城市雨水入滲壓實的影響

1、城市雨水入滲壓實的影響土壤滲透是大多數(shù)城市徑流模型的重要組成部分。然而，它已得到很好的記錄表明，在城市化，土壤有很大改進(jìn)，尤其是在對土壤密度。增加土壤板結(jié)土壤中不聽話的結(jié)果在傳統(tǒng)的方式滲透預(yù)測模型。實驗室和現(xiàn)場試驗進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查滲透城市土壤的擾動行為的土壤質(zhì)地和壓實各種層次。從傳統(tǒng)的滲透試驗的結(jié)果對幾個土類表明，正如所料，壓實度極大地影響了穩(wěn)態(tài)入滲率?，F(xiàn)場試驗突出顯示在沙質(zhì)土壤入滲率的壓實的重要性，從前期水分看到收效甚微條件。對于粘質(zhì)土壤，然而，無論是壓實水平和前期水分條件是很重要的決定穩(wěn)態(tài)入滲率。水文模型必須包含一個過程來解決滲透雨水滲入土壤的水。在大多數(shù)的滲透過程模型通常是在孔隙度和水分含

2、量有關(guān)土壤：在非飽和土，通常是最初入滲但隨后迅速下降到一定值的土壤變得飽和。土壤滲透是一個城市流域管理問題由于地下水污染皮特等人的關(guān)注。1999年a,因為土地開發(fā)后入滲條件差，這是地表徑流增加的原因，一除了皮特等不透水面增加的數(shù)額。1994年，1995年。這是至關(guān)重要的，因此，開發(fā)工程師更好地理解城市土壤滲透感到不安。滲透機制進(jìn)入透水表面降雨入滲由三個控制機制：最大可能的入水速度通過土壤/植物表面，水的運動速度通過滲流？不飽和？區(qū)，渠率從進(jìn)入飽和區(qū)滲流區(qū)。表面條目含水率可能會受到表面的淤泥層密封和粘土顆?；蚍e累在土壤徑流污染物表面和/或有植被，可能妨礙或提高水滲透。水通過土壤運動高度依賴于底層

3、土壤的特點。水不能進(jìn)入土壤表層速度比它正在傳播通過基礎(chǔ)層。在長期下雨的事件，土壤中的可用存儲容量耗盡，因為它可以成為趨于飽和，影響了傳輸和排水率。在自然/經(jīng)濟欠發(fā)達(dá)地區(qū)，把水的滲透表層土壤是抽象的最大責(zé)任？損失？雨水。大多數(shù)土壤滲透能力允許低強度降雨完全滲透，除非土壤空隙趨于飽和或伏土壤更加緊湊比頂層？莫雷爾-Seytoux1978？。高強度降雨帶來可觀徑流因為在上層土壤表面滲透能力是超越，即使土伏可能仍干燥。經(jīng)典的假設(shè)是，一個滲透能力土壤是最高的一個風(fēng)暴，并開始隨時間？霍頓1939年？。顯著減少自然滲透在城市地區(qū)，由于幾個因素：土壤裸露面積下降;去除地表土壤和亞表層土壤通常為揭露排水較差的特

4、點;不同土壤對進(jìn)口建筑網(wǎng)站及相關(guān)后續(xù)土壤壓實安置;的土壤壓實和土壤結(jié)構(gòu)的破壞在土方施工作業(yè)，以及許多典型后建的城市活動，是完成？如停車在草地上車，壓實運動場和人行道，的表面層的污染物等的積累？。降低的土壤的地區(qū)一般都與增加徑流量和峰值流量，而土壤擾動的影響很少考慮。工程滲透的做法早已被應(yīng)用以彌補減少自然滲透的地區(qū)，但成果有限。淤的滲透區(qū)常在這些設(shè)備的早期失效的結(jié)果，雖然壓實從繁重的交通也是一個公認(rèn)的問題。最近，關(guān)于加強生物滯留做法滲透依靠使用植物的地區(qū)正在獲得廣泛的歡迎，并出現(xiàn)是比傳統(tǒng)的滲透更強大的解決方案戰(zhàn)壕。城市土壤和土壤生物截留裝置也可修訂修改，以改善他們的滲透和水控股特點和防止污染地下

