Ten protokół opisuje metody uzyskiwania współczynników równania przepływu jazu dla jazu z wcięciem w kształcie litery V w strukturze kontroli drenażu przy użyciu (1) laboratoryjnej procedury kalibracji i (2) narzędzia online, "Kalkulatora Współczynników Równania Przepływu Jazu", opracowanego przez autorów. Metody te mają zastosowanie do przepływów zawartych w przepływach z wycięciem w kształcie litery V i przepływów przelewowych.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Parametryzacja równań jaza z wcięciem w kształcie litery V do monitorowania przepływu w strukturze sterowania drenażem
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Dokładne oszacowanie odpływu drenażowego (natężenie przepływu lub objętość wody na jednostkę czasu) jest niezbędne do obliczenia ładunków składników odżywczych dostarczanych do wód powierzchniowych i oceny skuteczności praktyk ochrony na obrzeżach pola. Określenie natężenia przepływu drenażu wymaga monitorowania wysokości podnoszenia w konstrukcji sterującej drenażem i zastosowania odpowiedniego równania dla jazu zainstalowanego w konstrukcji. Wcześniejsze badania, w których opracowano skalibrowane równania dla jazów w strukturach kontrolnych, dały różne równania (tj. różne współczynniki równania przepływu jazu) dla tego samego typu jazu i wielkości struktury kontrolnej. W niniejszej pracy opisano procedury ustawiania eksperymentalnych pomiarów natężenia przepływu wody i wysokości podnoszenia w strukturze sterowania drenażem oraz opracowywania równania jazu dla przepływów zawartych w jazie z wcięciem w kształcie litery V. Dodatkowo przedstawiono procedurę uzyskiwania równania jazu dla przepływów przepełnionych - gdy poziom wody przekracza szczyt jazu z wcięciem w kształcie litery V. Proces ten polega na wykorzystaniu równania jazu opracowanego w laboratorium dla jazu z wcięciem w kształcie litery V oraz narzędzia online "Kalkulator współczynników równania przepływu jazu", opracowanego przez autorów. Narzędzie online może również generować współczynniki równania przepływu jazu zarówno dla przepływów z karbem w kształcie litery V, jak i przepływów przelewowych w różnych rozmiarach struktur kontroli wody Agri Drain, nawet jeśli użytkownicy nie mają natężenia przepływu specyficznego dla danego miejsca vs. relacja z głową.
Wprowadzenie
Przy ocenie skuteczności praktyk ochrony krawędzi pola mających na celu ograniczenie strat składników odżywczych z wód drenażowych (buforów nasyconych, bioreaktorów i zarządzania wodami drenażowymi), kluczowe jest dokładne określenie odpływu drenażowego oraz stężeń składników odżywczych. Standardowe metody dokładnego oznaczania stężeń składników odżywczych (np. azotanów) są łatwo dostępne, obejmują one np. analizy laboratoryjne próbek wody1 lub czujniki do ciągłego monitorowania składników odżywczych2,3. Z kolei wyznaczanie natężenia przepływu drenażowego w ramach praktyk ochrony krawędzi pola nie jest tak proste jak w przypadku stężenia azotanów i zazwyczaj wymaga zastosowania konstrukcji kontrolnej poziomu wody drenażowej4,5. Konstrukcja kontrolna poziomu wody drenażowej jest stosowana w praktykach ochrony krawędzi pola w dwójnasnym celu: kontroli ciśnienia wody po stronie dopływu oraz monitorowania natężenia przepływu odpływu przy użyciu przelewów. Ważnymi elementami, które należy uwzględnić podczas wyznaczania natężenia przepływu drenażowego, są m.in. rozmiar konstrukcji kontrolnej drenażu, rodzaj zastosowanego w niej przelewu, warunki przepływu wewnątrz konstrukcji, dokładny pomiar wysokości nadlewu oraz zastosowanie odpowiednich równań przelewowych w celu przeliczenia wysokości nadlewu na natężenie przepływu odpływu. Choć konstrukcje te są zazwyczaj ograniczone do gruntów z artystycznym drenażem rurkowym, powierzchnia osuszonych gruntów rolnych w USA przekracza 21 mln ha6, co wpływa na ładunki składników odżywczych trafiających do strumieni i rzek7.
