Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Ontwerp en constructie van een Urban Runoff Research Facility

12.8K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/51540

⸱

8 augustus 2014

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Soil and Crop Sciences Department, Texas A&M University, 2The Scotts Miracle-Gro Company

In dit artikel

Samenvatting

Dit document beschrijft het ontwerp, de bouw en functie van een 1.000 m 2-faciliteit met 24 individuele 33,6 m 2 proefvelden ingericht voor het meten van de totale afvoer volumes met de tijd en de collectie van runoff submonsters op geselecteerde intervallen voor de kwantificering van de chemische bestanddelen in de afvoer van water uit gesimuleerde huis gazons.

Samenvatting

Als de stedelijke bevolking toeneemt, neemt ook de oppervlakte van de geïrrigeerde stedelijk landschap. Zomer watergebruik in stedelijke gebieden kan 2-3x winter basislijn het gebruik van water als gevolg van de toegenomen vraag naar landschap irrigatie. Oneigenlijk irrigatie praktijken en grote regenval kan leiden tot afvoer van stedelijke landschappen die potentieel hebben om voedingsstoffen en sedimenten te dragen in de lokale beken en meren, waar ze kunnen bijdragen tot eutrofiëring heeft. Een 1.000 m 2 faciliteit werd gebouwd, die bestaat uit 24 individuele 33,6 m 2 proefvelden, elk uitgerust voor het meten van de totale afvoer volumes met de tijd en de collectie van runoff submonsters op geselecteerde intervallen voor de kwantificering van chemische bestanddelen in de afvoer van water uit gesimuleerde stedelijke landschappen. Afvoer volumes uit de eerste en tweede onderzoeken hadden variatiecoëfficiënt (CV) waarden van 38,2 en 28,7%, respectievelijk. CV waarden voor de afvoer pH, EC, en Na-concentratie voor beide studies waren allemaal onder de 10%. Concentrations van DOC, TDN, DON, PO 4 P, K +, Mg2 + en Ca2 + hadden CV-waarden lager dan 50% in beide studies. Over het algemeen zijn de resultaten van de tests die werden uitgevoerd na de zode de installatie bij de faciliteit aangegeven goede uniformiteit tussen de percelen voor de afvoer volumes en chemische bestanddelen. Het grote perceel voldoende groot is om een ​​groot deel van de natuurlijke variabiliteit op te nemen en biedt daarom een ​​betere simulatie van het stedelijk landschap ecosystemen.

Inleiding

Vier van de meest snel groeiende, dichtbevolkte stedelijke gebieden bevinden zich in het zuiden van de VS in subtropische klimaten 1. Bovendien, de grootste procentuele verandering in stedelijke land tussen 1982 en 1997 zich in zuidelijke USA 1. Met de toegenomen stedelijke gebieden komt er een bijkomende vraag naar drinkbaar water, waarvan een groot deel wordt gebruikt voor buiten gebruik tijdens de zomermaanden 2. Met nieuwbouw, zijn programmeerbaar in de grond irrigatiesystemen vaak geïnstalleerd. Helaas zijn deze systemen vaak geprogrammeerd om irrigatie vaker en / of in volumes die verdamping eisen van het landschap 2 overschrijden leveren aan stedelijke groenvoorzieningen. Dit resulteert in een aanzienlijk volume van afvoer van de stedelijke groenvoorziening in de ontvangende wateren, wat bijdraagt ​​aan wat genoemd stedelijke stroom syndroom 3. Symptomen van de stedelijke stroom syndroom omvatten een toename van de frequentie van de oppervlakkige afstroming en erosieve watertoevoer, verhoogde nitrogen (N), fosfor (P), toxische stoffen, en de temperatuur in aanvulling op veranderingen in kanaal morfologie, zoetwater biologie, en ecosysteem processen 3.

Verliezen van N en P uit agrarische ecosystemen zijn uitgebreid bestudeerd en vond vooral afhankelijk van vier factoren zijn: de bron van voedingsstoffen, verbruik en toepassing timing, en voedingsstoffen plaatsing 4. Terwijl minder gepubliceerde gegevens die momenteel bestaan ​​op buiten het terrein verplaatsing van nutriënten uit stedelijke landschappen, kunnen deze opdrachtgevers direct worden toegepast op de grasmat cultuur, zowel in huis gazons, zode boerderijen, parken of andere groene ruimten. Daarnaast kunnen onjuiste irrigatie praktijken die leiden tot afvoer van het landschap van deze verliezen verergeren.

