アーバン流出研究施設の設計と建設
Summary
本論文では、からの流出水に化学成分の定量化のために選択された間隔で、時間と流出サブサンプル集で、総流出量を測定するために装備24の個別33.6メートル2フィールドプロットを含む千メートル2施設の設計、建設、および機能について説明しますシミュレートされた家の芝生。
Abstract
都市人口が増加するにつれ、灌漑、都市景観の面積を行います。都市部の夏の水利用は、景観灌漑の需要増によるもので2〜3倍の冬のベースラインの水使用することができます。不適切な灌漑慣行や大降雨現象は、彼らが富栄養化に寄与することができる地元の河川や湖に栄養分や堆積物を運ぶ可能性を秘めている、都市景観から流出する可能性があります。千メートル2施設は、24の個別33.6メートル2フィールドプロット、シミュレートされた都市の景観からの流出水中の化学成分の定量化のために選択された間隔で、時間と流出サブサンプルの収集と総流出量を測定するために装備それぞれで構成されて構築した。第一及び第二の試験から流出量は、それぞれ38.2および28.7％の値を変動係数（CV）を持っていた。両試験のための流出のpH、EC、およびNa濃度用のCV値は、すべて10％未満であった。 ConcentratioDOCのナノ秒、TDN、DON、PO 4-P、K +はMg 2 +およびCa 2 +の CVは、両方の試験において50％未満の値であった。全体的にみて、施設で芝のインストール後に実施したテストの結果は、流出量や化学成分のプロットの間の良好な均一性を示した。大プロットサイズは、自然変動の多くを含むので、都市景観生態系のより良好なシミュレーションを提供するのに十分である。
Introduction
最も急速に成長している、非常に人口の大都市圏のうちの4つは、亜熱帯気候の1にアメリカ南部に位置しています。また、1982年から1997年の間に都市化の土地で最大のパーセント変化は、米国南部で発生した1。増加し、都市部では夏の2時に屋外での使用のために使用されるその多くは飲料水のための付随需要は、付属しています。新しい構成により、プログラム可能な地下灌漑システムは、多くの場合、インストールされている。残念ながら、これらのシステムは、多くの場合、より頻繁にかつ/またはランドスケープ2の蒸 発散量の要求を超えたボリュームで、都市景観への灌漑を送達するようにプログラムされている。これは、都市ストリーム症候群3と呼ばれているものに寄与する、都市景観から水を受け取ることに流出かなりの量になる。都市ストリーム症候群の症状は、地表流やびらん性流れの頻度を増加nitrogeの増加、nは（N）、リン（P）、毒物、およびチャネル形態の変化に加えて、温度、淡水生物学、生態系3を処理する。
農業生態系からNとPの損失が広く研究4つの要因に主に依存することが見出されている：栄養源、適用率、印加タイミング、および栄養配置4。少なく公表されたデータは、現在の都市景観からの栄養素のオフサイト移動に存在するが、これらの原理は、直接かどうか、ホーム芝生、芝の農場、公園、その他の緑の空間で、芝草文化に適用することができます。また、風景から流出につながる不適切な灌漑慣行は、これらの損失を悪化させることができます。
栄養損失はさらに灌漑水の水質によって変化させることができる。南西米国の地域は、多くの場合、自宅の芝生や都市景観5,6の灌漑のためのより生理食塩水または産するアルカリ水を利用する。の化学組成灌漑用水が大幅流出水に炭素、窒素、カルシウム、および他の陽イオンの放出を引き起こす土壌の化学的性質を変化させることができる。最近の研究は、抽出水の増加ナトリウム吸収率（SAR）は大幅にセントAugustinegrassの切り抜き、ライグラスの切り抜き、および他の有機材料7から浸出炭素（C）と窒素（N）の量を増加することを示した。また、レクリエーションの芝草土壌からの水抽出可能な土壌、C、N、およびP損失が大幅に灌漑用水の化学成分と相関していた6。
Washbusch ら 。マディソン、ウィスコンシン、都市流出を研究し、芝生が全リン8の最大の貢献者であることを見出した。さらに、それらはまた、「ストリートダート」の総Pの25％が葉や刈芝から生じたことを見出した。典型的な田舎の設定では、落葉が地面に落下した後、sに戻ってゆっくりと放出する栄養素を分解し、油環境。しかし、都市環境では、栄養豊富な葉や草の切り抜き、かなりの量は、上に落ちたり、そのような車道、歩道、そして車道などhardscapesに洗浄したり吹き飛ばさ、その後彼らは "ストリート·汚れ」に貢献する街への道を作る、そのうちの多くは受信水路に直接洗浄されます。
都市景観の土壌も減少による浸透速度9に流出量を増加させることができる工事中にしばしば乱され、高度に圧縮されている。 Kellingのとピーターソンは、総流出量と家庭の芝生から流出量の栄養塩濃度の両方が圧縮され、あるいは重大な障害以前の建設活動10による撹乱土壌断面を持って芝生から増加していることを報告した。エドモンドソンら 。一方で、都市部の土壌はLeicの都市部と郊外地域の周囲の農地に比べて少ない圧縮さであることを見出したエステル、英国11。彼らは使用重い農業機械にこれを起因が、彼らはまた、芝生の草刈り、より大きな人間踏みつけに起因するものであった樹木の下の土壌よりも大きな土の嵩密度を有していたことを指摘した。
それは、多くの状況において、都市部と郊外のストリームシンドロームが大幅に流出し、点光源が3,12を放電することにより、影響を受けるように思われる。ポイント·ソースは許可やリサイクルを通して操作することができますが、追加の研究が流れ落ちるまで栄養素の損失を最小限に抑えるために、家庭の芝生の確立と管理のための最善の管理手順を開発し、テストするために必要とされる。この点でこれまでの研究努力は、多くの場合、沿岸海域への栄養素の損失を浸出し、流出の影響に関連した懸念に起因する高い砂含有土壌が存在する沿岸地域に沿って中心にされてきた。非常に砂質土壌で作業する場合ただし、一方が属することができるように急な斜面や高降雨率を持っている必要がありますいずれの流出13,14 TEをこれとは対照的に、中央アメリカでの土壌の多くは、微細凹凸であり、小さくても降雨イベントからの流出、かなりの量になり、低浸透率を持っている。したがって、本来の土壌や住宅の景観に発生する可能性のある典型的な斜面に流出施設を設計し、構築することが望まれた。
本論文では、測定および定量化のために、比較的小さな時間分解能および選択した体積または時間間隔で、流出水のサブサンプルの同時収集における全流出量を測定するための24の個別33.6メートル2フィールドプロットを含む千メートル2施設の設計、建設、機能を説明流出水の化学成分の。
Protocol
Representative Results
Discussion
水が中に、オーバー流れ、土壌を通じて大幅に地形、植生被覆、土壌の物理的性質に影響されます。高い粘土含有量の過度固め土壌と土壌は低下し、浸透率と流出量の増加を示すであろう。この種の施設を建設する際そのため、あらゆる努力は、均一な勾配を有するネイティブの土壌を使用し、建設中の実験的な領域にすべてのタイプのトラフィックからの圧縮を最小限にするためになされ?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
作者は感謝して、この機能のためのスコッツミラクル-Groの会社からの財政支援を認める。また、灌漑コントローラを提供するとの支援のためのトロ社に感謝しています。このプロジェクトの初期段階における後期博士クリスSteiglerによるビジョンと計画も感謝して承諾される。著者はまた、試料調製および分析した彼女の技術支援のために氏N.スタンレーに感謝したいと思います。
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 |
Referenzen
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