Wyznaczanie natężeń przepływu za pomocą przelewów jest powszechną praktyką, a standardowe procedury i równania kalibracyjne są dostępne dla przepływów w kanałach otwartych8. Jednakże tylko ograniczona liczba badań opracowała równania kalibracyjne dla przelewów w konstrukcjach kontroli drenażu5,9,10,11,12,13,14,15,16,17. Chun i Cooke10 zapoczątkowali opracowywanie równań kalibracyjnych dla przelewów prostokątnych dla różnych rozmiarów konstrukcji kontrolnych. W nawiązaniu do pracy Chun i Cooke10, Christianson i inni9 opracowali pojedyncze równanie kalibracyjne dla przelewu trójkątnego o kącie 45° w konstrukcjach kontrolnych o rozmiarach 15 cm (6 in) i 25 cm (10 in), z przelewami umieszczonymi na różnych wysokościach od dna konstrukcji. Shokrana i Ghane14 przedstawili inne równanie przepływu dla przelewu trójkątnego o kącie 45° w konstrukcji 25 cm (10 in) niż Christianson i inni9, w przypadku gdy przelew został umieszczony około 30 cm nad dnem konstrukcji. Autorzy przypisali różnicę między dwoma równaniami kalibracyjnymi zastosowaniu skalibrowanego urządzenia wagowego do pomiaru natężeń przepływu, sugerując brak ujednoliconej procedury wyznaczania natężeń przepływu, wysokości nadlewu oraz równań kalibracyjnych dla przelewów w przepływach ograniczonych do wcięcia w kształcie litery V w konstrukcjach kontrolnych.
W naszym niedawnym badaniu11 opracowaliśmy równania kalibracyjne dla przelewów V-kształtnych o kącie 45° w strukturach kontrolnych Agri Drain w zależności od ich rozmiaru (15cm [6 in], 20 cm [8 in] i 30 cm [12 in]) dla przepływów ograniczonych do wycięcia w kształcie litery V oraz przepływów przelewowych (tj. gdy wysokość zwierciadła wody przekracza górną krawędź przelewu V-kształtnego). Podczas gdy równanie kalibracyjne dla przepływów ograniczonych do wycięcia w kształcie litery V jest prostą relacją potęgową między wysokością zwierciadła wody (h) a natężeniem przepływu (Q, równanie 1)5,9,11,13,14, przepływy przelewowe wymagają zastosowania złożonego równania przelewu, które jest bardziej skomplikowane (tj. zawiera więcej składników), ponieważ łączy równania dla przelewu V-kształtnego i przelewu prostokątnego (równanie 2)11.
(1)
gdzie Q = natężenie przepływu, h = wysokość podnoszenia, a i b = współczynniki przelewu, których wartości zależą od kształtu przelewu, rozmiaru struktury kontrolnej, warunków przepływu oraz jednostek dla Q i h.
(2)
gdzie Q = natężenie przepływu, h = wysokość całkowita zwierciadła wody, h1 = wysokość zwierciadła wody powyżej górnej krawędzi przelewu V-kształtnego (tj. w prostokątnym przelewie nad przelewem V-kształtnym), W = szerokość prostokątnej sekcji przelewu powyżej górnej krawędzi przelewu V-kształtnego, Wv = górna szerokość przelewu V-kształtnego, a i b = współczynniki przelewu dla przelewu V-kształtnego oraz a1 i b1 = współczynniki przelewu dla sekcji prostokątnej powyżej przelewu V-kształtnego.