Nutriëntenverliezen kan verder worden aangepast door de kwaliteit irrigatiewater. Gebieden in het zuidwesten VS gebruiken vaak meer zout of sodic water voor irrigatie van thuis gazons en stedelijke landschappen 5,6. De chemische samenstelling vanhet gietwater aanzienlijk veranderen bodemmateriaal veroorzaakt het vrijkomen van koolstof, stikstof, calcium, en andere kationen runoff water. Recent werk toonde aan dat verhoogde natrium absorptie ratio (SAR) van de winning van water de hoeveelheden koolstof (C) en stikstof (N) uitgeloogd uit St. Augustinegrass knipsels, raaigras knipsels en andere organische materialen 7 aanzienlijk toegenomen. Bovendien werden water extraheerbare bodem C, N, en P verliezen recreatieve turfgrass bodems significant gecorreleerd met irrigatiewater chemische bestanddelen 6.

Washbusch et al. studeerde stedelijke afvoer in Madison en vond dat gazons waren de grootste bijdrage van de totale fosfor 8. Daarnaast vonden ze ook dat 25% van de totale P in "straatvuil" is ontstaan ​​uit de bladeren en grasresten. In een typisch landelijke omgeving, bladafval valt op de grond en vervolgens ontleedt langzaam vrijgeven van voedingsstoffen naar de solie milieu. Echter, in een stedelijke omgeving, die aanzienlijke hoeveelheden voedselrijke bladeren en maaisel kan op vallen of zich te wassen of geblazen hardscapes zoals opritten, voetpaden en wegen, vervolgens het maken van hun weg in de straten waar ze bijdragen aan "straatvuil" , waarvan een groot deel wordt direct gewassen in ontvangende wateren.

Stedelijk landschap bodems zijn vaak verstoord en zeer verdicht tijdens de bouw, die ook hoeveelheden afvalmateriaal kan toenemen als gevolg van verminderde infiltratie tarieven 9. Kelling en Peterson gemeld dat zowel de totale afvoer volume en de concentraties voedingsstoffen in de afvoer vanuit huis gazons worden verhoogd van gazons die verdicht zijn of ernstig verstoorde bodemprofielen als gevolg van eerdere bouwactiviteiten 10. Edmondson et al. Aan de andere kant, vond dat de stedelijke gronden waren minder verdicht in vergelijking met omliggende landbouwgronden in de stedelijke en voorstedelijke regio Leicester, UK 11. Ze schreef dit toe aan de zware landbouwmachine gebruikt, maar ze merkte ook op dat gazons had een grotere bodem bulk dichtheid dan de bodem onder bomen en struiken, die werd toegeschreven aan het gras maaien en grotere menselijke vertrappen.

Het lijkt erop dat in veel situaties, stedelijke en voorstedelijke stroom syndromen worden aanzienlijk beïnvloed door de afvoer en point-source ontlaadt 3,12. Terwijl de point-bronnen kunnen worden gemanipuleerd door middel van vergunningen en recycling, is aanvullend onderzoek nodig om te ontwikkelen en te testen beste beheer van de procedures voor het gazon thuis oprichting en het beheer van de afvoer van nutriënten naar afvoer minimaliseren. Verleden onderzoek inspanningen op dit gebied zijn vaak gecentreerd langs de kustgebieden waar er een hoog gehalte bodem zand, als gevolg van bezorgdheid over de effecten van uitspoeling en afspoeling verliezen van voedingsstoffen naar de kustwateren. Echter, bij het werken met zeer zandgronden, moet men hebben steile hellingen en hoge regenval tarieven te kunnen generaTè iedere lozing 13,14. Daarentegen veel bodems in de centrale Verenigde Staten fijne structuur en lage Infiltratie die resulteren in significante hoeveelheden afvoer van zelfs kleine regenval. Derhalve was het gewenst te ontwerpen en bouwen van een afvoer voorziening op inheemse bodem en helling typerend voor Kan in woonlandschappen.

Dit document beschrijft het ontwerp, de bouw en de functie van een 1.000 m 2-faciliteit met 24 individuele 33,6 m 2 proefvelden voor het meten van de totale afvoer volumes bij relatief kleine temporele resolutie en gelijktijdige inzameling van afvoer water submonsters op geselecteerde volumetrische of temporele interval voor de meting en kwantificering van de chemische bestanddelen van de afvoer water.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1 Site Selection

  1. Zoek een voldoende omvang gebied van ongestoorde bodem met een gelijkmatige 3-4% helling.
  2. Voer een topografisch onderzoek en af ​​te bakenen een gebied van ongeveer 10 mx 100 m met een gemiddeld 3,7 ± 0,5% helling.
  3. Verdeel de 10 mx 100 m gebied in drie blokken, die elk ongeveer 10 mx 33,3 m (figuur 1).
  4. Splits elk blok in 8 proefvelden, elk 4,1 m breed en 8,2 m lang.
  5. Identificeren en documenteren van de bodem-serie aanwezig zijn in het studiegebied. Let op: deze locatie had een Booneville reeks fijne zandige leem, maar andere bodem-serie en texturen kunnen worden gebruikt.