5、水暴風(fēng)雨造成的滲透污染水域皮特等。1999年b?？刂频膶嶒炇以囼灪同F(xiàn)場調(diào)查擾動對城市土壤入滲特征要建立與土壤壓實和滲透相關(guān)率，幾大系列的測試在外地和，實驗室已進(jìn)行了整個美國阿拉巴馬州。從這些研究中，土壤類型，壓實基本理解努力，滲透率獲得。本文重點對土壤壓實的滲透所造成臨界效應(yīng)土壤作為城市發(fā)展的一部分。雖然變化多徑流量已與在表面下降現(xiàn)有的滲透，城市土壤也進(jìn)行重大修改在徑流量增加的結(jié)果。這些變化不包括通常情況下，無論是作為個人或作為一個集總效應(yīng)參數(shù)，在傳統(tǒng)的城市水文模型。土壤水分入滲測試方法以前的研究？皮特等。1999年b?已經(jīng)確定大幅減少在城市土壤入滲率不安。由于90年代初，一個實驗室和田間試驗

6、進(jìn)行了一系列通過覆蓋廣泛的土壤質(zhì)地土壤的作家，密度和硬度。從這些測試結(jié)果選擇本文總結(jié)。現(xiàn)場試驗十大伯明翰，阿拉巴馬州和移動，阿拉巴馬州，地點被選定代表各種條件下的測試？壓實和質(zhì)地？無數(shù)次的測試和在每個測試進(jìn)行了土地面積。這些試驗進(jìn)行了較完整的23因子試驗？盒等。1978年？審查主要的土壤質(zhì)地的影響上課？與粘性土桑迪？，土壤板結(jié)？僵硬與軟？，含水量？干燥與飽和土？，加它們之間的相互作用。土壤水分得到使用ASTM方法D2974-87？標(biāo)準(zhǔn)試驗方法水分，灰分和有機質(zhì)的泥炭和其他有機土壤？。土壤質(zhì)地篩測定分析，并壓實條件測定了用錐形貫入場？迪基一約翰土壤壓實儀貫入？并證實了網(wǎng)站的歷史。最近，我們直接測

7、量土壤水分和土壤密度的同時使用的滲透測試修改歷史“沙和氣球”的測試方法。在這種方法，地表植被被刪除從試驗區(qū)和一個小孔是經(jīng)過精心挖掘一只手抹子。該土壤被放置在一個拉鏈塑料袋密封在防潮，運送到實驗室。該洞的范圍從1到2升的雙方并已順利量。該洞是那么充滿潔凈來自渥太華的實驗室測試量筒沙，仔細(xì)需要指出的砂量，以填補洞開挖深度。土壤樣本被帶到實驗室和權(quán)衡。它然后再烘干，稱重，以確定水分內(nèi)容。這隨著出土的卷的信息，孔，允許土壤密度和土壤的直接測量水分。樣品制備是根據(jù)ASTM421實踐干制備土壤樣品粒度分析和土壤常數(shù)的測定。篩分析，他使用了美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)d422-63粒度分析的測試方法對土壤的微粒粒徑小于

8、200號篩較大，沿與ASTM標(biāo)準(zhǔn)d2488-93實踐說明土壤識別（視覺，手工操作）。測試條件分為八類如下顯示的結(jié)果土壤類型，壓實，和初始土壤含水量。每個站點包括在兩個不同水分條件下滲透測試一式三份？干燥與飽和？。1。桑迪？1型？第1類：壓縮，飽和18測試;？第二類：壓縮，干燥21測試;？第3類：noncompacted，飽和24測試;和？第4類：noncompacted，干12個測試？。2。粘性土？2型？5類：壓縮，飽和18測試;？第6類：壓縮，干燥15測試;？7類：noncompacted，飽和27測試;和？第8類：noncompacted，干18個測試？。土壤滲透能力，預(yù)計會涉及到時間由于

9、施工開挖土壤或分級作業(yè)。土壤雖已發(fā)展的時間范圍？從預(yù)計在不久的將來的發(fā)展，對那些有關(guān)50歲？包括在抽樣方案。三草坪Tec的滲？草坪Tec的1989年？被用于各1米范圍內(nèi)其他以指示在關(guān)閉土壤入滲率的變化接近。時間都是持續(xù)時間為2小時每5分鐘增量入滲率計算注意到水位下降，每個車廂內(nèi)滲在每5分鐘時間。在此測試階段的天氣使大多數(shù)網(wǎng)站的位置產(chǎn)生配對的干，濕測試。干測試拍攝期間，少雨期，通常延長只要2個晴天，熱天星期。飽和測試后進(jìn)行徹底的自然地面浸泡下雨，或灌溉。飽和情況下發(fā)生的大部分土壤當(dāng)土壤水分含量超過了20左右干重量。“粘土”土壤有30-98的粘土，淤泥2-45，而2-45沙。這一類別包括粘土和粘土