Stosowanie inteligentnych systemów drenażowych z czujnikami do monitorowania i automatycznego regulowania poziomu wody w konstrukcji kontrolnej za pomocą zdalnie sterowanych regulowanych zasuw zwiększa się w ramach praktyk ochrony obszarów przypolnych w USA. Większość tych systemów, które pierwotnie zaprojektowano do wykorzystania jedynie prostej funkcji potęgowej, nie pozwala na zastosowanie złożonego równania przelewu (równanie 2) dla przepływów przez przelewy i wymagają opracowania unikalnych równań przepływu o postaci przedstawionej w równaniu (1) dla każdej konstrukcji kontrolnej drenażu w przypadku przepływów przelewowych. Ponadto użytkownicy zajmujący się pomiarem i monitorowaniem natężeń przepływu oraz strat składników odżywczych mogą uznać stosowanie równania (2) w przypadku przepływów przelewowych ze względu na konieczność uwzględnienia większej liczby parametrów. Aby przezwyciężyć te trudności, opracowaliśmy narzędzie „Weir Flow Equation Coefficients Calculator”. To narzędzie online (dostępne pod adresem: https://www.ars.usda.gov/midwest-area/ames/nlae/docs/tools-available-from-nlae/) dostarcza współczynników równania przepływu przez przelew dla standardowych rozmiarów konstrukcji sterujących drenażem (Tabela 1) dla a 45° Przelew V-kształtny. Co ważniejsze, narzędzie oblicza współczynniki równania przepływu przez przelew dla przepływu przelewowego i składa się z zaledwie dwóch parametrów, zgodnie z równaniem (1), w oparciu o rozmiar i wymiary struktury kontrolnej dostarczonej przez użytkownika. W przypadku dostępności odpowiedniego sprzętu do pomiaru lokalnego natężenia przepływu kontra...zależności poziomu wody od przepływu, narzędzie to przyjmuje również jako dane wejściowe użytkownika równanie kalibracyjne dla przepływów mieszczących się w przelewie w kształcie litery V i oblicza współczynniki równania przepływu dla przelewów nadkrytycznych. Niniejszy protokół opisuje zatem konfigurację pomiaru przepływu w strukturze kontroli drenażu oraz uniwersalną metodę opracowania specyficznego dla danego miejsca równania kalibracyjnego. Następnie opisano zastosowanie narzędzia „Weir Flow Equation Coefficients Calculator” do obliczania współczynników równania przepływu dla przepływów mieszczących się w przelewie w kształcie litery V oraz przepływów nadkrytycznych. Na koniec opisano monitorowanie i konserwację przepływów w strukturze kontroli drenażu, co ułatwi dokładną szacunkową ocenę natężeń przepływu drenażu przy użyciu równań przelewu uzyskanych za pomocą wspomnianego narzędzia.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
Szczegóły dotyczące materiałów eksploatacyjnych i sprzętu użytego w tym badaniu są wymienione w Tabeli Materiałów.
1. Uzyskiwanie współczynników równania przepływu jazu dla przepływów zawartych w wcięciu V przez kalibrację laboratoryjną w strukturze kontroli drenażu
- Ustawianie struktury sterującej drenażem do eksperymentu kalibracyjnego
- Podłącz sekcję wlotową konstrukcji sterującej do zespołu pompy (składającego się z pompy, przepływomierza oraz niezbędnych rur, złączek i zaworów), a sekcję wylotową do rury drenażowej (patrz Rysunek 1). Upewnij się, że uszczelniłeś dodatkowe wyloty z konstrukcji sterującej, jeśli takie istnieją.
- Zmierz górną szerokość (Wv, Rysunek 2A) i głębokość (D, Rysunek 2B) jazu z wcięciem w kształcie litery V.
- Zmierz odległość (szerokość, W) między torami (Rysunek 3A), w której bloki przystankowe (tablice służące do utrzymywania głębokości poziomu wody w strukturze kontrolnej, Rysunek 3B) i jaz z wcięciem w kształcie litery V mieszczą się w strukturze sterowania drenażem.
- Wstaw dzienniki zatrzymania między ścieżkami pojedynczo. Upewnij się, że dolna kłoda ogranicznika ściśle przylega do dolnej części konstrukcji sterującej, tak aby nie było wycieku spod kłody ogranicznika.
- Ułóż dodatkowe kłody przystankowe nad istniejącymi w strukturze sterowania, aż do osiągnięcia żądanej wysokości. Upewnij się, że kłody są szczelnie ustawione i nie ma wycieków między kłodami a szynami.