2 keermuur Bouw

  1. Snijd een 30 cm breed en 30 cm diepe sleuf aan de onderkant van plaatsen.
  2. Snijd een 20 cm breed en 1,2 m diepe sleuf 10 cm van de plot rand tot een gladde verticale rand die zich uitstrekt in de klei ondergrond verschaffen.
  3. Construeren en installeren van tijdelijke houten vorms in de geul te houden het open.
  4. Verwijder de bodem grenzend aan de afdaling zijkant van de vorm tot een diepte van 76 cm onder het maaiveld aan de onderkant van plaatsen. Verzeker minimale helling van 0,5% vanaf plaatsen voor een afstand van ongeveer 30 m voldoende drainage.
  5. Verwijder de tijdelijke vormen en de bouw van een gewapend betonnen keermuur.
    1. Construct houten vormen voor de buitenzijde van de wand en gebruik de onverstoorde bodem onder de curve gebieden de binnenwand.
    2. Zorg ervoor dat de muur zich uitstrekt tot in ongestoorde ondergrond om te voorkomen dat toekomstige bewegingen.
    3. Monteer twee secties van de geul drain voor elk perceel met eindkappen aan elk uiteinde en een bodem afvoer drain aan de lage kant. Dicht alle verbindingen met siliconen en schroef daarna de gewrichten bij elkaar volgens de aanbevelingen van de fabrikant.
    4. Lijm en schroef een diameter van 10 cm PVC 90 ° ell en 60 cm lengte van de afvoerleiding naar de uitgang. Plaats de geassembleerde afvoer in degeconcretiseerd en bevestig zodat de bovenrand level in beide richtingen en 1,27 cm onder het maaiveld aan de onderkant van de grafiek (figuur 2). Bedek de afvoer met een tijdelijk plastic hoes buiten te houden natte beton.
    5. Giet £ 4.000 testen stortklaar beton in de vormen met behulp van de juiste hoeveelheden van trillingen leegtes te verwijderen.
      1. Wanneer formulieren zijn vol, troffel het bovenste oppervlak van een gladde afwerking met afgeronde hoeken te vormen. Tijdelijke plastic covers op de riolering moet worden verwijderd om de definitieve voorbereiding van het oppervlak mogelijk te maken.
      2. Zorg ervoor dat het afgewerkte betonoppervlak ligt met het bodemoppervlak onderaan het perceel en een 1,27 cm helling naar de afvoer.
      3. Zorg ervoor dat, op de downhill kant van de drain, het beton heeft een 1,27 cm helling weg van de afvoer te voorkomen dat er water uit een back-up in de riolering.
  6. Vorm en giet staal gewapend beton pads (1,2 m breed, 1,8 m lang en 15 cm dik) below elke afvoer uitstroom. Pads moet 0.5% helling weg van de wand en de bovenkant van het blok hebben moet 30 cm onder de onderkant van de afvoer.
  7. Geef een weerbestendige stopcontact (110/120 V) aan de zijde van de keerwand boven elk pad in voorbereiding voor instrumentatie.

3 Installatie van Instrumentatie

  1. Snijd afvoerpijpen gelijk met de betonnen muur.
  2. Installeer een 1,2 m lange H goot direct onder de afvoer uitstroom.
    1. Veranker de goot aan de muur met behulp van passende betonnen ankers en schroeven en zorg ervoor dat de goot is level van links naar rechts.
    2. Ondersteuning van de voorkant van de goot met een verstelbare roestvrij stalen statief en gebruik de aanpassingen op niveau van de eenheid zowel van links naar rechts en van voor naar achter. De naden tussen de goten en beton met bad en Tile kit.
  3. Installeer een flowmeter op elke pad. Zoek de stroommeter het einde van de goot naar de minimaliserenbuisstuk nodig.
  4. Installeer een draagbare sampler op elke pad. Zoek de sampler als nodig is om de benodigde hoeveelheid van de buis te minimaliseren om de sampling buis te bereiken. Opmerking: Het kan nodig zijn de sampler op een stand gezet om depressies die water kan vasthouden in de monstername voorkomen.
  5. Ontwerp, fabriceren en installeren roestvrijstalen covers over de muur en de goten aan de ingang van de neerslag in de geul riool of goten te voorkomen.

