Cztery najszybciej rozwijające się, gęsto zaludnione obszary metropolitalne znajdują się na południu Stanów Zjednoczonych w klimacie subtropikalnym1. Ponadto największa procentowa zmiana w terenach zurbanizowanych w latach 1982-1997 miała miejsce w południowychStanach Zjednoczonych1. Wraz ze wzrostem obszarów miejskich pojawia się zapotrzebowanie na wodę pitną, z której znaczna część jest wykorzystywana do użytku na zewnątrz w miesiącach letnich2. W przypadku nowych konstrukcji często instalowane są programowalne systemy nawadniania w gruncie. Niestety, systemy te są często zaprogramowane tak, aby częściej nawadniać tereny miejskie i/lub w ilościach przekraczających wymagania ewapotranspiracji krajobrazu2. Powoduje to znaczną ilość spływu z miejskich terenów krajobrazowych do wód odbiorczych, co przyczynia się do tego, co zostało nazwane syndromem strumienia miejskiego3. Objawy syndromu strumienia miejskiego obejmują zwiększoną częstotliwość przepływu lądowego i erozyjnego, zwiększony poziom azotu (N), fosforu (P), substancji toksycznych i temperatury, a także zmiany w morfologii kanałów, biologii słodkowodnej i procesach ekosystemowych3.
Straty N i P z ekosystemów rolniczych zostały dogłębnie zbadane i stwierdzono, że zależą głównie od czterech czynników: źródła składników odżywczych, dawki aplikacji, czasu aplikacji i rozmieszczenia składników odżywczych4. Chociaż obecnie istnieje mniej opublikowanych danych na temat przemieszczania składników odżywczych z krajobrazów miejskich poza teren zakładu, zasady te można bezpośrednio zastosować do uprawy trawy darniowej, czy to na trawnikach przydomowych, farmach darniowych, parkach czy innych terenach zielonych. Ponadto niewłaściwe praktyki nawadniania, które skutkują spływem z krajobrazu, mogą pogłębić te straty.
Straty składników odżywczych mogą być dodatkowo zmienione przez jakość wody do nawadniania. Obszary w południowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych często wykorzystują więcej słonej lub sodowej wody do nawadniania przydomowych trawników i krajobrazów miejskich5,6. Skład chemiczny wody do nawadniania może znacząco zmienić skład chemiczny gleby, powodując uwalnianie węgla, azotu, wapnia i innych kationów do spływu wody. Niedawne prace wykazały, że zwiększony współczynnik absorpcji sodu (SAR) w wodzie ekstrakcyjnej znacznie zwiększył ilość węgla (C) i azotu (N) wypłukiwanych ze ścinków trawy św. Augustyna, ścinków życicy i innych materiałów organicznych7. Co więcej, straty C, N i P w glebie do ekstrakcji z rekreacyjnych gleb trawiastych były istotnie skorelowane ze składnikami chemicznymi wody do nawadniania6.
Washbusch i in. badali spływy miejskie w Madison, WI i stwierdzili, że trawniki były największym źródłem fosforuogółem 8. Ponadto odkryli również, że 25% całkowitego fosforu w "ulicznym brudzie" pochodzi z liści i ścinków trawy. W typowym środowisku wiejskim ściółka z liści spada na ziemię, a następnie rozkłada się powoli, uwalniając składniki odżywcze z powrotem do środowiska glebowego. Jednak w środowiskach miejskich znaczne ilości bogatych w składniki odżywcze liści i ścinków trawy mogą spaść, zostać zmyte lub zdmuchnięte na utwardzone tereny, takie jak podjazdy, chodniki i jezdnie, a następnie przedostać się na ulice, gdzie przyczyniają się do "brudu ulicznego", z którego większość jest zmywana bezpośrednio do dróg wodnych.
Gleby krajobrazu miejskiego są często zaburzone i mocno zagęszczone podczas budowy, co może również zwiększyć ilość spływu z powodu zmniejszonego współczynnika infiltracji9. Kelling i Peterson stwierdzili, że zarówno całkowita objętość odpływu, jak i stężenie składników odżywczych w spływie z trawników przydomowych są zwiększone z trawników, które są zagęszczone lub mają poważnie zaburzone profile glebowe z powodu wcześniejszych prac budowlanych10. Edmondson i wsp. z drugiej strony stwierdzono, że gleby miejskie były mniej zagęszczone w porównaniu z otaczającymi je glebami rolnymi w regionie miejskim i podmiejskim Leicester w Wielkiej Brytanii11. Przypisali to używanym ciężkim maszynom rolniczym, ale zauważyli również, że trawniki miały większą gęstość nasypową gleby niż gleba pod drzewami i krzewami, co przypisywano koszeniu trawy i większemu deptaniu przez człowieka.
Wygląda na to, że w wielu sytuacjach, syndromy miejskich i podmiejskich strumieni są znacząco dotknięte przez spływy i zrzuty punktowe3,12. Podczas gdy źródłami punktowymi można manipulować poprzez zezwolenia i recykling, potrzebne są dodatkowe badania, aby opracować i przetestować najlepsze procedury zarządzania zakładaniem i zarządzaniem trawnikami przydomowymi w celu zminimalizowania strat składników odżywczych do spływu. Wcześniejsze wysiłki badawcze w tym zakresie często koncentrowały się na obszarach przybrzeżnych, na których występują gleby o wysokiej zawartości piasku, ze względu na obawy związane ze skutkami wymywania i spływu składników odżywczych do wód przybrzeżnych. Jednak podczas pracy na glebach bardzo piaszczystych trzeba mieć strome zbocza i duże opady, aby móc wygenerować jakikolwiek spływ13,14. W przeciwieństwie do tego, wiele gleb w środkowych Stanach Zjednoczonych ma drobną teksturę i niskie wskaźniki infiltracji, co powoduje znaczne ilości spływu nawet z niewielkich opadów deszczu. W związku z tym zaczęto zaprojektować i wykonać stację odpływową na rodzimym gruncie i nachyleniu typowym dla tych, które mogą występować w krajobrazach mieszkalnych.
Ten artykuł opisuje projekt, budowę i funkcję obiektu o powierzchni 1 000m2 zawierającego 24 indywidualne działki polowe o powierzchni 33,6m2 do pomiaru całkowitej objętości odpływu przy stosunkowo małych rozdzielczościach czasowych i jednoczesnego pobierania podpróbek wody odpływowej w wybranych przedziałach objętościowych lub czasowych w celu pomiaru i kwantyfikacji składników chemicznych wody spływającej.