UWAGA: Całkowita wysokość zaporów powinna być większa niż otwór rury wlotowej i odpowiadać projektowej głębokości zwierciadła wody w nasyconym buforze, bioreaktorze lub kontrolowanym systemie drenażowym. Konfiguracja w laboratorium do eksperymentu kalibracyjnego powinna jak najlepiej odzwierciedlać warunki przepływu w terenie, aby zapewnić dokładne oszacowanie natężenia przepływu. - Umieść płytę jazową mocno nad górną kłodą oporową.
- Zmierz wewnętrzną wysokość konstrukcji kontrolnej (D1) i odległość między górną częścią konstrukcji kontrolnej a górną częścią jazu z wcięciem w kształcie litery V (D2) za pomocą taśmy mierniczej, której oznaczenie zera jest zlicowane z krawędzią taśmy (patrz Rysunek 4A).
- Obliczyć wysokość wycięcia w kształcie litery V od dołu konstrukcji kontrolnej (D3) jako: D3 = D1- D2- D, gdzie D jest głębokością wcięcia w kształcie litery V uzyskaną z kroku 1.1.2.
UWAGA: Nie należy obliczać wysokości grzbietu z wycięciem w kształcie litery V od dołu konstrukcji sterującej, ponieważ suma wysokości kłód zastosowanych jako gumowa uszczelka wokół kłód zmniejsza łączną wysokość kłód .
- Mocno podłączyć rurkę manometru/studzienkę destylacyjną (używaną do określania poziomu wody w konstrukcji kontrolnej) do konstrukcji kontrolnej. Przymocuj taśmę mierniczą do zewnętrznej ścianki struktury kontrolnej obok manometru z wartością "zero" odpowiadającą podstawie wnętrza struktury kontrolnej (patrz Rysunek 4B).
- Pomiar natężenia przepływu i wysokości podnoszenia
- Uruchom pompę i pozwól, aby woda wypełniła komorę wlotową, a następnie przepłynęła przez jaź.
- Wybierz natężenie przepływu około 1-1.5 L.s-1 (15-25 galonów na minutę), regulując zawór w zespole pompy i monitorując wyświetlacz na przepływomierzu.
- Odczekaj wystarczająco dużo czasu, aby przepływ się ustabilizował, zwykle co najmniej 3 minuty. Odpowiednia wysokość podnoszenia powinna mieć co najmniej 6 cm (>2,4 cala), aby drzemka przepływowa nie przyklejała się do płyty jazowej8. Zwiększ natężenie przepływu, jeśli wysokość podnoszenia jest mniejsza niż 6 cm (2,4 cala) (Rysunek 5A).
- Gdy przepływ się ustabilizuje, zapisz odczyt natężenia przepływu z wyświetlacza na przepływomierzu. Wykonaj 8-10 kolejnych odczytów w ciągu 2 minut i oblicz średnie natężenie przepływu (Q) (Rysunek 5B).
- Zmierz wysokość wody w studzience destylacyjnej/manometrze. Jeśli poziom wody w studzience destylacyjnej/manometrze ulega wahaniom, należy wykonać odczyty dla wysokiego i niskiego poziomu wody w okresie co najmniej 30 s i uzyskać średnią wartość wysokości wody nad dnem konstrukcji (D4) (Rysunek 5C).
- Oblicz wysokość podnoszenia (h) jako: h = D4- D3.
- Zwiększ natężenie przepływu o około 1-1,3 LS-1 (15-20 galonów na minutę) i poczekaj, aż natężenie przepływu się ustabilizuje.
- Obliczyć natężenie przepływu i odpowiadającą mu wysokość podnoszenia zgodnie z opisem w krokach 1.2.3-1.2.6.
- Zwiększyć natężenie przepływu jeszcze co najmniej 5 razy, aż poziom wody osiągnie blisko górnej krawędzi wcięcia w kształcie litery V i powtórzyć procedury 1.2.3-1.2.6 dla każdego wzrostu natężenia przepływu.