4 Plot Area Voorbereiding

  1. Vullen en aanstampen eventuele kleine vides op de upslope kant van de muur met behulp van inheemse bovengrond van aangrenzende gebied gebieden.
  2. Gebruik een kleine wandeling achter trencher een 10 cm breed, 30 cm diepe greppel bezuinigen op de overige 3 zijden van alle percelen.
    1. Steek 40 cm brede stroken van 0,10 mm dik doorzichtig plastic verticaal in de loopgraven om zijdelingse beweging van het water tussen de percelen te voorkomen.
    2. Installeer irrigatie pijp en hoofden. Installeer zes hoofden op 4,1 m 2tussenruimte voor elk perceel.
    3. Opvulling en licht aanstampen alle loopgraven met de hand. Mound de grond in een 5 cm hoog en 30 cm breed berm over de geul gebied om zijdelingse beweging van het oppervlaktewater tussen de percelen te voorkomen.
    4. Stel irrigatie koppen boven de bodem hoogte in de berm gebieden.
  3. De bouw van een afleiding sloot om te voorkomen upslope water van het krijgen op de standplaatsen
    1. Gebruik een box zaagblad V-vormig kanaal ongeveer 20 cm diep in het centrum en 2 m dwars. Opmerking: Het centrum van het kanaal moet ongeveer 1,25 m boven de bovenkant van het perceel stippellijn moeten uitstrekken over de bovenzijde van alle percelen.
    2. Snijd een hellende sleuf in de bodem van het kanaal. Let op: Om een ​​goede afwatering te verzekeren, moet de bodem van de sleuf is 30 cm onder het kanaal onderaan op het hoogste punt in het midden punt boven elk blok en hebben een minimale helling van 0,5% gaat naar elk uiteinde van elk blok. Trench bodems moeten hand worden gladgestreken en ondervraagd als nodiguniforme helling waarborgen.
    3. Voeg 5 cm uitgewassen 6-9 mm grind op de bodem van de geulen.
    4. Plaats een 15 cm diameter sleuven afvoerleiding op het gravel ondergrond en vul de geul met meer 6-9 mm grind.
    5. Cut loopgraven als nodig is op de uiteinden en tussen de blokken van de percelen om de route drainagewater naar onderstaande locaties in de keermuur te ontladen. Gebruik 15 cm diameter platte gegolfde afvoerleiding en opvulling deze loopgraven met de uitgegraven grond. Bedek de geul en het kanaal met een laag van grote 5-15 cm diameter bull rock.

5 Planten en Initial Runoff Event

  1. Hand rake van de percelen tot een gladde zaaibed met een uniforme helling zorgen als voorbereiding op zode installatie.
  2. Meten en documenteren van de helling van elk perceel met behulp van standaard survey-apparatuur door het nemen van hoogtemetingen op afstanden van 0, 1,5, 3,0, 4,6, 6,1, en 7,6 m van de muur langs de middellijn van elk perceel.
  3. Meet de depste van de bovengrond op 4 locaties in elk perceel door het invoegen van een 2,54 cm diameter bodem sonde in de bodem tot klei structuur ondergrond wordt aangetroffen.
  4. Plant zode geteeld op een gelijkaardige textuur bodem. Opmerking: Voor deze faciliteit, volwassen 'Raleigh' St. Augustinegrass (Stenotaphrum secundatum [. Walt] Kuntze) werd gebruikt. Kunnen echter ook andere grassen worden gebruikt op basis van locatie, het weer, en experimenteel ontwerp overwegingen. Alle percelen kunnen worden sodded in een keer of zoals in het onderhavige geval, 12 percelen (4 percelen in elk blok) werden geplant op 8 augustus 2012, waarbij de resterende 12 percelen geplant op 12 september 2012.
  5. Maak een Runoff Event
    1. Neem beginwaarden van watermeters en het vochtgehalte van alle percelen te meten.
      1. Verwijder de deksels van de kleppen dozen gelegen aan het hoofd van elk perceel en noteer de initiële water meterstand voor elk van de 24 percelen.
      2. Met behulp van een draagbare hand gehouden vochtsonde, meten en registreren van de bodem moisture inhoud van elk perceel. Opmerking: Voor de eerste karakterisering, werden 4 metingen per plot (1 meting in elk kwadrant van elk perceel) met 7,5 cm lang sondes. Echter, kan het aantal metingen, de lengte van de sondes en type instrument gebruikt worden gevarieerd op basis van de specifieke leerdoelen.
    2. Programma flowmeters en samplers om stroom te meten en het verzamelen van monsters zoals gewenst. Opmerking: 750 ml werden verzameld na elke 20 L stroomrichting maar andere monstervolumes en intervallen kunnen dienovereenkomstig toegepast.
    3. Gebruik het irrigatiesysteem voor een voorafbepaalde tijd voldoende water afvoer veroorzaken passen. Opmerking: 20-21 mm neerslag aangebracht met een snelheid van 4,04 cm / uur was voldoende voor deze faciliteit, echter kan dit bedrag variëren, afhankelijk van de plaatselijke omstandigheden.
    4. Noteer het beëindigen van water meterstanden voor elk van de 24 percelen. Verzamel irrigatiewater monsters van de sproeikoppen tijdens bedrijf. Label en transport runoffmonsters naar het laboratorium voor analyse.

