פרוטוקול לעריכת סימולציה גשם לחקר ניגר קרקע

המטרה הכוללת של הליך זה היא לדמות גשמים, עם גודל טיפה סטנדרטי, עוצמה ואחידות על פני אזור היעד כדי לחקור נגר קרקע. זה מושג על ידי התאמה ראשונה של בקרות סימולטור הגשם כדי להשיג את הלחץ וקצב הזרימה המשוערים עבור הזרבובית שנבחרה. השלב השני הוא כיול סימולטור הגשם כדי להשיג את קצב הזרימה המדויק עבור הזרבובית שנבחרה ופיזור אחיד של טיפות גשם על פני אזור היעד.

לאחר מכן, קופסאות אדמה ארוזות כראוי ממוקמות באזור היעד על פלטפורמה המותאמת לשיפוע אחיד. השלב האחרון הוא ביצוע סימולציה של גשמים ואיסוף נגר קרקע לניתוח. בסופו של דבר, סימולציית גשם משמשת לחקר ההשפעות של תכונות קרקע, תיקוני קרקע, קודמים, לחות קרקע, טופוגרפיה ועוצמת גשמים על נגר קרקע בתנאים סטנדרטיים הקרובים לגשמים טבעיים.

סרטון זה מתאר פרוטוקול הדמיית גשם ששימש ברחבי העולם כדי להעריך באופן עקבי נגר מקרקעות. לכן הדגמה של שיטה זו חשובה מכיוון שתפעול וכיול סימולטור גשם כרוכים בשלבים רבים. כמו כן, ישנם משתנים רבים שיכולים להשפיע על התוצאות.

פיטר ידגים את הנוהל לאריזת ארגזי האדמה. פיטר הוא סטודנט באוניברסיטת מרילנד בחוף המזרחי, והוא עבד במעבדה שלי בארבע השנים האחרונות. התחל את הפרוטוקול על ידי רכישת קופסאות בעלות מידות זהות.

קופסאות אלה הן באורך 100 סנטימטרים, ברוחב 20 סנטימטרים ובעומק 7.5 סנטימטרים, ויש להן תשעה חורי ניקוז של חמישה מילימטרים. יש להם גם שפה של חמישה סנטימטרים ומרזב איסוף בקצה אחד. עבור כל קופסה, מרפדים את התחתית בבד גבינה ארבע שכבות כדי לשמור על האדמה ולאפשר זרימת מים.

לאחר ריפוד הקופסה, שקלו את הקופסה ואת בד הגבינה ורשמו את המדידה לשימוש מאוחר יותר. לאחר מכן, השג אדמה מוכנה למילוי הקופסאות. עבדו עם הקופסה הראשונה וגרפו מספיק אדמה כדי למלא את הקופסה למחצה.

כאשר מחליקים כ -3.5 סנטימטרים, מורחים את האדמה באופן שווה ואורזים אותה בלבנה שטוחה. האדמה לא צריכה להידחס בלחץ הלבנים. לאחר מכן, הוסף עוד שני סנטימטרים של אדמה.

לאחר מכן יישר אותו עם מד פילוס לעומק צפוף של חמישה סנטימטרים. גובה שפת הקופסה. שקלו את קופסת האדמה הארוזה כדי לקבוע את כמות האדמה שנוספה לקופסה.

אתה משתמש באותו משקל אדמה כדי למלא את הקופסאות הנותרות. אורזים כל קופסה לעומק של חמישה סנטימטרים וצפיפות אחידה. שואב את המרזב כדי להסיר אדמה שנשפכה לתוך המרזב.

בתהליך האריזה, סימולטור הגשמים מורכב ממסגרת לתמיכה במספר קופסאות אדמה מתחת לזרבובית. התחל להפעיל אותו על ידי סגירת שסתום הכדור עם המנוף היחיד לפני הפעלת לחץ על אספקת המים הראשית לסימולטור. סובב את בורג הסט על גבי שסתום ויסות הלחץ נגד כיוון השעון כדי להפחית את הלחץ.

לאחר מכן פתח את שסתום בקרת הזרימה הבא בשורה, חזור לחלוטין לשסתום הכדור עם המנוף היחיד ופתח אותו לחלוטין. כעת, כוונן את שסתום ויסות הלחץ על ידי סיבובו בכיוון השעון לכ-8 PSI. בדוק את הלחץ במד ליד החלק העליון בסימולטור הגשם.

לאחר מכן, סגור חלקית את שסתום בקרת הזרימה המוטבע תוך ניטור מד הזרימה ומד הלחץ. עצור כאשר מד הזרימה קורא את קצב הזרימה המשוער של הזרבובית בשימוש כאן, 1.5 ליטר לדקה, ומד הלחץ קורא את ה-PSI המשוער עבור הזרבובית שש PSI. במקרה זה, סגור את שסתום הכדור עם המנוף היחיד כדי לעצור את הזרימה מבלי לשנות את קצב הזרימה והגדרות הלחץ.

השג שש קופסאות אדמה ריקות לשימוש בקביעת אחידות הגשמים. הכן אותם על ידי כיסוי חורי הניקוז בנייר דבק כדי למנוע דליפת מים החוצה. הנח את הקופסאות הריקות על מסגרת ישרה כך שהן יהיו מרווחות באופן שווה ואף אחת מהן לא תהיה ישירות מתחת לזרבובית.