- Opracowanie równania kalibracji jazu dla przepływów zawartych w wcięciu w kształcie litery V
- W arkuszu kalkulacyjnym Excel wprowadź wartości wysokości podnoszenia (h, cm) i odpowiadające im natężenia przepływu (Q, L.s-1) przez jaz z wcięciem w kształcie litery V.
UWAGA: Arkusz kalkulacyjny Excel składający się z zmierzonych natężeń przepływu i wysokości podnoszenia w strukturze sterującej o długości 20 cm (8 cali) jest dostarczany jako plik uzupełniający 1. - Wykreślić zmierzone natężenia przepływu (oś Q, Y) w stosunku do mierzonej wysokości podnoszenia (h, oś X) i dopasować funkcję potęgową jak w równaniu (1). Zaznacz zakres danych w arkuszu kalkulacyjnym, a następnie kliknij we Wstaw > wykresy > Punktowe. Kliknij prawym przyciskiem myszy punkty danych na wykresie, a następnie kliknij polecenie Dodaj linię trendu > Power > Wyświetl równanie na wykresie > Wyświetl wartość R-kwadrat na wykresie.
- Sprawdź dobroć dopasowania funkcji potęgowej zarówno wizualnie, jak i za pomocą wartości R2 (Rysunek 6). Jest to równanie jazu dla przepływu zawarte w wcięciu w kształcie litery V dla struktury kontrolnej.
- W arkuszu kalkulacyjnym Excel wprowadź wartości wysokości podnoszenia (h, cm) i odpowiadające im natężenia przepływu (Q, L.s-1) przez jaz z wcięciem w kształcie litery V.
2. Korzystanie z "Kalkulatora współczynnika równania przepływu jazu" do obliczania współczynników jazu dla przepływów zawartych w przepływach o nacięciu w kształcie litery V i przepływów przelewających
UWAGA: Poniższe kroki wymagają użycia narzędzia "Kalkulator współczynnika równania przepływu jazu" dostępnego na stronie https://www.ars.usda.gov/midwest-area/ames/nlae/docs/tools-available-from-nlae/.
- Współczynniki równania przepływu jazu dla przepływów przelewowych przy użyciu własnego równania kalibracyjnego
- Otwórz link https://www.ars.usda.gov/midwest-area/ames/nlae/docs/tools-available-from-nlae/ i kliknij "Kalkulator współczynników równania przepływu jazu" na stronie internetowej. Ten krok otworzy narzędzie w nowej przeglądarce (rysunek uzupełniający 1).
- Wybierz jednostkę między jednostkami metrycznymi (SI) a jednostkami zwyczajowymi USA za pomocą przycisków opcji (Rysunek uzupełniający 2).
- W sekcji Rozmiar struktury kontrolnej pozostaw wybór na domyślną wartość 6 cali (15 cm), ponieważ użytkownik podaje własne współczynniki równania jazu.
- Kliknij Tak w odpowiedzi na pytanie "Czy masz własne równanie kalibracyjne?" i wprowadź wartości parametrów a i b odpowiadające równaniu dla przepływów zawartych w wcięciu V, Q = ahb i uzyskanych z kroku 1.3.2 (rysunek uzupełniający 2).
- Wprowadź wartości specyfikacji jazu w sekcji Wejścia narzędzia. Dane wejściowe obejmują szerokość między torami (W), głębokość wcięcia w kształcie litery V (D) i szerokość pionu górnego (Wv). Zapoznaj się z rysunkiem po prawej stronie, aby zapoznać się z symbolami (Rysunek uzupełniający 2).
- Wartości współczynników przepływów przepełniających można pobrać z tabeli Współczynniki dla równania jazu z wcięciem w kształcie litery V, Q = ahb oraz wykresu natężenia przepływu w stosunku do wysokości podnoszenia z sekcji Wyniki narzędzia (rysunek uzupełniający 2).
- Współczynniki równania przepływu jazu dla przepływów zawartych w obrębie wcięcia w kształcie litery V i przepływów przelewających za pomocą narzędzia
- Otwórz narzędzie zgodnie z opisem w rozdziale 2.1.1. i wybierz jednostkę i rozmiar struktury sterowania za pomocą przycisków opcji (Rysunek uzupełniający 3).
