Name: アーバン流出研究施設の設計と建設 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-08-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 13 min 48 s
Description: 学ぶアーバン流出研究施設の設計と建設方法。24個のプロットを持つ施設で、都市芝生からの総流出量を測定し、水質分析用のサンプルを収集する。環境科学と水文学の研究に応用可能です。

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作者は感謝して、この機能のためのスコッツミラクル-Groの会社からの財政支援を認める。また、灌漑コントローラを提供するとの支援のためのトロ社に感謝しています。このプロジェクトの初期段階における後期博士クリスSteiglerによるビジョンと計画も感謝して承諾される。著者はまた、試料調製および分析し​​た彼女の技術支援のために氏N.スタンレーに感謝したいと思います。

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</ol>

S.ケリーはスコッツミラクル-Groの会社の従業員であることを除いて、作者は彼らが競合する金融利害がないことを宣言します。

水が中に、オーバー流れ、土壌を通じて大幅に地形、植生被覆、土壌の物理的性質に影響されます。高い粘土含有量の過度固め土壌と土壌は低下し、浸透率と流出量の増加を示すであろう。この種の施設を建設する際そのため、あらゆる努力は、均一な勾配を有するネイティブの土壌を使用し、建設中の実験的な領域にすべてのタイプのトラフィックからの圧縮を最小限にするためになされるべきである。また、構築後のメンテナンス活動圧縮が最小化されるべきである。これらの要因はまた、所与の実験からのデータを解釈し、現場の状況は非常に異なっていてもよく、他のサイトからのデータにそれらを比較する際に考慮する必要がある。 すべての自然な土壌は、固有の空間的変動を大量に持っている。これは、適切なワームホール、昆虫の活動など 、または基本的な土壌などの生物学的活性の結果である可能性がそのような質感と粘土の収縮膨張電位としてネクタイ。この施設で使用される大型のプロットサイズは​​、可能な限り、この空間的変動の多くを含めることにより、プロット間の総変動性を最小にするように選択した。 <p class="jove_...

最も急速に成長している、非常に人口の大都市圏のうちの4つは、亜熱帯気候の1にアメリカ南部に位置しています。また、1982年から1997年の間に都市化の土地で最大のパーセント変化は、米国南部で発生した1。増加し、都市部では夏の2時に屋外での使用のために使用されるその多くは飲料水のための付随需要は、付属しています。新しい構成により、プログラム可能な地下灌漑システムは、多くの場合、インストールされている。残念ながら、これらのシステムは、多くの場合、より頻繁にかつ/またはランドスケープ2の蒸 ​​発散量の要求を超えたボリュームで、都市景観への灌漑を送達するようにプログラムされている。これは、都市ストリーム症候群3と呼ばれているものに寄与する、都市景観から水を受け取ることに流出かなりの量になる。都市ストリーム症候群の症状は、地表流やびらん性流れの頻度を増加nitrogeの増加、nは（N）、リン（P）、毒物、およびチャネル形態の変化に加えて、温度、淡水生物学、生態系3を処理する。 農業生態系からNとPの損失が広く研究4つの要因に主に依存することが見出されている：栄養源、適用率、印加タイミング、および栄養配置4。少なく公表されたデータは、現在の都市景観からの栄養素のオフサイト移動に存在するが、これらの原理は、直接かどうか、ホーム芝生、芝の農場、公園、その他の緑の空間で、芝草文化に適用することができます。また、風景から流出につながる不適切な灌漑慣行は、これらの損失を悪化させることができます。 栄養損失はさらに灌漑水の水質によって変化させることができる。南西米国の地域は、多くの場合、自宅の芝生や都市景観5,6の灌漑のためのより生理食塩水または産するアルカリ水を利用する。の化学組成灌漑用水が大幅流出水に炭素、窒素、カルシウム、および他の陽イオンの放出を引き起こす土壌の化学的性質を変化させることができる。最近の研究は、抽出水の増加ナトリウム吸収率（SAR）は大幅にセントAugustinegrassの切り抜き、ライグラスの切り抜き、および他の有機材料7から浸出炭素（C）と窒素（N）の量を増加することを示した。また、レクリエーションの芝草土壌からの水抽出可能な土壌、C、N、およびP損失が大幅に灌漑用水の化学成分と相関していた6。 Washbusch ら 。マディソン、ウィスコンシン、都市流出を研究し、芝生が全リン8の最大の貢献者であることを見出した。さらに、それらはまた、「ストリートダート」の総Pの25％が葉や刈芝から生じたことを見出した。典型的な田舎の設定では、落葉が地面に落下した後、sに戻ってゆっくりと放出する栄養素を分解し、油環境。しかし、都市環境では、栄養豊富な葉や草の切り抜き、かなりの量は、上に落ちたり、そのような車道、歩道、そして車道などhardscapesに洗浄したり吹き飛ばさ、その後彼らは &quot;ストリート·汚れ」に貢献する街への道を作る、そのうちの多くは受信水路に直接洗浄されます。 都市景観の土壌も減少による浸透速度9に流出量を増加させることができる工事中にしばしば乱され、高度に圧縮されている。 Kellingのとピーターソンは、総流出量と家庭の芝生から流出量の栄養塩濃度の両方が圧縮され、あるいは重大な障害以前の建設活動10による撹乱土壌断面を持って芝生から増加していることを報告した。エドモンドソンら 。一方で、都市部の土壌はLeicの都市部と郊外地域の周囲の農地に比べて少ない圧縮さであることを見出したエステル、英国11。彼らは使用重い農業機械にこれを起因が、彼らはまた、芝生の草刈り、より大きな人間踏みつけに起因するものであった樹木の下の土壌よりも大きな土の嵩密度を有していたことを指摘した。 それは、多くの状況において、都市部と郊外のストリームシンドロームが大幅に流出し、点光源が3,12を放電することにより、影響を受けるように思われる。ポイント·ソースは許可やリサイクルを通して操作することができますが、追加の研究が流れ落ちるまで栄養素の損失を最小限に抑えるために、家庭の芝生の確立と管理のための最善の管理手順を開発し、テストするために必要とされる。この点でこれまでの研究努力は、多くの場合、沿岸海域への栄養素の損失を浸出し、流出の影響に関連した懸念に起因する高い砂含有土壌が存在する沿岸地域に沿って中心にされてきた。非常に砂質土壌で作業する場合ただし、一方が属することができるように急な斜面や高降雨率を持っている必要がありますいずれの流出13,14 TEをこれとは対照的に、中央アメリカでの土壌の多くは、微細凹凸であり、小さくても降雨イベントからの流出、かなりの量になり、低浸透率を持っている。したがって、本来の土壌や住宅の景観に発生する可能性のある典型的な斜面に流出施設を設計し、構築することが望まれた。 本論文では、測定および定量化のために、比較的小さな時間分解能および選択した体積または時間間隔で、流出水のサブサンプルの同時収集における全流出量を測定するための24の個別33.6メートル2フィールドプロットを含む千メートル2施設の設計、建設、機能を説明流出水の化学成分の。

