Projeto e Construção de um Mecanismo de Pesquisa escoamento urbano

O objetivo geral dos procedimentos a seguir é projetar e construir gramados urbanos simulados para medir os volumes totais de escoamento e coletar simultaneamente subamostras de água de escoamento. A água de escoamento de gramados urbanos simulados será medida e quantificada quanto aos constituintes químicos. Isso é conseguido selecionando um local com uma inclinação uniforme de três a 4% e uma área de terreno adequada para a localização da instalação.

O segundo passo é a construção de um muro de contenção no fundo das áreas da parcela, que inclui escoamento, cochos de coleta e permitirá a coleta de todo o escoamento de cada parcela e a entrega ao equipamento de medição e amostragem. Em seguida, o equipamento de medição e amostragem é instalado abaixo do muro de contenção para medir com precisão a quantidade de escoamento em intervalos de tempo discretos, bem como coletar amostras de água de escoamento para análise. A quarta etapa envolve a preparação final das áreas do terreno, incluindo a instalação de irrigação individual do lote, barreiras plásticas entre os lotes, pequenas bermas acima do solo e uma vala de desvio acima dos lotes.

Finalmente, as parcelas são plantadas com grama de Santo Agostinho. O sistema de irrigação é ativado para iniciar um evento de escoamento e as amostras de água resultantes são coletadas e analisadas quanto à composição química. As duas principais vantagens de nossas instalações sobre as da Flórida, Pensilvânia e Ohio são que nossas instalações são construídas em solo nativo não perturbado e também as parcelas são tais que incluem variabilidade natural e efeitos microclimáticos.

A Research U usando esta instalação se concentrará nas principais questões ambientais, como o escoamento de nutrientes de gramados e paisagens em ambientes urbanos, que também nos ajudarão a desenvolver e utilizar, implementar as melhores práticas de gerenciamento para minimizar ou mesmo prevenir perdas de nutrientes de gramados e paisagens urbanas. Embora a pesquisa usando a instalação atualmente possa fornecer informações sobre as perdas de nutrientes dos gramados de St.Augustine, ela potencialmente poderia ser usada para outras gramíneas e produtos, como corretivos de solo, herbicidas e pesticidas. De um modo geral, os indivíduos que desejam replicar esta instalação terão dificuldades iniciais com a localização do local e, em seguida, com o projeto e a construção do muro de contenção.

A demonstração visual deste local é fundamental para dar às pessoas um exemplo da grande quantidade de água que pode sair das áreas ajardinadas quando são irrigadas a taxas mais altas do que o solo pode absorver. Para começar, localize uma área de solo não perturbado com uma inclinação uniforme de três a 4% e realize um levantamento topográfico da área. Em seguida, delineie uma área de 10 metros por 100 metros com uma inclinação média de 3,7% e divida a área em três blocos de 10 metros por 33,3 metros.

Em seguida, subdivida cada bloco em oito parcelas de campo de 4,1 metros de largura por 8,2 metros de comprimento Para iniciar a construção. Despeje o teste de 4.000 libras pronto, misture o concreto nas formas previamente preparadas e use vibração para remover os vazios quando as formas estiverem cheias. Espátula a superfície superior para criar um acabamento liso com bordas arredondadas e remova as tampas plásticas temporárias dos drenos para permitir a preparação final da superfície.

Em seguida, certifique-se de que a superfície de concreto acabada esteja nivelada com a superfície do solo na parte inferior do terreno e que tenha uma inclinação de 1,27 centímetros para o dreno para permitir o fluxo de água desimpedido do solo para o dreno. Em seguida, forme almofadas de concreto de aço armado com 1,2 metros de largura, 1,8 metros de comprimento e 15 centímetros de espessura abaixo de cada saída de drenagem com uma inclinação de 0,5% da parede, certifique-se de que a parte superior da almofada esteja 30 centímetros abaixo da parte inferior da saída de drenagem. Forneça uma tomada elétrica à prova de intempéries na lateral do muro de contenção acima de cada almofada.

Para se preparar para a instrumentação, corte os tubos de descarga nivelados com a parede de concreto. Instale uma calha H de 1.2 metros de comprimento imediatamente abaixo da saída de drenagem e ancore a calha no nível da parede de um lado para o outro com buchas e parafusos de concreto. Em seguida, apoie a frente da calha com um suporte ajustável de aço inoxidável e use os ajustes para nivelar a unidade.

Sele as juntas entre as calhas e o concreto com cuba e selante de azulejo. Instale um medidor de vazão em cada almofada e minimize o comprimento da tubulação necessária. Em seguida, instale um amostrador portátil em cada almofada e minimize a necessidade de tubulação para alcançar o tubo de amostragem.

Em seguida, instale tampas de aço inoxidável previamente fabricadas sobre a parede e as calhas para evitar que a precipitação entre nos drenos da vala e as calhas preenchem e compactam quaisquer vazios menores no lado da encosta superior da parede. Usando solo superficial nativo de áreas de campo adjacentes, use uma pequena valetadeira para cortar uma vala de 10 centímetros de largura e 30 centímetros de profundidade nos três lados restantes de todas as parcelas. Em seguida, insira tiras de 40 centímetros de largura de plástico transparente de 0,10 milímetro de espessura verticalmente nas trincheiras para evitar o movimento lateral da água entre as parcelas.

