Protokół przeprowadzania symulacji opadów deszczu w celu zbadania spływu gleby

Ogólnym celem tej procedury jest symulacja opadów deszczu o standardowej wielkości kropli, intensywności i jednorodności na obszarze docelowym w celu zbadania spływu gleby. Osiąga się to poprzez uprzednie dostosowanie elementów sterujących symulatora opadów deszczu w celu uzyskania przybliżonego ciśnienia i natężenia przepływu dla wybranej dyszy. Drugim krokiem jest kalibracja symulatora opadów deszczu w celu uzyskania dokładnego natężenia przepływu dla wybranej dyszy i równomiernego rozkładu kropel deszczu na obszarze docelowym.

Następnie odpowiednio zapakowane skrzynie z ziemią są umieszczane w obszarze docelowym na platformie dostosowanej do równomiernego nachylenia. Ostatnim krokiem jest przeprowadzenie symulacji opadów deszczu i zebranie spływu gleby do analizy. Ostatecznie symulacja opadów służy do badania wpływu właściwości gleby, zmian w glebie, poprzednika, wilgotności gleby, topografii i intensywności opadów na spływ gleby w standardowych warunkach, które są zbliżone do naturalnych opadów.

Ten film przedstawia protokół symulacji deszczu, który jest używany na całym świecie do konsekwentnej oceny spływu z gleby. Dlatego demonstracja tej metody jest ważna, ponieważ obsługa symulatora opadów deszczu i kalibracja obejmują wiele etapów. Ponadto istnieje wiele zmiennych, które mogą wpływać na wyniki.

Piotr zademonstruje procedurę pakowania skrzynek z ziemią. Peter jest studentem University of Maryland Eastern Shore i od czterech lat pracuje w moim laboratorium. Rozpocznij protokół od zakupu pudełek o identycznych wymiarach.

Te pudełka mają 100 centymetrów długości, 20 centymetrów szerokości i 7,5 centymetra głębokości i mają dziewięć pięciomilimetrowych otworów odpływowych. Mają również pięciocentymetrową krawędź i rynnę zbiorczą na jednym końcu. Dla każdego pudełka wyłóż dno czterowarstwową gazą, aby zatrzymać glebę i umożliwić przepływ wody.

Po wyłożeniu pudełka zważ pudełko i gazę i zapisz pomiar do późniejszego wykorzystania. Następnie zdobądź przygotowaną glebę do wypełnienia pudełek. Pracuj z pierwszym pudełkiem i zgarnij tyle ziemi, aby wypełnić pudełko do połowy.

Po wygładzeniu około 3,5 centymetra równomiernie rozprowadź glebę i wypełnij ją płaską cegłą. Gleba nie powinna zagęszczać się pod naciskiem cegły. Następnie dodaj kolejne dwa centymetry gleby.

Następnie wyrównaj go za pomocą miernika poziomującego do upakowanej głębokości pięciu centymetrów. Wysokość krawędzi pudełka. Zważ zapakowane pudełko z ziemią, aby określić ilość gleby, która została dodana do pudełka.

Do wypełnienia pozostałych pudełek używasz tej samej masy ziemi. Zapakuj każde pudełko na głębokość pięciu centymetrów i jednakową gęstość. Odkurz rynnę, aby usunąć wszelkie zabrudzenia, które rozlały się do rynny.

Podczas procesu pakowania symulator opadów składa się z ramy do podparcia kilku skrzynek z glebą pod dyszą. Rozpocznij jego obsługę, zamykając jednodźwigniowy zawór kulowy, zanim główny dopływ wody do symulatora zostanie pod ciśnieniem. Przekręć ustalającą na górze zaworu regulatora ciśnienia w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, aby zmniejszyć ciśnienie.

Następnie otwórz następny zawór sterujący przepływem w linii, całkowicie wróć do jednouchwytowego zaworu kulowego i całkowicie go otwórz. Teraz wyreguluj zawór regulatora ciśnienia, obracając go zgodnie z ruchem wskazówek zegara na około osiem PSI. Sprawdź ciśnienie na manometrze w pobliżu góry na symulatorze opadów.

Następnie częściowo zamknij zawór sterujący przepływem w linii, jednocześnie monitorując przepływomierz i manometr. Zatrzymaj się, gdy przepływomierz odczyta przybliżone natężenie przepływu używanej tutaj dyszy, 1.5 galona na minutę, a manometr odczyta przybliżone PSI dla dyszy sześć PSI. W takim przypadku zamknij jednouchwytowy zawór kulowy, aby zatrzymać przepływ bez zmiany ustawień natężenia przepływu i ciśnienia.

Zdobądź sześć pustych skrzynek na glebę do wykorzystania do określenia jednorodności opadów. Przygotuj je, zakrywając otwory odpływowe taśmą klejącą, aby zapobiec wyciekaniu wody. Umieść puste pudełka na równej ramie, tak aby były równomiernie rozmieszczone i żadne nie znajdowało się bezpośrednio pod dyszą.