6 Sample Analysis

  1. Meet de elektrische geleidbaarheid en pH van de watermonsters door dompelen probes direct in de monsters. Vervolgens filteren 50 ml van elk deelmonster water monster door een 0,7 pm filter glasmicrovezel in voorbereiding voor chemische analyse.
  2. Meet opgeloste organische koolstof (DOC) en totaal opgeloste stikstof (TDN) met behulp van de USEPA methode 415.1 15.
    1. Wordt 1,000 mg / L systeem door toevoeging 2,125 g gedroogd kaliumwaterstoftartraat ftalaat (1-KOCOC 6 H 4 2-COOH) een 1 L maatkolf. Voeg ongeveer 500 ml gedestilleerd water, werveling om de chemische ontbinden en breng aan met gedestilleerd water. Store oplossing onder koeling in een bruine fles.
    2. Wordt 1,000 mg / L systeem door toevoeging 6,0677 g gedroogd natriumnitraat een 1 L maatkolf. Voeg ongeveer 500 ml gedestilleerd water, swirl aan de chemische ontbinden, en breng aan met gedestilleerd water.
    3. Maak tussenliggende C en N normen die de verwachte range van concentraties in de monsters te omvatten om te worden uitgevoerd door verdunning submonsters van de standaard oplossingen van stappen 6.3.1-6.3.2.
    4. Giet ongeveer 16 ml van de watermonsters worden geanalyseerd in een 24 ml monster flacons en elk met een septum en cap.
    5. Plaatsen gevuld flacons in de autosampler lade bijhouden van wat monster is in welke positie. Let op: voor het waarborgen van de kwaliteit van een leeg, twee standaarden en twee gecertificeerde referentie-normen moeten worden uitgevoerd na elke 12 e onbekend.
    6. Plaats de autosampler lade in de machine en bedien de auto-analyser volgens de instructies van de fabrikant.
  3. Meet fosfor, nitraat en ammoniak met behulp van de US EPA methoden 365,1, 353,2 en 350,1, respectievelijk binnen 48 uur van monstername 16-18.
    1. Maak devolgende reagentia en standaarden voor fosfor-analyse:
      1. Wordt 5 N zwavelzuur voorraadoplossing door langzaam toevoegen van 70 ml geconcentreerd zwavelzuur en 400 ml gedestilleerd water in een 500 ml maatkolf. Koel de oplossing af tot kamertemperatuur en vul aan tot volume met gedestilleerd water.
      2. Maak een 0,3% kalium antimonyltartrate stamoplossing. Weeg 0,5 g antimoon kaliumtartraat, trihydraat C 8 H 4 K 2 O 12 Sb 2 • 3H 2 O en los het op in ongeveer 50 ml gedestilleerd water in de maatkolf van 100 ml. Nadat het is opgelost, te verdunnen met gedestilleerd water en bewaar bij 4 ° C in een bruine, glazen stop fles.
      3. Maak een oplossing van ammonium 4% door het oplossen van 4 g ammoniummolybdaat tetrahydraat, (NH 4) 6 Mo 7 O 24 • 4H 2 O, in het reagens water tot 100 ml. WINKEL in zuur gewassen plastic fles bij 4 ° C.
      4. Voeg een 15% w / w voorraadoplossing van natriumdodecylsulfaat (SDS). Los op in 85 ml gedestilleerd water 15 g SDS CH3 (CH2) 11 OSO 3 Na. Opmerking: Dit kan zachtjes roeren en warmte volledig oplossen vereist.
      5. Voeg een verdunning SDS oplossing (REAGENT 1) door toevoeging van 2 ml van 15% SDS stockoplossing aan 98 ml gedestilleerd water. Cap kolf en meng door 5-6x.
      6. Voeg 100 ml kleurreagens (REAGENT 2) door mengen van de bovengenoemde reagentia als volgt: 20 ml gedestilleerd water toe 50 ml van 5 NH 2 SO 4 en meng. Voeg 5 ml van 0,3% antimoon kaliumtartraat oplossing en meng. Voeg 15 ml van 4% ammoniummolybdaatoplossing en meng. Voeg 10 ml van 15% w / w SDS-oplossing en mix. Opmerking: Deze oplossing kan worden bewaard in een zuur gewassen fles bij kamertemperatuur gedurende maximaal een week.
      7. Een ascorbinezuuroplossing (REAGENT 3) door het oplossen van 0,88 g ascorbinezuur C 6 H 8 O6 in 50 ml gedestilleerd water. Voeg 0,5 ml van 15% SDS en schud zachtjes. Opmerking: Deze oplossing moet dagelijks vers worden bereid.
      8. Wordt 100 mg P / L systeem door toevoeging 0,4393 g droge KH 2PO 4 een 1 L maatkolf. Voeg ongeveer 500 ml gedestilleerd water, werveling om de chemische ontbinden en breng aan met gedestilleerd water.
    2. Maak de volgende reagentia en normen voor nitraat analyse
      1. Voeg 25 ml geconcentreerd fosforzuur (H 3 PO 4) tot 150 ml gedestilleerd water in een 250 ml maatkolf. Cool om te RT en voeg 10,0 g sulfanilamide (4-NH 2 C 6 H 4 SO 2 NH 2) en te ontbinden. Voeg 0,5 g N-(1-naftyl) ethyleendiamine dihydrochloride (C 10 H 7 NHCH 2 CH 2 NH 2 • 2HCl) en los. Voeg 2 ml geconcentreerd spoeloplossing (van instrument Manufacturer) en vul aan tot volume met gedestilleerd water. Opmerking: Solution kan in een bruine fles bewaard worden tot enkele weken.