- Kliknij na Nie jako odpowiedź na "Czy masz własne równanie kalibracji?"
- Wprowadzić wartości specyfikacji jazu zgodnie z opisem w ppkt 2.1.5.
- Wartości współczynników dla przepływów z jazem z wcięciem w kształcie litery V i przepływów z przepełnieniem można uzyskać z tabeli oraz wykresu natężenia przepływu w funkcji głębokości przepływu względem grzbietu z wgłębieniem w kształcie litery V z sekcji Wyniki narzędzia (rysunek uzupełniający 3).
3. Monitorowanie i konserwacja przepływu w strukturach kontroli drenażu
- Weryfikacja poziomu wody w obiekcie kontroli drenażu
UWAGA: Upewnienie się, że poziomy przepływu uzyskane z czujników są prawidłowe, ma kluczowe znaczenie dla dokładnego oszacowania natężeń przepływu, co osiąga się poprzez porównanie odczytów czujników z pomiarami ręcznymi podczas regularnych wizyt w terenie.- Za pomocą taśmy mierniczej zmierz odległość poziomu wody od górnej części konstrukcji sterującej w komorze wlotowej w pobliżu lokalizacji czujnika w komorze.
- Aby wykonać pomiar, opuść taśmę mierniczą do struktury kontrolnej, aż dotknie menisku poziomu wody. Wykonaj ten pomiar 1-3 razy i zapisz odległość.
- Aby uzyskać zapis odczytu czujnika, otwórz panel sterowania i zapisz liczbę odpowiadającą odczytowi poziomu wody ( Rysunek 7).
UWAGA: W zależności od ustawień panelu sterowania, na ekranie może być wyświetlany pomiar poziomu wody od góry lub od dołu konstrukcji sterującej drenażem. - Aby porównać pomiar ręczny z odczytem czujnika odpowiadającym wartości głębokości wody od dna konstrukcji kontrolnej, odejmij pomiar ręczny od wewnętrznej wysokości konstrukcji kontrolnej i porównaj go z odczytem czujnika.
- W przypadku rozbieżności między wartościami zmierzonymi a wartościami z czujnika, należy sprawdzić, czy nie ma źródeł błędów, w tym obecności osadów/zanieczyszczeń w strukturze kontrolnej, nieuwzględnionych zmian wysokości jazu wynikających z zarządzania jazem, przemieszczenia czujników i nieprawidłowego działania czujników i odpowiednio skorygować.
- Uzyskiwanie szeregów czasowych natężeń przepływu
UWAGA: Arkusz kalkulacyjny składający się z przykładowych danych z nasyconego miejsca buforowego (BC-2)18 oraz procedurę uzyskiwania szeregów czasowych natężeń przepływu przy użyciu współczynników równania jazu z narzędzia jest opisany w sekcjach 2.2.1-2.2.4 i jest przedstawiony w pliku uzupełniającym 2.- Pobierz szeregi czasowe danych o poziomie przepływu z odpowiedniego rejestratora danych lub serwera powiązanego z systemem odwadniającym.
- Korzystając z danych poziomu przepływu szeregów czasowych, oblicz wysokość podnoszenia.
- Określić stan przepływu, tj. przepływ zawarty w nacięciu w kształcie litery V (h ≤ D) lub przepływie przelewającym (h > D), porównując wysokość podnoszenia (h) z głębokością wcięcia w kształcie litery V (D) dla każdego rekordu czasowego.
- Obliczyć natężenie przepływu drenażu dla warunków przepływu, korzystając z równania jazu (1) ze współczynnikami równania przepływu jazu uzyskanymi z narzędzia "Kalkulator współczynnika równania przepływu jazu" (jak opisano w sekcji 2.1 lub 2.2.).
