Projeto e Construção de um Mecanismo de Pesquisa escoamento urbano
Summary
Este artigo descreve a concepção, construção e funcionamento de uma instalação de 1.000 m 2 contendo 24 parcelas individuais de 33,6 m 2 de campo equipado para medir o volume total de escoamento com o tempo e coleta de sub-amostras de escoamento em intervalos selecionados para a quantificação dos constituintes químicos na água da enxurrada de relvados domésticos simulado.
Abstract
Como os aumentos de população urbana, o mesmo acontece com a área de paisagem urbana irrigada. Uso da água do verão em áreas urbanas pode ser base de inverno o consumo de água linha 2-3x devido ao aumento da demanda de irrigação paisagística. Práticas de irrigação inadequadas e grandes eventos de chuva pode resultar em escoamento de paisagens urbanas, que tem potencial para transportar nutrientes e sedimentos em córregos e lagos onde eles podem contribuir para a eutrofização. Uma instalação de 1.000 m 2 foi construída, que é composta por 24 individuais 33,6 m 2 parcelas de campo, cada um equipado para medir o volume total de escoamento com o tempo e coleta de sub-amostras de escoamento em intervalos selecionados para a quantificação dos constituintes químicos na água da enxurrada de paisagens urbanas simulados. Volumes de escoamento de os primeiro e segundo ensaios tiveram coeficiente de variação (CV) valores de 38,2 e 28,7%, respectivamente. Valores de CV para pH segundo turno, CE, e concentração de Na para ambos os ensaios foram todos abaixo de 10%. Concentraçãns de DOC, TDN, DON, PO 4-P, K +, Mg 2 +, Ca 2 + e tinha valores de CV inferior a 50% em ambos os ensaios. No geral, os resultados dos testes realizados após a instalação sod na unidade indicada boa uniformidade entre as parcelas para volumes de escoamento e componentes químicos. O tamanho grande parcela é suficiente para incluir a maior parte da variabilidade natural e, portanto, proporciona uma melhor simulação de ecossistemas paisagem urbana.
Introduction
Quatro das que crescem mais rapidamente, áreas metropolitanas de alta densidade populacional estão localizados no sul dos Estados Unidos em climas subtropicais 1. Além disso, a maior variação percentual em terra urbanizada, entre 1982 e 1997 ocorreu no sul do EUA 1. Com o aumento áreas urbanas vem uma demanda concomitante para a água potável, muito do que é utilizado para uso ao ar livre durante os meses de verão 2. Com a nova construção, sistemas de rega programáveis no chão são muitas vezes instalados. Infelizmente, estes sistemas são muitas vezes programados para fornecer irrigação para paisagismo urbano com mais freqüência e / ou em volumes que excedem as exigências de evapotranspiração da paisagem 2. Isso resulta em um volume significativo de escoamento de arborização urbana de águas receptoras, que contribui para o que foi denominado síndrome córrego urbano 3. Os sintomas da síndrome córrego urbano incluem aumento da freqüência de escoamento superficial e fluxo erosivo, aumento nitrogen (N), fósforo (P), tóxicos e temperatura, além de mudanças na morfologia do canal, biologia de água doce, eo ecossistema processa 3.
As perdas de N e P de ecossistemas agrícolas têm sido amplamente estudados e considerados essencialmente dependente de quatro fatores: fonte de nutrientes, taxa de aplicação, época de aplicação e colocação de nutrientes 4. Enquanto poucos dados publicados existem atualmente no movimento fora do local de nutrientes de paisagens urbanas, esses princípios podem ser aplicados diretamente à cultura gramado, seja nos gramados das casas, fazendas sod, parques ou outros espaços verdes. Além disso, as práticas de irrigação inadequadas, que resultam em segundo turno da paisagem pode exacerbar essas perdas.
As perdas de nutrientes pode ser ainda alterado por a qualidade da água de irrigação. Áreas no sudoeste dos Estados Unidos muitas vezes utilizam mais soro fisiológico ou água sódica para a irrigação de gramados residenciais e paisagens urbanas 5,6. A composição química doa água de irrigação pode alterar significativamente a química do solo causando uma liberação de carbono, nitrogênio, cálcio e outros cátions a água da enxurrada. Trabalhos recentes mostraram que o aumento da taxa de absorção de sódio (RAS) da água extração aumentou significativamente as quantidades de carbono (C) e nitrogênio (N) lixiviado a partir de recortes St. Augustinegrass, recortes de azevém e outros materiais orgânicos 7. Além disso, as perdas de solo extraível água C, N e P de solos gramados recreativas foram significativamente correlacionados com constituintes químicos da água de irrigação 6.
Washbusch et al. Estudou escoamento urbano em Madison, WI e descobriu que os gramados foram os maiores contribuintes de fósforo total 8. Além disso, eles também descobriram que 25% do total de P em "Dirt Street" se originou a partir de folhas e grama cortada. Em um ambiente tipicamente rural, a maca da folha cai no chão e depois se decompõe lentamente liberando nutrientes de volta para o sambiente de óleo. No entanto, em ambientes urbanos, quantidades significativas de folhas ricas em nutrientes e aparas de relva pode cair ou se lavar ou soprado sobre hardscapes tais como calçadas, calçadas e estradas, posteriormente, fazendo o seu caminho para as ruas onde eles contribuir para a "rua de terra" , muita da qual é lavada diretamente em receber cursos de água.