<table><tbody><tr><td>流量計</td><td>Teledyne Isco</td><td>Model 4230</td><td>水路を通る水の流れを測定し、記録するバブリング流量計</td></tr><tr><td>ポータブルサンプラー</td><td>Teledyne Isco</td><td>Model 6712</td><td>流量計と連携して、所定の間隔で水サンプルを収集します。</td></tr><tr><td>フローリンク データを収集するソフトウェア</td><td>テレダイン・イスコ</td><td>Ver 5.0</td><td>流量計とコンピュータ間の通信が可能</td></tr><tr><td>傾斜前のトレンチドレン</td><td>Zurn Industries, LLC</td><td>Z-886</td><td></td></tr><tr><td>灌漑コントローラー</td><td>トロ社</td><td>VP サテライト</td><td>各プロットに灌漑を個別に制御</td></tr><tr><td>電動バルブ</td><td>ハンター</td><td>2.5 cm PGV</td><td>灌漑コントローラーからの信号に基づいて個々のプロットへの水の流れを開閉します</td></tr><tr><td>灌漑ヘッド</td><td>ハンター</td><td>プロスプレー 4</td><td>4 4 インチポップアップスプレーヘッド</td></tr><tr><td>6インチスロット付きドレンパイプ</td><td>高度な排水システム</td><td>6410100</td><td>シングルウォールコルゲートHDPE-</td></tr><tr><td>スロット付き6インチプレーンドレンパイプ</td><td>アドバンスドレンシステム</td><td>6400100</td>シングル<td>ウォールコルゲートHDPE-プレーン</td></tr><tr><td>フィルターペーパー</td><td>Whatman GF/F</td><td>1825-047</td><td>直径47 mm、バインダーフリー、ガラスマイクロファイバーフィルター</td></tr><tr><td>pHメーター</td><td>フィッシャー</td><td>アキュメットXL20</td><td></td></tr><tr><td>コンビネーションpHプローブ</td><td>フィ</td><td>ッシャー13-620-130</td><td></td></tr><tr><td>自動温度補償プローブ</td><td>フィ</td><td>ッシャー13-602-19</td><td></td></tr><tr><td>電気伝導率プローブ</td><td>フィ</td><td>ッシャー13-620-100</td><td>細胞定数1.0</td></tr><tr><td>TOC-VCSH 全窒素ユニット付 TMN-1</td><td>島津製作</td>所 <td>TOC-VCSH TMN-1</td><td>付 溶存C&N分析装置</td></tr><tr><td>Smartchem 200</td><td>ユニティ・サイエンティフィック</td><td>200</td><td>P測定用ディスクリート分析装置</td></tr><tr><td>ICS 1000</td><td>Dionex</td><td>ICS 1000</td><td>Ca、Mg、K、Na測定用イオンクロマトグラフィー</td></tr><tr><td>ポータブル土壌水分計</td><td>スペクトラム&nbsp;</td><td>FieldScout TDR 300</td><td>7.5 cm長いプローブ</td></tr><tr><td>Totallizing水道</td><td>メーターBadger3</td><td>/4インチ水道メーター</td>標準的な<td>住宅所有者の水道メーター</td></tr></tbody></table>