      2. Los 85 g ammoniumchloride (NH4Cl) en 0,1 g dinatriumethyleendiaminetetraacetaat (C 10 H 14 N 2 Na 2 O 8 • 2H 2 O) in ongeveer 900 ml gedestilleerd water in een 1 liter maatkolf. Breng de pH op 8,5 door toevoeging van geconcentreerde ammonia (NH 4 OH) en vul aan tot volume met gedestilleerd water.
      3. Doe 200 ml van de oplossing van 6.4.2.2 in een 1 L volumetrische en vul aan tot volume met gedestilleerd water. Stel de pH op 8,5 door toevoeging van geconcentreerd ammoniumhydroxide (NH4OH).
      4. Los op 7,218 g kaliumnitraat (KNO 3) in gedestilleerd water en vul aan tot 1 L. Voeg 1 ml chloroform (CHCl3) als conserveermiddel.
    3. Maak de volgende reagentia en normen voor ammoniak analysis:
      1. Los 8 g natriumhydroxide (NaOH) in 125 ml gedestilleerd water in een 250 ml maatkolf. Cool naar RT, voeg 20.75 g fenol (C 6 H 5 OH) en los. Vul met gedestilleerd water en de opslag van maximaal 2 weken in een bruine fles in het donker.
      2. Voeg 25 ml bleekwater oplossing met 5,25% NaOCl plus 0,5 ml geconcentreerd Probe Rinse oplossing in een 50 ml maatkolf. Vul met gedestilleerd water en mix.
      3. Los 25 g EDTA dinatrium dihydraat (C 10 H 14 N 2 Na 2 O 8 • 2H 2 O) en 2,75 g natriumhydroxide (NaOH) in ongeveer 450 ml gedestilleerd water in een 500 ml maatkolf. Voeg 3 ml geconcentreerd Probe Rinse Solution, meng en breng aan met gedestilleerd water.
      4. Los op 0,075 g natriumnitroprusside dihydraat (Na 2 Fe (CN) 5no • 2H 2 O) in 100 ml gedestilleerd water. Eendd 0,5 ml geconcentreerd Probe Rinse Solution, meng en bewaar in een bruine fles voor maximaal 1 week.
      5. Wordt 1,000 mg / L ammonia voorraadoplossing door het oplossen 3,819 g gedroogd watervrij ammoniumchloride (NH4Cl) in 500 ml gedestilleerd water en verdunnen tot 1 L.
    4. Leg monsters in 4 ml monster flacons en elk met een septum en cap.
    5. Plaatsen gevuld flacons in de analysator het bijhouden van wat monster is in welke positie. Let op: voor het waarborgen van de kwaliteit van een gecertificeerd referentiemateriaal standaard dienen te worden na elke 12 e onbekend.
    6. Bedien de analysator volgende instructies van de fabrikant voor het analyseren van de keuze.
  4. Maatregel kationen (natrium, calcium, magnesium en kalium) met Ion Chromatography.
    1. Bereid een 1,000 mg / L stockoplossing van Na door het toevoegen van 2,542 g NaCl tot een 1 liter maatkolf en breng aan met gedestilleerd water.
    2. Bereid een 1,000 mg / L stockoplossingvan K door de toevoeging van 1,9070 g KCl naar een 1 L maatkolf en breng aan met gedestilleerd water.
    3. Bereid een 1,000 mg / L voorraad oplossing van Mg door toevoeging van 8,3608 g MgCl2 • 6H 2 O naar een 1 L maatkolf en breng aan met gedestilleerd water.
    4. Bereid een 1,000 mg / L voorraad oplossing van Ca door toevoeging van 3,6674 g CaCl • 2H 2 O naar een 1 L maatkolf en breng aan met gedestilleerd water.
    5. Bereid een 350 mg / L werkende oplossing van Na door het toevoegen van 35 ml van de oplossing in een 100 ml maatkolf en breng aan met gedestilleerd water.
    6. Bereid een 25 mg / L werkende oplossing van K door het toevoegen van 2,5 ml van de oplossing in een 100 ml maatkolf en breng aan met gedestilleerd water.
    7. Bereid een 25 mg / L werkende oplossing van Mg door het toevoegen van 2,5 ml van de oplossing in een 100 ml maatkolf en breng aan met gedestilleerd water.
    8. Bereid een 75 mg / L werkende oplossing van Ca doorhet toevoegen van 7,5 ml van de oplossing in een 100 ml maatkolf en breng aan met gedestilleerd water.
    9. Filtreer runoff watermonsters door een 0,2 micrometer glas microfiber filter.
    10. Vul sample flesje te vullen lijn met monster of standaard en verzegelen met septa en cap.
    11. Plaats monster flacons in de analysator het bijhouden van het monster plaatsen. Let op: voor het waarborgen van de kwaliteit van een leeg en gecertificeerde referentiematerialen standaard dienen te worden na elke 12 e onbekend.
    12. Bedien de automatische analyser volgens de instructies van de fabrikant.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Plot kenmerken
De gemiddelde hellingsgraad voor alle 24 percelen was 3,7% en varieerde van een dieptepunt van 3,2% voor perceel 17 tot een piek van 4,1% voor perceel 2 (tabel 1). Gemiddeld bovengrond dikte was 36 cm en varieerde van een dieptepunt van 25,0 cm voor perceel 24 tot een piek van 51,5 cm voor perceel 10 (tabel 1).