Em seguida, instale o tubo de irrigação e seis cabeçotes de irrigação em um espaçamento quadrado de 4,1 metros para cada parcela, aterre e aperte levemente todas as valas com a mão e monte o solo em uma berma de cinco centímetros de altura por 30 centímetros de largura sobre a área da vala para evitar o movimento lateral da água superficial entre as parcelas. Em seguida, ajuste as cabeças de irrigação para o topo da altura do solo nas áreas de berma, construa uma vala de desvio para evitar que a água do declive entre nas parcelas. Use uma lâmina de caixa para cortar um canal em forma de V de aproximadamente 20 centímetros de profundidade no centro e dois metros de diâmetro, de modo que o centro do canal fique 1,25 metros acima do lado alto da área da parcela e se estenda pela parte superior de todas as parcelas.

Corte uma vala inclinada nos 30 centímetros abaixo do fundo do canal com uma inclinação mínima de 0,5%indo até o final de cada bloco para garantir uma boa drenagem, lisonhe os fundos das valas à mão e pesquise-os para garantir uma inclinação uniforme. Em seguida, adicione cinco centímetros de cascalho P lavado de seis a nove milímetros no fundo das trincheiras. Coloque uma linha de drenagem com fenda de 15 centímetros de diâmetro na superfície de cascalho e encha a vala com mais cascalho.

Em seguida, corte trincheiras nas extremidades e entre os blocos de parcelas para enraizar a água de drenagem para descarregar os locais abaixo do muro de contenção. Coloque uma linha de drenagem corrugada lisa de 15 centímetros de diâmetro nas valas e preencha com o solo escavado. Cubra a trincheira e a área do canal com uma camada de grande rocha de touro de cinco a 15 centímetros de diâmetro para um evento de escoamento.

Faça leituras iniciais de hidrômetros e meça o teor de umidade do solo de todas as parcelas. Em seguida, remova as tampas das caixas de válvulas localizadas na cabeceira de cada parcela e registre a leitura inicial do hidrômetro para cada uma das 24 parcelas usando uma sonda de umidade portátil portátil, meça e registre o teor de umidade do solo de cada medidor de vazão e amostrador do programa de parcela para medir, fluir e coletar amostras conforme desejado. Opere o sistema de irrigação por um tempo predeterminado para aplicar água suficiente para causar escoamento.

Registre as leituras finais do hidrômetro para cada uma das 24 parcelas. Em seguida, colete amostras de água de irrigação dos cabeçotes de pulverização durante a operação. Os dados dos medidores de vazão podem ser visualizados em forma de tabela ou gráfico e fornecem uma medição precisa do volume de água perdido como escoamento da área da parcela.

Meça a condutividade elétrica e o pH das amostras de água mergulhando as sondas diretamente em subamostras da água colocadas em béqueres limpos. Em seguida, filtre subamostras adicionais de 50 mililitros de cada amostra de água coletada através de um filtro de microfibra de vidro de 0,7 mícron. Para preparar a análise química, 24 parcelas foram analisadas e produziram profundidades de solo que variaram de um mínimo de 25,0 centímetros a um máximo de 51,5 centímetros.

As inclinações variaram de um mínimo de 3,2% a um máximo de 4,1%Os eventos de escoamento foram realizados em dois dias separados. Antes do grampeamento, as parcelas foram bem irrigadas para garantir desempenho e medição ideais. Os volumes de escoamento superficial do primeiro ensaio tiveram uma média de 213,5 litros e um coeficiente de variabilidade ou CV de 38,2%Em contraste, o solo estava muito mais seco antes do segundo evento de escoamento, o que resultou em um menor volume médio de escoamento superficial e cv.

Nesse caso, grande parte da água aplicada se infiltrou no solo sob a fachada. Os valores de pH para todas as 49 amostras de água coletadas após o primeiro evento de escoamento superficial na manhã de 9 de agosto de 2012. Após a colocação da grama, no dia anterior a média foi de 8,4 unidades padrão com um mínimo de 8,1 e um de 8,9 unidades, resultando em um CV muito baixo de 1,5% A operação adequada de nossas instalações, juntamente com a análise química precisa das amostras, nos dará informações muito importantes sobre as fontes e destinos de nutrientes nos ecossistemas urbanos.

Ao realizar experimentos de pesquisa usando este recurso, é importante projetar cuidadosamente o protocolo de pesquisa com antecedência para que os dados resultantes sejam válidos. Como essa instalação foi construída em solo não perturbado, os dados incluem a variabilidade típica dos solos naturais. Portanto, usando essa instalação, podemos investigar a qualidade da água proveniente de várias gramíneas e usando uma variedade de produtos, como corretivos de solo, pesticidas e herbicidas.

Depois de assistir a este vídeo, você poderá projetar e construir uma instalação em grande escala de campo com parcelas replicadas que permitirão a coleta simultânea de volumes de água, bem como subamostras para quantificação de vários parâmetros da água, como nutrientes e talvez pesticidas. A construção de uma instalação dessa magnitude requer o uso de grandes quantidades de equipamentos pesados, como tratores, carregadeiras, retroescavadeiras, valetadeiras. É essencial que você tenha operadores de equipamentos devidamente treinados e um bom plano de segurança para proteger todos os trabalhadores e evitar lesões no local de trabalho.