Um protocolo para Realização Chuvas Simulação para o Estudo de Escoamento do Solo

O objetivo geral deste procedimento é simular a precipitação, tendo um tamanho, intensidade e uniformidade de gota padrão em toda a área-alvo para estudar o escoamento do solo. Isso é feito ajustando primeiro os controles do simulador de chuva para atingir a pressão e a vazão aproximadas para o bico selecionado. O segundo passo é calibrar o simulador de chuva para obter a vazão exata para o bico selecionado e uma distribuição uniforme das gotas de chuva na área alvo.

Em seguida, caixas de solo devidamente embaladas são posicionadas na área-alvo em uma plataforma ajustada a uma inclinação uniforme. A etapa final é realizar uma simulação de chuva e coletar o escoamento do solo para análise. Em última análise, a simulação de chuva é usada para estudar os efeitos das propriedades do solo, corretivos do solo, antecedente, umidade do solo, topografia e intensidade da chuva no escoamento do solo sob condições padrão que se aproximam da precipitação natural.

Este vídeo mostra um protocolo de simulação de chuva que tem sido usado em todo o mundo para avaliar consistentemente o escoamento dos solos. Portanto, a demonstração desse método é importante porque a operação e a calibração do simulador de chuva envolvem muitas etapas. Além disso, existem muitas variáveis que podem influenciar os resultados.

Peter demonstrará o procedimento para embalar as caixas de solo. Peter é estudante da University of Maryland Eastern Shore e trabalhou em meu laboratório nos últimos quatro anos. Comece o protocolo adquirindo caixas de dimensões idênticas.

Essas caixas têm 100 centímetros de comprimento, 20 centímetros de largura e 7,5 centímetros de profundidade e nove orifícios de drenagem de cinco milímetros. Eles também têm um lábio de cinco centímetros e uma calha de coleta em uma extremidade. Para cada caixa, forre o fundo com quatro camadas de gaze para reter a sujeira e permitir o fluxo de água.

Depois que uma caixa estiver forrada, pese a caixa e a gaze e registre a medição para uso posterior. Em seguida, obtenha solo preparado para encher as caixas. Trabalhe com a primeira caixa e coloque terra suficiente para encher a caixa até a metade.

Quando alisado cerca de 3,5 centímetros, espalhe o solo uniformemente e embale-o com um tijolo plano. O solo não deve compactar sob a pressão do tijolo. Em seguida, adicione mais dois centímetros de solo.

Em seguida, nivele-o com um medidor de nivelamento até uma profundidade compactada de cinco centímetros. A altura do lábio da caixa. Pese a caixa de solo compactada para determinar a quantidade de solo que foi adicionada à caixa.

Você usa o mesmo peso de solo para preencher as caixas restantes. Embale cada caixa a uma profundidade de cinco centímetros e uma densidade uniforme. Aspire a calha para remover qualquer sujeira que tenha sido derramada na calha.

Durante o processo de empacotamento, o simulador de chuva consiste em uma estrutura para suportar várias caixas de solo sob um bico. Comece a operá-lo fechando a válvula de esfera de alavanca única antes que o abastecimento de água principal para o simulador seja pressurizado. Gire o parafuso de fixação na parte superior da válvula reguladora de pressão no sentido anti-horário para reduzir a pressão.

Em seguida, abra a próxima válvula de controle de fluxo da linha, retorne completamente à válvula de esfera de alavanca única e abra-a completamente. Agora, ajuste a válvula reguladora de pressão girando-a no sentido horário para cerca de oito PSI. Verifique a pressão no medidor próximo ao topo do simulador de chuva.

Em seguida, feche parcialmente a válvula de controle de fluxo em linha enquanto monitora o medidor de vazão e o manômetro. Pare quando o medidor de vazão ler a vazão aproximada do bico em uso aqui, 1.5 galões por minuto, e o manômetro ler o PSI aproximado para o bico seis PSI. Neste caso, feche a válvula de esfera monocomando para interromper o fluxo sem alterar as configurações de vazão e pressão.

Obtenha seis caixas de solo vazias para uso na determinação da uniformidade das chuvas. Prepare-os cobrindo os orifícios de drenagem com fita adesiva para evitar que a água vaze. Coloque as caixas vazias em uma moldura nivelada para que fiquem uniformemente espaçadas e nenhuma fique diretamente sob o bico.

