토양 유출을 연구하기 위해 강우 시뮬레이션을 실시하기위한 프로토콜

이 절차의 전반적인 목표는 토양 유출을 연구하기 위해 대상 지역 전체에 걸쳐 표준 입자 크기, 강도 및 균일성을 갖는 강우량을 시뮬레이션하는 것입니다. 이것은 먼저 강우 시뮬레이터 제어를 조정하여 선택한 노즐에 대한 대략적인 압력과 유량을 달성함으로써 수행됩니다. 두 번째 단계는 강우 시뮬레이터를 보정하여 선택한 노즐에 대한 정확한 유속과 목표 지역 전체에 빗방울의 균일한 분포를 달성하는 것입니다.

다음으로, 적절하게 포장된 토양 상자는 균일한 경사로 조정된 플랫폼의 목표 영역에 배치됩니다. 마지막 단계는 강우 시뮬레이션을 수행하고 분석을 위해 토양 유출수를 수집하는 것입니다. 궁극적으로 강우 시뮬레이션은 자연 강우량에 가까운 표준 조건에서 토양 유출에 대한 토양 특성, 토양 수정, 선행, 토양 수분, 지형 및 강우 강도의 영향을 연구하는 데 사용됩니다.

이 비디오는 토양의 유출수를 지속적으로 평가하기 위해 전 세계에서 사용되는 강우 시뮬레이션 프로토콜을 보여줍니다. 따라서 이 방법의 시연은 강우 시뮬레이터 작동 및 보정에 많은 단계가 포함되기 때문에 중요합니다. 또한 결과에 영향을 줄 수 있는 많은 변수가 있습니다.

Peter는 흙 상자를 포장하는 절차를 시연할 것입니다. 피터는 메릴랜드 대학교 이스턴 쇼어의 학생이고, 지난 4년 동안 제 연구실에서 일했습니다. 동일한 치수의 상자를 조달하여 프로토콜을 시작합니다.

이 상자는 길이 100cm, 너비 20cm, 깊이 7.5cm이며 9개의 5mm 배수구가 있습니다. 그들은 또한 5cm 립과 한쪽 끝에 수집 홈통을 가지고 있습니다. 각 상자에 대해 바닥에 4겹 무명천을 깔아 흙을 유지하고 물이 흐를 수 있도록 합니다.

상자에 라이닝이 적용되면 상자와 무명천의 무게를 측정하고 나중에 사용할 수 있도록 측정값을 기록합니다. 다음으로, 상자를 채울 준비된 토양을 구하십시오. 첫 번째 상자로 작업하고 상자를 반으로 채울 만큼 충분한 흙을 퍼냅니다.

약 3.5cm 정도 매끄럽게 다듬으면 흙을 고르게 펴고 평평한 벽돌로 포장합니다. 토양은 벽돌의 압력으로 압축되어서는 안됩니다. 다음으로 2cm의 토양을 더 추가합니다.

그런 다음 레벨링 게이지로 5cm 깊이까지 수평을 맞춥니다. 상자 립의 높이입니다. 포장된 토양 상자의 무게를 측정하여 상자에 추가된 토양의 양을 확인합니다.

나머지 상자를 채우기 위해 같은 무게의 흙을 사용합니다. 각 상자를 5cm 깊이와 균일한 밀도로 포장합니다. 홈통을 진공 청소기로 청소하여 홈통으로 쏟아진 흙을 제거하십시오.

포장 과정에서 강우 시뮬레이터는 노즐 아래에 여러 개의 토양 상자를 지지하는 프레임으로 구성됩니다. 시뮬레이터에 대한 주 급수 장치가 가압되기 전에 단일 레버 볼 밸브를 닫아 작동을 시작하십시오. 압력 조절기 밸브 상단의 고정 나사를 시계 반대 방향으로 돌려 압력을 줄입니다.

그런 다음 다음 인라인 흐름 제어 밸브를 열고 단일 레버 볼 밸브로 완전히 돌아가서 완전히 엽니다. 이제 압력 조절 밸브를 시계 방향으로 약 8PSI로 돌려 조정합니다. 강우 시뮬레이터의 상단 근처에 있는 게이지의 압력을 확인하십시오.

다음으로, 유량계와 압력계를 모니터링하면서 인라인 유량 제어 밸브를 부분적으로 닫습니다. 유량계가 여기에서 사용 중인 노즐의 대략적인 유량(분당 1.5갤런)을 읽고 압력 게이지가 노즐 6PSI에 대한 대략적인 PSI를 읽을 때 중지합니다. 이 경우 단일 레버 볼 밸브를 닫아 유량 및 압력 설정을 변경하지 않고 흐름을 중지하십시오.

강우 균일성을 결정하는 데 사용할 6개의 빈 토양 상자를 구합니다. 물이 새는 것을 방지하기 위해 배수구를 덕트 테이프로 덮어 준비하십시오. 빈 상자를 평평한 프레임에 놓아 일정한 간격으로 배치하고 노즐 바로 아래에 아무 것도 없도록 합니다.