アーバン流出研究施設の設計と建設

Design and Construction of an Urban Runoff Research Facility

都市人口が増加するにつれ、灌漑、都市景観の面積を行います。都市部の夏の水利用は、景観灌漑の需要増によるもので2〜3倍の冬のベースラインの水使用することができます。不適切な灌漑慣行や大降雨現象は、彼らが富栄養化に寄与することができる地元の河川や湖に栄養分や堆積物を運ぶ可能性を秘めている、都市景観から流出する可能性があります。千メートル2施設は、24の個別33.6メートル2フィールドプロット、シミュレートされた都市の景観からの流出水中の化学成分の定量化のために選択された間隔で、時間と流出サブサンプルの収集と総流出量を測定するために装備それぞれで構成されて構築した。第一及び第二の試験から流出量は、それぞれ38.2および28.7％の値を変動係数（CV）を持っていた。両試験のための流出のpH、EC、およびNa濃度用のCV値は、すべて10％未満であった。 ConcentratioDOCのナノ秒、TDN、DON、PO 4-P、K +はMg 2 +およびCa 2 +の CVは、両方の試験において50％未満の値であった。全体的にみて、施設で芝のインストール後に実施したテストの結果は、流出量や化学成分のプロットの間の良好な均一性を示した。大プロットサイズは​​、自然変動の多くを含むので、都市景観生態系のより良好なシミュレーションを提供するのに十分である。

プロット特性 全24プロットの平均勾配は3.7％だったとプロット2（ 表1）のために、プロット17 3.2％という低い4.1％の高い範囲であった。平均表土の厚さ36 cmであり、プロット24 25.0 cmと低いからプロット10 51.5センチ（ 表1）の高い範囲であった。 流出量 2012年8月9日の最初の試験からの流出量は213.5 Lの平均を持っていたと変動係数38.2％の（CV）（ 表2）で391 Lの高に95.6 Lの低の範囲であった。これは、芝張り前に、これらのプロットはよく、灌漑や流出収集システムの優れた機能を確保灌漑分布と同様の活動を測定するために灌漑されていたことに留意すべきである。したがって、適用灌漑の多くは流出として回収した。 これとは対照的に、土壌は下をもたらした2012年9月13日流出事象にずっとドライヤーの前だった52.6 L.ボリュームの平均流出量は、28.7％のCVで27....

本論文では、からの流出水に化学成分の定量化のために選択された間隔で、時間と流出サブサンプル集で、総流出量を測定するために装備24の個別33.6メートル2フィールドプロットを含む千メートル2施設の設計、建設、および機能について説明しますシミュレートされた家の芝生。

As the urban population increases, so does the area of irrigated urban landscape. Summer water use in urban areas can be 2-3x winter base line water use ...