10、壤土?！吧５稀蓖寥乐杏?5-95沙，淤泥2-25，而5-35的粘土。此類別包括沙，沙壤土，砂質(zhì)壤土和。沒有天然的土壤進(jìn)行了測試被淤泥或壤土為主時這一系列試驗。夯實土壤一般定義為有一個大于2,070kP的？300磅讀書嗎？在深度7.5厘米？3？。讀數(shù)的圓錐貫入明顯下降當(dāng)土壤中有高層次的土壤水分，使土壤板結(jié)條件也證實了網(wǎng)站的歷史。實驗室控制壓實試驗為了驗證上述早些時候?qū)嵉赜^察和測試對土壤質(zhì)地和中間壓實濃度較大的品種顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音Table1.TeMixJiurchdutingL自boixmry饑那SoilmixirdlioSoillypc;Pline:MindPureclajrPures

11、itlSsindj1loamCloyeyIcwmSiillIckuhCHaymixSand,clayt乩l【】:0:0Dil.OD:(kl.B:l:2DJ:I2d:了1.5:2:1ditions,滲透試驗進(jìn)行了實驗室測量土壤類型與上述相關(guān)的入滲速率有不同的紋理和壓實。沙,淤泥的比例,和研究的七個類型土壤粘土見表1?？傊?這些代表了美國農(nóng)業(yè)部的類別最標(biāo)準(zhǔn)土壤三角形。從這些測試正常滲透性差異中,高分辨率的觀測上作了試驗在測試開始滲透行為的初步觀察密度條件下,不同土壤進(jìn)行了審查。這些測試同樣是20天運行,但多數(shù)已完成什么時候穩(wěn)流率分別為觀察？在3天或4天。試驗樣品制備了混合已知量沙,淤泥和粘土對應(yīng)土

12、壤質(zhì)地,并定義壓縮采用手？軟？,標(biāo)準(zhǔn)？媒體嗎？或修改?密？擊實方法，基于對美國ASTM標(biāo)準(zhǔn)D1140年至1154年？在土壤中的試驗方法呆滯的材料總量在第200號（75微米）篩？。最初的樣本進(jìn)行水分確定并加水，使土壤初始含水量每到約8的標(biāo)準(zhǔn)程序？美國ASTMD1140-54？，反映典型的“干”的土壤條件。因此，現(xiàn)場測試類別2，4，6，從皮特等人8。？1999年b?在實驗室被復(fù)制。所有的測試進(jìn)行了使用相同的鋼模具？115毫米身材高大，內(nèi)徑105毫米，體積的一OOO立方厘米？。水在測試過程中溫度保持在24C的一致兩進(jìn)行測試的種類：1？高水頭滲透;和2？低水頭滲透。在高水頭滲透試驗有大約1.1米的積水

13、，如會出現(xiàn)在滲透網(wǎng)站表面存儲，而低水頭滲透試驗都1-3厘米的積水，較一般典型降雨地面或地表積水入滲以最小的網(wǎng)站。這兩個測試條件為各土壤參數(shù)列于表2和3。結(jié)果與討論現(xiàn)場試驗圖。1和2是該領(lǐng)域的滲透立體圖從皮特等數(shù)據(jù)。1999年b，說明土壤水分的影響rA=moiavaJIabte.和壓實，為砂質(zhì)和粘質(zhì)土。四個通用條件是不同的觀察結(jié)果的基礎(chǔ)上析因箱等統(tǒng)計分析。1978。所示數(shù)字顯示，壓實具有對入滲率的影響最大在砂質(zhì)土壤的與小不利影響，較高的土壤含水量條件下，唯一的條件，通常期間審議徑流模型。粘質(zhì)土壤，然而，同時受壓實和土壤含水量。壓實被認(rèn)為對作為飽和粘土一樣的效果土壤飽和和壓實粘性土具有非常小有效的

14、滲透。表4總結(jié)了平均入滲率五個不同土類。Table2.SoilMraslurtmnd氏口引級Values,duringHigh-Hcwdl-abonitaryTcslsSojItypeCompafcioouucLhndDrybuiltdensitybefarclesttgfcejRelillivefiefarelestvn&別wrcoiiienl(%)AftertealmiolsliiTEconleni腳AverageImftllfailnfate1FUhd1,451Soft542I.-6250100Stondiind1.4-94Mrdhonn4,7lci.42c.tMcidilied1.62

15、0schr2.016.1230丸2Hand1.242SoftIfl.tlN/AMXw3Hundl.SOSSoft9J23.92.51.0StfiiidrrJL.fttJl)kkdiiiiinn&417.&(10750.03Mcidilied1.740schr7.823.-S0W750JM34HundL.5y5Soft7.620.275Slflndriind1.653MJnnnn7.618.920恥Mndiiiicd1.92Stiff7.6992251.05Hund1.502Soft魚124.0.650.25SLunduirdL.703Medium$.Lw.tl0.(150.U2MinJilii

