateur de pression en la tournant dans le sens des aiguilles d’une montre jusqu’à environ huit PSI. Vérifiez la pression au niveau de la jauge près du sommet du simulateur de précipitations.

Ensuite, fermez partiellement la vanne de régulation de débit en ligne tout en surveillant le débitmètre et le manomètre. Arrêtez-vous lorsque le débitmètre lit le débit approximatif de la buse utilisée ici, 1,5 gallons par minute, et que le manomètre lit le PSI approximatif pour la buse six PSI. Dans ce cas, fermez le robinet à boisseau sphérique à levier unique pour arrêter le débit sans modifier les paramètres de débit et de pression.

Procurez-vous six boîtes de sol vides pour déterminer l’uniformité des précipitations. Préparez-les en couvrant les trous de drainage avec du ruban adhésif pour éviter que l’eau ne s’échappe. Placez les boîtes vides sur un cadre de niveau afin qu’elles soient uniformément espacées et qu’aucune ne se trouve directement sous la buse.

Marquez les positions des cases et utilisez toujours les mêmes positions. Utilisez un tuyau en PVC de 10 pieds de long et de deux pouces de diamètre pour détourner le flux de la buse. Le tuyau doit avoir un coude à 45 degrés attaché à son extrémité.

Positionnez également un grand cylindre gradué pour capter l’écoulement du tuyau. Pour calibrer la buse, placez le tuyau sur la buse et maintenez-le à cet endroit. Ouvrez le robinet à boisseau sphérique à levier unique et récupérez le refoulement du tuyau dans le cylindre pendant 10 secondes.

Une fois terminé, maintenez le tuyau en place et déterminez le volume d’eau dans le cylindre, qui doit correspondre à la valeur attendue pour la buse. Avec la buse calibrée. Retirez le tuyau en PVC pour permettre à la pluie de mouiller la zone de la boîte.

Laissez tomber l’eau pendant 10 minutes. Après exactement 10 minutes, arrêtez brusquement la pluie en positionnant le tuyau en PVC de 10 pieds sur la buse jusqu’au débit. Fermez ensuite le robinet à boisseau sphérique à levier unique pour mesurer le volume d’eau recueilli dans chaque boîte.

Versez-le dans un cylindre gradué. Utilisez ces données pour déterminer l’uniformité des précipitations dans les boîtes. Si le coefficient de variation est supérieur à 0,05, tournez la buse d’un quart de tour et répétez le processus d’étalonnage.

Avant de placer les boîtes de terre tassée dans le simulateur de précipitations, préparez-vous à incliner le cadre à la pente souhaitée. Tout d’abord, positionnez le cadre à une hauteur permettant le placement des bouteilles de collecte et, si nécessaire, des entonnoirs sous les gouttières des boîtes. Ensuite, placez à bord au moins un mètre de longueur sur la longueur d’une boîte de sol montée sur le cadre.

Placez un niveau de charpentier sur la planche pour référence. Au cours du processus, commencez à surélever l’arrière du cadre à l’aide de briques et de cales pour obtenir une pente de 3 %. Arrêtez-vous lorsque l’avant de la boîte se trouve à trois centimètres sous la planche de niveau.

Vérifiez également que l’avant et l’arrière du cadre sont de niveau d’un côté à l’autre. Placez maintenant six caisses de terre tassée dans les positions précédemment marquées sur le cadre incliné pour la position de simulation des bouteilles de collecte des eaux de ruissellement sous les becs de drainage. De plus, utilisez des trombones pour fixer des écrans sur les gouttières afin d’empêcher la pluie de pénétrer directement dans la gouttière ou la bouteille de collecte.

Placez le tuyau en PVC de 10 pieds sur la buse et commencez à faire couler l’eau. Récupérez le débit pendant 10 secondes et recalibrez le débit comme précédemment. Une fois terminé, retirez le tuyau au-dessus de la buse pour démarrer la simulation de précipitations.

Surveillez l’eau qui s’écoule du bec de vidange de chaque boîte. Notez quand l’eau de drainage passe d’un goutte-à-goutte lent à un jet continu. Inscrivez-le comme temps d’amorçage des eaux de ruissellement pour prélever des échantillons de ruissellement.

Attribuez un assistant à chaque case. Changez les bouteilles de collecte aux heures prescrites au moment de l’initiation du ruissellement. Mettez fin à un événement de pluie en positionnant le tuyau en PVC de 10 pieds sur la buse et en fermant le robinet à bille.

Ce graphique du ruissellement en litres par rapport à l’humidité initiale du sol montre que les sols plus humides avaient moins de capacité à stocker l’eau, ainsi que des taux d’infiltration plus faibles, ce qui entraînait des volumes de ruissellement plus importants. Les sols ont été préparés avec des humidités variables selon le protocole manuscrit. Ceux-ci ont été soumis à des précipitations simulées d’une intensité de 3,2 centimètres par heure pendant 40 minutes.

Ici, le temps d’initiation du ruissellement sur l’axe vertical est négativement corrélé avec l’humidité initiale du sol : l’eau s’est infiltrée plus longtemps dans les sols plus secs avant de mouiller la surface du sol et de provoquer le ruissellement. Les données montrent une corrélation positive entre l’urée et la concentration et la teneur en humidité du sol antérieure. Les sols plus secs permettent une infiltration qui permet l’urée dans le sol et loin de la surface du sol.

Lorsque le ruissellement se produit, il y a moins d’urée et d’azote disponible à la surface pour le mouvement. Au second tour. Ce graphique montre les charges cumulatives d’urée en fonction du temps.

Chaque courbe représente une réplique d’une boîte de sol avec l’une des conditions d’humidité antérieures. Le graphique démontre une fois de plus que les sols plus secs ont plus de temps pour s’écouler et que les charges cumulatives sont plus faibles. Ainsi, après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension du fonctionnement et de l’étalonnage d’un simulateur de précipitations et savoir comment contrôler des variables telles qu’un acet et une teneur en humidité qui peuvent affecter les résultats. Le.