상자의 위치를 표시하고 항상 동일한 위치를 사용하십시오. 10피트 길이, 2인치 직경의 PVC 파이프를 사용하여 노즐에서 흐름을 전환하십시오. 파이프의 끝에는 45도 엘보가 부착되어 있어야 합니다.

또한 파이프에서 흐름을 잡을 수 있도록 큰 눈금이 매겨진 실린더를 배치합니다. 노즐을 보정하려면 파이프를 노즐 위에 놓고 그대로 두십시오. 단일 레버 볼 밸브를 열고 10초 동안 실린더의 파이프에서 배출물을 수집합니다.

완료되면 파이프를 제자리에 유지하고 노즐의 예상 값과 일치해야 하는 실린더의 물의 양을 결정합니다. 노즐이 보정된 상태에서. 강우량이 상자 영역을 적실 수 있도록 PVC 파이프를 제거하십시오.

10분 동안 물을 떨어뜨립니다. 정확히 10분 후 10피트 PVC 파이프를 노즐 위에 흐름에 배치하여 강우를 갑자기 멈춥니다. 그런 다음 단일 레버 볼 밸브를 닫아 각 상자에 모인 물의 양을 측정합니다.

눈금이 매겨진 실린더에 붓습니다. 이 데이터를 사용하여 상자 전체의 강우 균일성을 확인할 수 있습니다. 변동 계수가 0.05보다 크면 노즐을 1/4 바퀴 돌리고 보정 프로세스를 반복합니다.

강우 시뮬레이터에 포장된 토양 상자를 배치하기 전에 프레임을 원하는 경사로 기울일 준비를 하십시오. 먼저 수집 병을 배치할 수 있는 높이에 프레임을 배치하고 필요한 경우 상자 홈통 아래에 깔때기를 배치합니다. 다음으로 프레임에 장착된 토양 상자의 길이를 따라 길이가 최소 1미터 이상인 선상에 놓습니다.

참조를 위해 보드에 목수의 수준을 놓습니다. 이 과정에서 벽돌과 심을 사용하여 프레임 뒤쪽을 들어 올려 3% 경사를 달성하십시오. 상자 전면이 레벨 보드에서 3cm 아래에 있으면 정지합니다.

또한 프레임의 앞면과 뒷면이 좌우로 수평인지 확인하십시오. 이제 배수구 아래의 유출수 수집 병 시뮬레이션 위치를 위해 경사 프레임의 이전에 표시된 위치에 6개의 포장된 토양 상자를 놓습니다. 또한 클립을 사용하여 홈통 위에 방패를 부착하여 빗물이 홈통이나 수집 병으로 직접 들어가는 것을 방지하십시오.

노즐 위에 10피트 PVC 파이프를 놓고 물의 흐름을 시작합니다. 10초 동안 방전을 수집하고 이전과 같이 유량을 다시 보정합니다. 완료되면 노즐 위에서 파이프를 제거하여 강우 시뮬레이션을 시작합니다.

각 상자의 배수구에서 배수되는 물을 모니터링하십시오. 배수되는 물이 느린 물방울에서 연속적인 흐름으로 바뀔 때 주목하십시오. 이를 유출 시작 시간으로 기록하여 유출 샘플을 수집합니다.

각 상자에 한 명의 비서를 할당합니다. 유출 시작 시 규정된 시간에 수집 병을 교체하십시오. 10피트 PVC 파이프를 노즐 위에 놓고 볼 밸브를 닫아 강우 이벤트를 종료합니다.

토양 초기 수분 대비 리터 단위의 유출량에 대한 이 그래프는 습한 토양이 물을 저장할 수 있는 능력이 적고 침투율이 낮아 유출량이 더 많았음을 보여줍니다. 토양은 원고 프로토콜을 사용하여 다양한 토양 수분으로 준비되었습니다. 이들은 40분 동안 시간당 3.2cm의 강도로 시뮬레이션된 강우를 받았습니다.

여기서, 수직축에서 시작이 진행되는 시간은 토양 표면을 적시고 유출을 일으키기 전에 더 건조한 토양에 더 오래 침투한 초기 토양 수분과 음의 상관관계가 있는 것으로 보입니다. 이 데이터는 요소와 농도 및 선행 토양 수분 함량 사이에 양의 상관관계가 있음을 보여줍니다. 더 건조한 토양은 요소 n을 토양 내부로 침투시키고 토양 표면에서 멀어지게 합니다.

유출이 발생하면 표면에서 이동을 위해 사용할 수 있는 요소 N이 줄어듭니다. 결선에서. 이 플롯은 누적 요소 n 부하를 시간 함수로 보여줍니다.

각 곡선은 선행 수분 조건 중 하나를 가진 토양 상자의 한 반복을 나타냅니다. 이 플롯은 건조한 토양이 시작 시간이 더 길고 누적 부하가 낮다는 것을 다시 한 번 보여줍니다. 따라서 이 비디오를 시청한 후에는 강우 시뮬레이터의 작동 및 보정을 잘 이해하고 결과에 영향을 줄 수 있는 아셋 및 수분 함량과 같은 변수를 제어하는 방법을 알아야 합니다. 그만큼.