Runoff volumes
Afvoer volumes van de eerste proef op 9 augustus 2012 had een gemiddelde van 213,5 L en varieerde van een...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Water stroomt over, in en door de bodem wordt sterk beïnvloed door de topografie, vegetatieve bedekking, en de bodem fysische eigenschappen. Overmatig verdichte bodems en bodems met een hoog gehalte klei verminderde infiltratie en toegenomen hoeveelheden runoff vertonen. Daarom is bij de bouw van een faciliteit van deze aard, alles in het werk moet worden gesteld om inheemse gronden met uniforme hellingen te gebruiken en zoveel mogelijk te beperken verdichting van alle soorten verkeer op de experimentele gebieden tijden...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

Behalve voor S. Kelly een werknemer van De Scotts Miracle-Gro Company, de auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen.

Dankbetuigingen

De auteurs zeer erkentelijk voor de financiële ondersteuning van de Scotts Miracle-Gro Company voor deze faciliteit. We zijn ook dankbaar voor de Toro Co voor hulp bij het verstrekken van de irrigatie controller. De visie en planning door wijlen Dr Chris Steigler in de vroege stadia van dit project is ook dankbaar erkend. De auteurs willen ook graag mevrouw N. Stanley bedanken voor haar technische bijstand met het monster voorbereiding en analyse.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Flow MeterTeledyne IscoModel 4230Bubbling flow meter that measures and records water flow through flume
Portable SamplerTeledyne IscoModel 6712Werkt in combinatie met de flow meter om watermonsters te verzamelen op vooraf bepaalde intervallen.
Flow Link Software om gegevens te verzamelenTeledyne IscoVer 5.0Maakt communicatie mogelijk tussen flow meter en computer
Voorafhellende greppelafvoerZurn Industries, LLCZ-886
IrrigatiecontrollerToro CompanyVP SatellietBeheerst de irrigatie voor elke perceel afzonderlijk
Elektrische kleppenHunter2,5 cm PGVOpent of sluit waterstroming naar individuele percelen op basis van signaal van irrigatiecontroller
IrrigatiekoppenHunterPro Spray 44 inch pop up sproeikoppen
6 inch Gesleuvende AfvoerpijpAdvanced Drainage Systems6410100Eenwandige gegolfde HDPE - met sleuven
6 inch Gewone AfvoerpijpAdvanced Drainage Systems6400100Eenwandige gegolfde HDPE - gewoon
FilterpapierWhatman GF/F1825-04747 mm diameter, bindmiddelvrije, glasmicrovezelfilter
pH MeterFisherAccumet XL20
Combinatie pH-sondeFisher13-620-130
Automatische TemperatuurcompensatiesondeFisher13-602-19
Elektrische geleidbaarheidssondeFisher13-620-100Celconstante van 1,0
TOC-VCSH met totale stikstofeenheid TMN-1Shimadzu CorpTOC-VCSH met TMN-1Opgeloste C en N analyzator
Smartchem 200Unity Scientific200Discrete Analyzer voor P meting
ICS 1000DionexICS 1000Ionenchromatografie voor Ca, Mg, K, en Na meting
Draagbare GrondvochtmeterSpectrum FieldScout TDR 3007,5 cm lange sondes
TotaalwatermetersBadger3/4 inch watermetersStandaard watermeters voor huiseigenaren