Solos paisagem urbana são frequentemente perturbados e altamente compactada durante a construção, o que também pode aumentar a quantidade de escoamento, devido à redução de taxas de infiltração 9. Kelling e Peterson informou que tanto o volume de escoamento total e as concentrações de nutrientes na enxurrada de gramados domésticos são o aumento de gramados que são compactados ou têm severamente perfis de solos perturbados devido a actividades de construção anteriores 10. Edmondson et al. por outro lado, revelou que os solos urbanos eram menos compactado em comparação com cerca de solos agrícolas na região urbana e suburbana de Leicéster, Reino Unido 11. Eles atribuíram isso à maquinaria agrícola pesada usada, mas também observaram que os gramados apresentaram maior densidade do solo do que o solo sob as árvores e arbustos que foi atribuído à corte de grama e maior pisoteio humano.
Ao que parece, em muitas situações, síndromes de transmissão urbanas e suburbanas são significativamente impactados pela enxurrada e ponto de origem descarrega 3,12. Enquanto ponto-fontes podem ser manipulados através de autorizações e reciclagem, pesquisas adicionais são necessárias para desenvolver e testar os melhores procedimentos de gestão para criação e gestão gramado home para minimizar perdas de nutrientes para o escoamento. Esforços de pesquisa passados a este respeito têm sido muitas vezes centrado em regiões costeiras onde há solos alto teor de areia, devido a preocupações relacionadas com os efeitos da lixiviação e escoamento de perdas de nutrientes para as águas costeiras. No entanto, quando se trabalha com solos muito arenosos, é preciso ter encostas íngremes e altas taxas de precipitação para ser capaz de gêneroste qualquer escoamento 13,14. Em contraste, muitos dos solos na região central dos Estados Unidos são de textura fina e têm baixas taxas de infiltração, que resultam em uma quantidade significativa de escoamento de eventos de chuva, mesmo pequenas. Assim, foi desejada para projetar e construir uma instalação de escoamento em solo nativo e inclinação típico daqueles que podem ocorrer em paisagens residenciais.
Este artigo descreve a concepção, construção e funcionamento de uma instalação de 1.000 m 2 contendo 24 individuais de 33,6 m 2 parcelas de campo para medir o volume total de escoamento em relativamente pequenas resoluções temporais e coleta simultânea de sub-amostras de água de escoamento superficial no volumétrica selecionada ou intervalos temporais de medição e quantificação de constituintes químicos da água da enxurrada.
Protocol
Representative Results
Discussion
Fluxo de água sobre, para e através de solos é muito afetada pela topografia, cobertura vegetal e as propriedades físicas do solo. Solos excessivamente compactados e solos com alto teor de argila vai expor as taxas de infiltração reduzida e maior quantidade de escoamento superficial. Portanto, quando a construção de uma instalação desta natureza, todos os esforços devem ser feitos para usar solos nativos, com declives uniformes e minimizar a compactação de todos os tipos de tráfego nas áreas experimentais…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores agradecem o apoio financeiro da Scotts Miracle-Gro Empresa para esta facilidade. Também estamos agradecidos à Toro Co. para a assistência com o fornecimento do controlador de irrigação. A visão e planejamento pelo falecido Dr. Chris Steigler nas fases iniciais do projeto também é reconhecido agradecimento. Os autores também gostariam de agradecer a Senhora N. Stanley por sua assistência técnica na preparação e análise de amostras.
Materials
| Flow meter | Teledyne Isco | Model 4230 | Bubbling flow meter that measures and records water flow through flume |
| Portable Sampler | Teledyne Isco | Model 6712 | Works in conjunction with the flow meter to collect water samples at predetermined intervals. |
| Flow Link Software to collect data | Teledyne Isco | Ver 5.0 | Allows communication between flow meter and computer |
| Pre-sloped trench drain | Zurn Industries, LLC | Z-886 | |
| Irrigation Controller | Toro Company | VP Satellite | Controls irrigation to each plot individually |
| Electric Valves | Hunter | 2.5 cm PGV | Opens or closes water flow to individual plots based on signal from irrigation controller |
| Spray nozzles | RainBird | HE-Van 12 | Sprays irrigation water in predetermined pattern and rate |
| Irrigation heads | Hunter | Pro Spray 4 | 4 inch pop up spray heads |
| 6 inch slotted drain pipe | Advanced Drainage Systems | 6410100 | single wall corregated HDPE – slotted |
| 6 inch plain drain pipe | Advanced Drainage Systems | 6400100 | single wall corregated HDPE – plain |
| Filter Paper | Whatman GF/F | 1825-047 | 47mm diameter, binder-free, glass microfiber filter |
| pH Meter | Fisher | Accumet XL20 | |
| Combination pH probe | Fisher | 13-620-130 | |
| Automatic Temperature Compensating Probe | Fisher | 13-602-19 | |
| Electrical conductivity probe | Fisher | 13-620-100 | Cell constant of 1.0 |
| TOC-VCSH with total nitrogen unit TMN-1 | Shimadzu Corp | TOC-VCSH with TMN-1 | dissolved C and N analyzer |
| Smartchem 200 | Unity Scientific | 200 | Discrete Analyzer for P measurement |
| ICS 1000 | Dionex | ICS 1000 | Ion Chromatography for Ca, Mg, K and Na measurment |
| Portable Soil Moisture Meter | Spectrum | FieldScout TDR 300 | 7.5 cm long probes |
| Totallizing Water Meters | Badger | 3/4 inch water meters | standard homeowner water meters |
Riferimenti
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