以下の手順の全体的な目的は、総流出量を測定し、同時に流出水のサブサンプルを採取するための模擬都市芝生を設計・構築することです。模擬都市芝生からの流出水を測定し、化学成分を定量化します。これは、3%から4%の均一な傾斜があり、施設の設置に適した面積を持つ区画を選定することで達成されます。第2ステップでは、区画エリアの下部に、流出水および回収槽を含む止水壁を構築します。これにより、各区画からのすべての流出水を回収し、測定およびサンプリング装置へ送ることが可能になります。次に、一定の時間間隔で流出量を正確に測定し、分析用の流出水サンプルを回収するため、止水壁の下に測定およびサンプリング装置を設置します。第4ステップでは、個別の区画灌漑の設置、区画間のプラスチック製バリヤー、地上への小さな土手、および区画上部の排水溝の設置を含む、区画エリアの最終的な準備を行います。最後に、試験区にセントオーガスチン芝のソッドを植栽します。灌漑システムを作動させて流出イベントを発生させ、得られた水サンプルを回収して化学組成を分析します。フロリダ州、ペンシルベニア州、およびオハイオ州の施設と比較した本施設の主な2つの利点は、撹乱されていない原生土壌の上に建設されていること、および試験区に自然な変動性と微気象の影響が含まれていることです。本施設を用いた研究Uは、都市環境における芝生や景観からの栄養塩流出などの主要な環境問題に焦点を当てます。これにより、都市の芝生や景観からの栄養塩損失を最小限に抑える、あるいは完全に防止するための主要な最善管理手法（BMP）の開発、活用および導入に寄与します。現在、本施設を用いた研究はセントオーガスティン芝の芝生からの栄養塩損失に関する知見を提供できますが、将来的には他の種類の芝や、土壌改良剤、除草剤、殺虫剤などの製品への応用も可能です。一般的に、本施設を再現しようとする場合、当初は敷地の選定に苦労し、次いで擁壁の設計と建設に困難が伴うと考えられます。土壌の吸収能力を超える速度で灌漑が行われた際、造園エリアからどれほどの大量の水が流出するかを例示するためには、このサイトでの視覚的な実演が不可欠です。まず、地表が乱されていない、3～4%の均一な傾斜を持つエリアを特定し、そのエリアの地形測量を行います。次に、平均傾斜 3.7%の10メートル×100メートルの区域を画定し、この区域を10メートル×33.3メートルの3つのブロックに分割します。次に、各ブロックを幅4.1メートル、長さ8.2メートルの8つのフィールドプロットに分割します。建設を開始するため、あらかじめ準備した型枠に4,000ポンド試験強度のレディミックスコンクリートを流し込み、型枠がいっぱいになったら振動させて空隙を取り除きます。上端をコテで仕上げて、縁を丸く滑らかにし、排水口の仮プラスチックカバー

design-and-construction-of-an-urban-runoff-research-facility

Research

JoVE Journal

Environment

環境

降雨シミュレータは、尿素、非点源の環境汚染物質の運命と輸送の研究にパックされた土壌のボックスへの一様な降雨の一貫した率を適用するために使用された。均一な土壌や降雨条件下では、前件土壌水分量は、表面流出中の尿素の損失に強い制御を発揮した。...

土壌流出を研究する降雨シミュレーションを行うためのプロトコル

この記事では、都市の雨水や農業灌漑排水を処理して水生生物毒性に関連する農薬やその他の汚染物質を除去する処理システムの設計属性と有効性を要約します。...

農業および都市流出における地表水毒性に伴う汚染物質除去のための植物処理システム

土壌透水排水灌漑への影響: 結合フィールド サンプリングと飽和透水係数の実験室測定

建設された湿地処理システムは、何十年にもわたって廃水の処理に使用されてきましたが、オイルサンドの影響を受ける水域の処理への適用は比較的新しいものです。この可能性を探求するために、表面流メソコズムの設計と実験方法の概要を説明します。このアプローチは、主要な設計パラメータの理解を深め、治療効果を向上させることを目的としています。...

排水処理のためのメソコスムスケール人工湿地設計

この方法は、連続13℃で均一または差動植物組織標識用15 N同位体標識室を構築し、操作する方法について説明します。代謝およびAndropogonのgerardiiの構造的な標識からの代表的な結果が説明されています。...

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ライシメータ二酸化炭素グラデーション施設は、250〜500μlのL -1粘土、シルト質粘土、および砂質土壌モノリスの温度制御室ハウジング草原植物群落における線形二酸化炭素勾配を作成します。施設は、過去と未来の二酸化炭素濃度は、草原の炭素循環にどのように影響するかを決定するために使用されます。...

CO<sub&gt; 2</subテスト用のCO&gt;濃度勾配施設<sub&gt; 2</sub&gt;濃縮および草地生態系の機能に及ぼす土壌の影響

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船上用二枚貝の濾過ならびに摂食行動を定量化する biodeposition メソッドを使用するための流れを介してデバイスが変更されました。デバイスを中心に構築二次元ジンバル...

デザインと二枚貝のサスペンションが海で餌を定量化するための装置の使用

本稿では、飲料水の微生物検査の適応、低コストと可搬式インキュベーターを構築するためのメソッドについて説明します。私たちのデザインは、広く入手可能な材料に基づいており、まだ実験室ベースの高いハイエンド...

フィールドと実験室の使用のための低コスト モバイル インキュベーターの建設

プロトコルの目的は、実験室で使用するためのビデオデータを収集する方法を詳述することです。データを見ている参加者の目を追跡するデータと、機械学習の手法を使用して見ていたビデオのコンテンツを効率的に分析する方法を記録する方法。...

都市公園環境における歩行の映像を自由に視聴する映像コンテンツの分析とアイトラッキングデータを組み合わせる

学ぶアーバン流出研究施設の設計と建設方法。24個のプロットを持つ施設で、都市芝生からの総流出量を測定し、水質分析用のサンプルを収集する。環境科学と水文学の研究に応用可能です。

アーバン流出研究施設の設計と建設

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