- W gabinecie ochrony na obrzeżach pola, wyposażonym w inteligentny system odwadniający, pobierz szeregi czasowe natężeń przepływu bezpośrednio z pulpitu nawigacyjnego odpowiedniej strony internetowej (Rysunek 8).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Kalibracja stalowej przelewy V-kształtnej o kącie 45° została przeprowadzona w strukturach kontrolnych Agri Drain o szerokości 15 cm (6 in), 20 cm (8 in) i 30 cm (12 in) dla przepływów ograniczonych do wycięcia w kształcie litery V11. Zmierzone wartości natężeń przepływu i wysokości nadlecia oraz równania przelewy uzyskane poprzez dopasowanie funkcji potęgowej (równanie 1) do danych pomiarowych dla przepływów ograniczonych do wycięcia w kształcie litery V, zgodnie z opisem w proto...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
W protokole (krok 1) opisano metodę opracowania równania kalibracyjnego dla jazu z wcięciem w kształcie litery V pod kątem 45° w strukturze sterowania drenażem Agri Drain. Metodę tę można jednak dostosować do opracowywania równań kalibracyjnych dla różnych typów jazów, takich jak jaz prostokątny, jaz trapezowy lub jaz z wcięciem w kształcie litery V o różnych kątach w dowolnej konstrukcji sterującej drenażem. Podczas procedury kalibracji szczególnie ważne jest uzyskanie dokładnych głowic, zwłaszcza przy większych natężen...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Wszystkie opinie wyrażone w tym artykule są opiniami autorów i niekoniecznie odzwierciedlają politykę i poglądy USDA, DOE lub ORAU/ORISE. Jakiekolwiek użycie nazw handlowych, firm lub produktów wymienionych w tym artykule służy wyłącznie celom opisowym i nie oznacza zaleceń ani poparcia ze strony Departamentu Rolnictwa USA. USDA jest dostawcą równych szans i pracodawcą.
Podziękowania
Autorzy dziękują Shane'owi Svobodzie za pomoc w robieniu zdjęć wykorzystanych w tym artykule. Prace te były częściowo wspierane przez powołanie do Programu Uczestnictwa w Badaniach Rolniczych (ARS) zarządzanego przez Oak Ridge Institute for Science and Education (ORISE) na mocy umowy międzyagencyjnej między Departamentem Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) a Departamentem Rolnictwa USA (USDA). ORISE jest zarządzany przez ORAU na podstawie umowy DOE o numerze DE-SC0014664. Badania te były wkładem sieci Long-Term Agroecosystem Research (LTAR). LTAR jest wspierany przez Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych, Służbę Badań Rolniczych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Przepływomierz | Banjo Corp | MFM300 | Przepływomierz elektromagnetyczny, dokładność w zakresie ± 2-3% dla natężeń przepływu od 0,88 do 42,3 LS-1 (14 do 670 GPMIN) i zakres temperatur roboczych od -12 do 54 ° C |
| Rury i kształtki | N/A | N/A | Długość rury i złączki powinny być takie, jak to konieczne, ale spełniają minimalne wymagania dotyczące prostych rur przed i za przepływomierzem zgodnie z zaleceniami producenta. |
| Pompa | US Motors | 15706017-100 | Model 15411 60 KM 3-fazowa napęd VFD |
| Stoplogs | Agri Drain | 700320 (5 cali stoplog), 700321 (7 cali stoplog), 700333 (7 cali dolny blok z uszczelką dolną) | Trzy rodzaje bloków oporowych z PVC o wysokościach 5 cali, 7 cali i 7 cali z uszczelką dolną |
| Taśma miernicza | Stanley PowerLock | 33-158 | 5m/16' taśma miernicza |
| Jaz z wcięciem w kształcie litery V | Agri Drain | 701132 | Stal nierdzewna 45° (grubość 3 mm, głębokość wcięcia w kształcie litery V 17,145 cm) jaz zębaty z nośnikiem z PVC (grubość 13 mm) |
| Struktura kontroli drenażu poziomu wody | Agri Drain | 3CINLINE06X08PVC | 3-komorowa konstrukcja do kontroli poziomu wody o wielkości nominalnej 20,32 cm (8 cali) i jaz z wcięciem w kształcie litery V obecny w pierwszej bramie (Stoplogi zawarte w zakupie) |
Bibliografia
- American Public Health Association. Standard methods for the examination of water and wastewater. , 24th edition, APHA Press. (2023).