Referenties

  1. Fulton, W., Pendall, R., Nguyen, M., Harrison, A. Who sprawls most? How growth patterns differ across the U.S. The Brookings Institution Survey Series. http://www.brookings.edu/~/media/research/files/reports/2001/7/metropolitanpolicy%20fulton/fulton. , (2001).
  2. White, R. H., et al. How much water is 'enough'? Using PET to develop water budgets for residential landscapes. Proc. Texas Sec. Amer. Water Works Assoc. 7, Texas Water Resources Institute. Arlington, TX. 7(2004).
  3. Walsh, C. J., Roy, A. H., Feminella, J. W., Cottingham, P. D., Groffman, P. M., Morgan, R. P. The urban stream syndrome: current knowledge and the search for a cure. J. North Am. Benthol. Soc. 24, 706-723 (2005).
  4. 4R Plant Nutrition: A Manual for Improving the Management of Plant Nutrition. International Plant Nutrition Institute. , International Plant Nutrition Institute. Norcross, GA. (2012).
  5. Miyomoto, S., Chacon, A. Soil salinity of urban turf area irrigated with saline water II. Soil factors. Landsc. Urban Plan. 77, 28-38 (2006).
  6. Steele, M. K., Aitkenhead-Peterson, J. A. Urban soils of Texas: Relating irrigation sodicity to water-extractable carbon and nutrients. Soil Sci. Soc. Am. J. 76, 972-982 (2012).
  7. Steele, M. K., Aitkenhead-Peterson, J. A. Salt impacts on organic carbon and nitrogen leaching from senesced vegetation. Biogeochem. 112, 245-259 (2013).
  8. Washbusch, R. J., Selbig, W. R., Bannerman, R. T. Sources of phosphorus in stormwater and street dirt from two urban residential basins. National Conference on Tools for Urban Water Resource Management and Protection Proceedings. , Madison, Wisconsin. (2000).
  9. Pitt, R., Chen, S., Clark, S. E., Swenson, J., Ong, C. K. Compaction's impacts on urban storm-water infiltration. J. Irrigation Drainage Eng. 134, 652-658 (2008).
  10. Kelling, K. A., Peterson, A. E. Urban lawn infiltration rates and fertilizer runoff losses under simulated rainfall. Soil Sci. Soc. Am. J. 39, 349-352 (1975).
  11. Edmondson, J. L., Davies, Z. G., McCormack, S. A., Gaston, K. J., Leake, J. R. Are soils in urban ecosystems compacted? A citywide analysis. Biol. Lett. 7, 771-774 (2011).
  12. Cunningham, M. A., et al. The suburban stream syndrome: Evaluating land use and stream impairments in the suburbs. Phys. Geogr. 30, 269-284 (2009).
  13. Erickson, J. E., Cisar, J. L., Volin, J. C., Snyder, G. H. Comparing nitrogen runoff and leaching between newly established St. Augustinegrass turf and an alternative residential landscape. Crop Sci. 41, 1889-1895 (2001).
  14. Morton, T. G., Gold, A. J., Sullivan, W. M. Influence of overwatering and fertilization on nitrogen losses from home lawns. J. Environ. Qual. 17, 124-130 (1988).
  15. Method 415.1 Organic carbon, total (combustion or oxidation). Methods for Chemical Analysis of Water and Wastes. O'Dell, J. W. , 415.1-415.3 (1983).
  16. Determination of phosphorus by semi automated colorimetry. Environmental monitoring systems laboratory, Office of research and development. U.S. Environmental Protection Agency. O'Dell, J. W. , Cincinnati, OH. Available at: http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2007_07_10_methods_method_365_1.pdf (1993).
  17. O'Dell, J. W. Determination of nitrate nitrogen by semi automated colorimetry. Revision 2.0 Edited by JW O'Dell, Environmental monitoring systems laboratory. Office of research and development, U.S. Environmental Protection Agency. , Cincinnati, OH. Available at: http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2007_07_10_methods_method_353_2.pdf (1993).
  18. O'Dell, J. W. Determination of ammonia nitrogen by semi automated colorimetry. Revision 2.0 Edited by JW O'Dell, Environmental monitoring systems laboratory. Office of research and development, U.S. Environmental Protection Agency. , Cincinnati, OH. Available at: http://water.epa.gov/scitech/methods/cwa/bioindicators/upload/2007_07_10_methods_method_350_1.pdf (1993).
  19. Gobel, P., Dierkes, C., Coldewey, W. G. Storm water runoff concentration matrix for urban areas. J. Contam. Hydrol. 91, 26-42 (2007).
  20. Vietor, D. M., Provin, T. L., White, R. H., Munster, C. L. Runoff losses of phosphorus and nitrogen imported in sod or composted manure for turf establishment. J. Env. Qual. 33, 358-366 (2004).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Gesimuleerde stedelijke gazonsmeting van afstroomvolumeanalyse van chemische bestanddelenconstructie van keermureninstallatie van debietmetersopstelling van draagbare bemonsteringsapparatuurSt Augustine grass zodenanalyse van nutriëntenuitspoelingbeste beheerspraktijken
Ontwerp en constructie van een Urban Runoff Research Facility
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.