Zaznacz pozycje pól i zawsze używaj tych samych pozycji. Użyj rury PVC o długości 10 stóp i średnicy dwóch cali, aby przekierować przepływ z dyszy. Rura powinna mieć kolanko 45 stopni przymocowane do jej końca.

Umieść również duży cylinder z podziałką, aby złapać przepływ z rury. Aby skalibrować dyszę, umieść rurkę nad dyszą i przytrzymaj ją tam. Otwórz jednodźwigniowy zawór kulowy i zbieraj wypływ z rury w cylindrze przez 10 sekund.

Po zakończeniu trzymaj rurę na miejscu i określ objętość wody w cylindrze, która powinna odpowiadać oczekiwanej wartości dyszy. Z skalibrowaną dyszą. Usuń rurę PVC, aby opady deszczu mogły zmoczyć obszar pudełka.

Pozwól wodzie opaść przez 10 minut. Dokładnie po 10 minutach gwałtownie zatrzymaj opady, umieszczając 10-stopową rurę PVC nad dyszą do przepływu. Następnie zamknij jednouchwytowy zawór kulowy, aby zmierzyć objętość wody zebranej w każdym pojemniku.

Wlej go do cylindra z podziałką. Użyj tych danych, aby określić jednorodność opadów w poszczególnych polach. Jeśli współczynnik zmienności jest większy niż 0,05, obróć dyszę o jedną czwartą obrotu i powtórz proces kalibracji.

Przed umieszczeniem zapakowanych skrzynek z ziemią w symulatorze opadów deszczu przygotuj się do pochylenia ramy do żądanego nachylenia. Najpierw ustaw ramę na wysokości, aby umożliwić umieszczenie butelek do zbierania i, jeśli to konieczne, lejków pod rynnami skrzynki. Następnie umieść na pokładzie co najmniej metr długości wzdłuż długości skrzyni na ziemię zamontowanej na ramie.

Umieść poziomicę stolarza na tablicy w celach informacyjnych. Podczas tego procesu zacznij podnosić tylną część ramy za pomocą cegieł i podkładek, aby uzyskać nachylenie 3%. Zatrzymaj się, gdy przód pudełka znajdzie się trzy centymetry poniżej płytki poziomu.

Sprawdź również, czy przód i tył ramy są wypoziomowane z boku na bok. Teraz umieść sześć zapakowanych pojemników na ziemię w zaznaczonych wcześniej miejscach na pochyłej ramie dla pozycji symulacji butelek do zbierania odpływu poniżej wylewek odpływowych. Ponadto użyj spinaczy do papieru, aby przymocować osłony nad rynnami, aby zapobiec bezpośredniemu przedostawaniu się deszczu do rynny lub butelki zbiorczej.

Umieść 10-stopową rurę PVC nad dyszą i rozpocznij przepływ wody. Zbieraj wypływ przez 10 sekund i ponownie skalibruj natężenie przepływu jak poprzednio. Po zakończeniu wyjmij rurę znad dyszy, aby rozpocząć symulację opadów.

Monitoruj wodę spływającą z odpływu każdego pojemnika. Zwróć uwagę, kiedy spływająca woda zmienia się z powolnego kapania w ciągły strumień. Zapisać to jako czas rozpoczęcia spływu w celu pobrania próbek spływu.

Przypisz jednego asystenta do każdego pola. Zmieniaj butelki zbiorcze w określonych momentach po rozpoczęciu spływu. Zakończ opady deszczu, umieszczając 10-stopową rurę PVC nad dyszą i zamykając zawór kulowy.

Ten wykres spływu w litrach w porównaniu z początkową wilgotnością gleby pokazuje, że wilgotniejsze gleby miały mniejszą zdolność do magazynowania wody, a także niższe wskaźniki infiltracji, co skutkowało większą objętością spływu. Gleby zostały przygotowane z różną wilgotnością gleby przy użyciu protokołu rękopisu. Zostały one poddane symulowanym opadom deszczu o intensywności 3,2 centymetra na godzinę przez 40 minut.

W tym przypadku czas rozpoczęcia spływu na osi pionowej jest ujemnie skorelowany z początkową wilgotnością gleby, którą woda infiltruje do bardziej suchych gleb dłużej przed zwilżeniem powierzchni gleby i spowodowaniem spływu. Dane wskazują na dodatnią korelację między stężeniem mocznika a wilgotnością gleby przed jego zawarciem. Bardziej suche gleby umożliwiają infiltrację, która wypłukuje mocznik do gleby i z dala od powierzchni gleby.

Gdy następuje spływ, na powierzchni dostępna jest mniejsza ilość mocznika N do ruchu. W spływie. Ten wykres przedstawia skumulowane ładunki mocznika n w funkcji czasu.

Każda krzywa reprezentuje jedną replikę pudełka glebowego z jednym z poprzedzających warunków wilgotności. Wykres po raz kolejny pokazuje, że bardziej suche gleby mają dłuższy czas spływu po inicjacji i mniejsze obciążenia skumulowane. Dlatego po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć działanie i kalibrację symulatora opadów deszczu oraz wiedzieć, jak kontrolować zmienne, takie jak zawartość octu i wilgoci, które mogą wpływać na wyniki. Ten.