Marque as posições das caixas e use sempre as mesmas posições. Faça uso de um tubo de PVC de 10 pés de comprimento e duas polegadas de diâmetro para desviar o fluxo do bico. O tubo deve ter um cotovelo de 45 graus preso à sua extremidade.

Posicione também um cilindro graduado grande para captar o fluxo do tubo. Para calibrar o bico, posicione o tubo sobre o bico e segure-o lá. Abra a válvula de esfera de alavanca única e colete a descarga do tubo no cilindro por 10 segundos.

Quando terminar, mantenha o tubo no lugar e determine o volume de água no cilindro, que deve corresponder ao valor esperado para o bico. Com o bico calibrado. Remova o tubo de PVC para permitir que a chuva molhe a área da caixa.

Deixe a água cair por 10 minutos. Após exatamente 10 minutos, pare abruptamente a chuva posicionando o tubo de PVC de 10 pés sobre o bico para o fluxo. Em seguida, feche a válvula de esfera monocomando para medir o volume de água coletado em cada caixa.

Despeje em um cilindro graduado. Use esses dados para determinar a uniformidade da precipitação nas caixas. Se o coeficiente de variação for maior que 0,05, gire o bico um quarto de volta e repita o processo de calibração.

Antes de colocar caixas de solo embaladas no simulador de chuva, prepare-se para inclinar a estrutura para a inclinação desejada. Primeiro, posicione a moldura a uma altura para permitir a colocação de garrafas de coleta e, se necessário, funis sob as calhas da caixa. Em seguida, coloque a bordo pelo menos um metro de comprimento ao longo do comprimento de uma caixa de solo montada na estrutura.

Coloque um nível de carpinteiro no quadro para referência. Durante o processo, comece a elevar a parte de trás da estrutura usando tijolos e calços para obter uma inclinação de 3%. Pare quando a frente da caixa estiver três centímetros abaixo da placa nivelada.

Além disso, verifique se a frente e a parte de trás da estrutura estão niveladas de um lado para o outro. Agora coloque seis caixas de solo embaladas nas posições previamente marcadas na estrutura inclinada para a posição de simulação das garrafas de coleta de escoamento abaixo dos bicos de drenagem. Além disso, use clipes de papel para prender escudos sobre as calhas para evitar que a chuva entre diretamente na calha ou na garrafa de coleta.

Coloque o tubo de PVC de 10 pés sobre o bico e inicie o fluxo de água. Colete a descarga por 10 segundos e recalibre a vazão como antes. Quando terminar, remova o tubo de cima do bico para iniciar a simulação de chuva.

Monitore a drenagem de água do bico de drenagem de cada caixa. Observe quando a água drenada passa de um gotejamento lento para um fluxo contínuo. Registre isso como o tempo de início do escoamento para coletar amostras de escoamento.

Atribua um assistente a cada caixa. Troque os frascos de coleta nos horários prescritos no início do escoamento. Encerre um evento de chuva posicionando o tubo de PVC de 10 pés sobre o bico e fechando a válvula de esfera.

Este gráfico de escoamento em litros versus umidade inicial do solo mostra que os solos mais úmidos tinham menos capacidade de armazenar água, juntamente com menores taxas de infiltração, resultando em maiores volumes de escoamento. Os solos foram preparados com umidades variáveis usando o protocolo do manuscrito. Estes foram submetidos a chuvas simuladas com intensidade de 3,2 centímetros por hora durante 40 minutos.

Aqui, o tempo para iniciar o escoamento no eixo vertical é visto como negativamente correlacionado com a umidade inicial do solo que a água se infiltrou em solos mais secos por mais tempo antes de molhar a superfície do solo e causar escoamento. Os dados mostram uma correlação positiva entre uréia e concentração e teor de umidade antecedente do solo. Solos mais secos permitem a infiltração que suga a ureia no solo e longe da superfície do solo.

Quando o escoamento ocorre, menos uréia N está disponível na superfície para movimento. No escoamento. Este gráfico mostra as cargas cumulativas de ureia em função do tempo.

Cada curva representa uma réplica de uma caixa de solo com uma das condições de umidade antecedente. A parcela demonstra mais uma vez que solos mais secos têm mais tempo para escoar a iniciação e menores cargas cumulativas. Portanto, depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão do funcionamento e calibração de um simulador de chuva e saber como controlar variáveis como acet e teor de umidade que podem afetar os resultados. O.