- Alahi, M. E. E., Mukhopadhyay, S. C. Detection methods of nitrate in water: A review. Sens Actuators A Phys. 280, 210-221 (2018).
- Arenas Amado, A., Schilling, K. E., Jones, C. S., Thomas, N., Weber, L. J. Estimation of tile drainage contribution to streamflow and nutrient loads at the watershed scale based on continuously monitored data. Environ Monit Assess. 189 (9), 426(2017).
- Christianson, L., et al. Performance evaluation of four field-scale agricultural drainage denitrification bioreactors in Iowa. Trans ASABE. 55 (6), 2163-2174 (2012).
- Jaynes, D. B., Isenhart, T. M. Reconnecting tile drainage to riparian buffer hydrology for enhanced nitrate removal. J Environ Qual. 43 (2), 631-638 (2014).
- National Agricultural Statistics Service (NASS). 2022 census of agriculture. , United States Departmet of Agriculture, National Agricultural Statistics Service. Washington, DC. (2024).
- Dinnes, D. L., et al. Nitrogen management strategies to reduce nitrate leaching in tile-drained midwestern soils. Agronomy J. 94 (1), 153-171 (2002).
- United States Bureau of Reclamation (USBR). Water measurement manual. , 3rd [1997, rev. Reprint 2001], United States Department of the Interior, Bureau of Reclamation. (2001).
- Christianson, L. E., et al. Calibration of stainless steel-edged v-notch weir stop logs for water level control structures. App Eng Agric. 35 (5), 745-749 (2019).
- Chun, J. A., Cooke, R. A. Technical note: Calibrating agri drain water level control structures using generalized weir and orifice equations. App Eng Agric. 24 (5), 595-602 (2008).
- Katuwal, S., et al. Calibration of v-notch and compound weirs for subsurface drainage water level control structures. App Eng Agric. 40 (4), 453-463 (2024).
- Maxwell, B. M., Cooke, R. A., Christianson, R. D., Christianson, L. E. Stage-discharge relationships of drawdown plates for denitrifying woodchip bioreactors. App Eng Agric. 37 (6), 1023-1029 (2021).
- Partheeban, C. "Demonstrating the Effectiveness of Nitrate-nitrogen Removal of Denitrifying Bioreactors in South Dakota for Improved Drainage Water Management". Electronic Theses and Dissertations. 635, https://openprairie.sdstate.edu/etd/635 (2014).
- Shokrana, M. S. B., Ghane, E. An empirical v-notch weir equation and standard procedure to accurately estimate drainage discharge. App Eng Agric. 37 (6), 1097-1105 (2021).
- Utt, N., Jaynes, D., Albertsen, J. Demonstrate and evaluate saturated buffers at field scale to reduce nitrates and phosphorus from subsurface field drainage systems. Report No. CIG Final Report to NRCS and FSA. , 215 Agricultural Drainage Management Coalition Member Companies. (2015).
- Napierała, M. Application of simple crested weirs to control outflows from tiles drainage. Water. 15 (18), 3248(2023).
- El Hattab, M. H., Mijic, A., Vernon, D. Optimised triangular weir design for assessing the full-scale performance of green infrastructure. Water. 11 (4), 773(2019).
- Jaynes, D. B., Isenhart, T. M. Performance of saturated riparian buffers in Iowa, USA. J Environ Qual. 48 (2), 289-296 (2019).
- Moriasi, D. N., Gitau, M. W., Pai, N., Daggupati, P. Hydrologic and water quality models: Performance measures and evaluation criteria. Trans ASABE. 58 (6), 1763-1785 (2015).
- Johnson, G., et al. Effectiveness of saturated buffers on water pollutant reduction from agricultural drainage. J Nat Resour Agric Ecosyst. 1 (1), 49-62 (2023).
- Inline water level control structures. , Agri Drain Corporation. Available from: https://www.agridrain.com/shop/c85/manual-water-level-control-structures/p901/inline-water-level-control-structures/ (2024).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