סמן את מיקומי הקופסאות והשתמש תמיד באותם מיקומים. השתמש בצינור PVC באורך 10 רגל ובקוטר שני אינץ' כדי להסיט את הזרימה מהזרבובית. לצינור צריך להיות מרפק של 45 מעלות מחובר לקצהו.

מקם גם גליל מדורג גדול כדי לתפוס זרימה מהצינור. כדי לכייל את הזרבובית, מקם את הצינור מעל הזרבובית והחזק אותו שם. פתח את שסתום הכדור עם המנוף היחיד ואסוף את הפריקה מהצינור בצילינדר למשך 10 שניות.

בסיום, שמור את הצינור במקומו וקבע את נפח המים בצילינדר, שאמור להתאים לערך הצפוי עבור הזרבובית. כשהזרבובית מכוילת. הסר את צינור ה-PVC כדי לאפשר לגשמים להרטיב את אזור הקופסה.

תן למים לרדת במשך 10 דקות. לאחר 10 דקות בדיוק עצרו בפתאומיות את הגשמים על ידי מיקום צינור ה- PVC באורך 10 רגל מעל הזרבובית לזרימה. לאחר מכן סגור את שסתום הכדור עם המנוף היחיד כדי למדוד את נפח המים שנאספו בכל קופסה.

שופכים אותו לגליל מדורג. השתמש בנתונים אלה כדי לקבוע אחידות גשם בין התיבות. אם מקדם השונות גדול מ-0.05, סובב את הזרבובית רבע סיבוב וחזור על תהליך הכיול.

לפני הנחת קופסאות אדמה ארוזות בסימולטור הגשמים, התכוננו להטות את המסגרת למדרון הרצוי. ראשית, מקם את המסגרת בגובה כדי לאפשר הצבת בקבוקי איסוף ובמידת הצורך משפכים מתחת למרזבי הקופסה. לאחר מכן הניחו על הסיפון באורך של לפחות מטר לאורך קופסת אדמה המותקנת על המסגרת.

הניחו מפלס נגר על הלוח לעיון. במהלך התהליך, התחל להרים את החלק האחורי של המסגרת באמצעות לבנים ושקעים כדי להשיג שיפוע של 3%. עצור כאשר החלק הקדמי של הקופסה נמצא שלושה סנטימטרים מתחת ללוח המפלס.

כמו כן, בדוק שהחלק הקדמי והאחורי של המסגרת מפולסים מצד לצד. כעת הניחו שש קופסאות אדמה ארוזות במיקומים שסומנו בעבר על המסגרת המשופעת לבקבוקי איסוף נגר במיקום הסימולציה מתחת לפיות הניקוז. בנוסף, השתמש במהדק נייר כדי לחבר מגנים מעל המרזבים כדי למנוע מגשם להיכנס ישירות למרזב או לבקבוק האיסוף.

הנח את צינור ה-PVC באורך 10 רגל מעל הזרבובית והתחל בזרימת המים. אסוף את הפריקה למשך 10 שניות וכיול מחדש את קצב הזרימה כמו קודם. בסיום, הסר את הצינור מעל הזרבובית כדי להתחיל בהדמיית גשמים.

עקוב אחר ניקוז המים מפיית הניקוז של כל קופסה. שימו לב מתי המים המתנקזים הופכים מטפטוף איטי לזרם רציף. רשום זמן זה כזמן התחלת הנגר כדי לאסוף דגימות נגר.

הקצה מסייע אחד לכל תיבה. החלף את בקבוקי האיסוף בזמנים שנקבעו בתחילת הנגר. סיים אירוע גשם על ידי מיקום צינור ה-PVC באורך 10 רגל מעל הזרבובית וסגירת שסתום הכדור.

חלקת נגר זו בליטרים לעומת לחות ראשונית בקרקע מראה שלקרקעות הרטובות יותר הייתה פחות יכולת לאגור מים, יחד עם שיעורי חדירה נמוכים יותר וכתוצאה מכך נפחי נגר גדולים יותר. הקרקעות הוכנו עם לחות קרקע משתנה באמצעות פרוטוקול כתב היד. אלה היו נתונים לגשמים מדומים בעוצמה של 3.2 סנטימטרים לשעה במשך 40 דקות.

כאן, נראה כי זמן ההתחלה על הציר האנכי נמצא בקורלציה שלילית עם מי לחות הקרקע הראשוניים שחדרו לקרקעות יבשות יותר זמן רב יותר לפני שהם מרטיבים את פני הקרקע וגורמים לנגר. הנתונים מראים מתאם חיובי בין אוריאה וריכוז ותכולת לחות קרקע קודמת. קרקעות יבשות יותר מאפשרות חדירה שזולגת אוריאה לתוך האדמה והרחק מפני האדמה.

כאשר נגר אכן מתרחש, פחות אוריאה N זמינה על פני השטח לתנועה. בסיבוב השני. תרשים זה מציג עומסי אוריאה n מצטברים כפונקציה של זמן.

כל עקומה מייצגת שכפול אחד של קופסת אדמה עם אחד מתנאי הלחות הקודמים. העלילה מדגימה שוב שלקרקעות יבשות יותר יש זמן רב יותר לברוח מההתחלה ולהוריד עומסים מצטברים. אז לאחר צפייה בסרטון זה, עליכם להבין היטב את הפעולה והכיול של סימולטור גשם ולדעת לשלוט במשתנים כמו אצט ותכולת לחות שיכולים להשפיע על התוצאות. ה.