16、edD.9ILStiff甕114.5WAJN/AJ6Hand1.504Soft亂|23.CI2_51.0SLunduo-d1.593NkdiuriiLI27.0.050.02ModifiedI.&9OStiffS.l27.SD-005O.(M)27Hand1.腳9Soft8242.2N/AaN；AJSuindundIj6S5McmIluitiS2N/AJHMdN；AJModified1.929Stiff82N/AnNMUN/AJT自國白3-Liilxwaictfj!Low-HeadInlilLraikoTk遼eforVariousSellTcxiurtiandDaksm亡玄UkiishteAn

17、d0應(yīng)補cdRaisSoillypeHindcoflipnctioni$抽窗番rdKcmpncucinMxlifljedctxnpaciiHMi1Dens血:1,56g/cc0-0制h:23.4cimh0.48-1.1h;19.7cm.h0.1-Lk2L2cm.hDensJty:1.71g/oc0-1.3h;8.42cm/b13-2.7h;8.15cm/hD帥油1,10gyeeO-fl.Wh;l.cm/hQ4JIJ8h:12.2cna/h1.8-2.7h;12.9cm-h2tensity:1.4-5g/ccQ-22石h;*).048-cmh22-47.5b;0UO4cmVhDeniity:L.

18、62gcc0-100h;1).005cm/hDensiLy:g.cc0-1.00h-0(X)5cm/h3Densley:1.36g/ceO-ft.3h:0.65cm/h8.3-178h:0.6Gmh17-A-35-Ih:&.61cinXhDen時ty:L.52gj!cc0-24.2h:D.03Scm/Ji24.2-48,1;0.03Scmrh1.75g/cc0-2i.2h:0.025cm/h242-4J;0.02:5cm-h4Densley:1.14g/ce0-1.2h.2-7cjJiiil31.2-4.4h:3Jcm/h4.4-7.5hj3.63凸!Mhkrt4li.y:L.Sgrcc0-3

19、.8hr1.02cm?3i3.8-24.3h-0J3cm/hDm沁,2.61g-cc0-23.5h：0.032cm/li23,3-173h:0.028cmVli5Dcnsitjil.+Dg/cc0-7.2h;0.43cm/h7.22-24.8h:03cmFh24.S-47.1b;0.38cmVhDensity;1,64gJee0-24.6h:0.035cm.-ti24C-143h:0.012cmFhDensity1,9gicc0-24.62h;O.aJZ-cm.ti246-143h:Ci.0075cm/h6Density;1.48g/cc0-23h;1.53cn/h2J-6.Lh:O.fisi

20、巾Den直聊TjK則cc0-加Eh;0.04cm.h20.8-92Jh:0.017cm/hDensity1ft5giccD-20.85h;h20.8-2.8h:O.OOT5cm/hHorton入滲公式系數(shù)的測定每四個不同土壤質(zhì)地，飽和度，壓實條件。如圖所示。3，有39個人為例測試代表沙質(zhì)土壤壓實類，入滲試驗之間的不同地點的變化相對大。入滲變異系數(shù)方程COV的值的標(biāo)準(zhǔn)差=COV的平均比例一般介于1至2。由于廣泛的范圍每個主要類別觀察率，它可能并不重要其中入滲速率方程被使用。都是相對的殘差大，它可能是更重要的是考慮隨機自然滲透的任何擬合模型，并解決在相當(dāng)大的影響，土壤壓實已滲透率。圖。1。三維積沙

21、質(zhì)土壤入滲率圖。2。三維積粘質(zhì)土壤入滲率條件Table4-CnkparjikoflnliliraLlDih冏卿MtnDinrcnLlestScrkiGiupField1st協(xié)*咚irijiliriliMirate油(ln/hi)xHw-hciid1加sMcryresultcmVihiik/h)Noibecm皿dl涮嗨泅也32J(B)SO-11(8-5.5)CDiiipucLhaiKly沁Ih3.5(1.4)7.5-12.5(3-5JNeiknnpKl口dl測ijdryclayeydIJ&24.3L.0-1.5(0.4-0.6Allcuter血啊$olkfcompacledand0.5(02)4

22、1,034)dfjplusallwciKrcoitKilclonjhkibeDmipa(l口dllUltyandIbatny涵眶NAh0_6.5(O.25-O.6：iCnrnpjK：L4?dsillyandImuniysoil$NA*g舫dCM02)JNA=iftDavailubk：IkJdtcsLcdsoils.入滲率較高見到縮短測試時間，與入滲率變得相對穩(wěn)定在30-45分鐘后大多數(shù)測試。粘性土將受影響最嚴(yán)重的前因interevent期間將確定土壤水位在事件的開始。土壤質(zhì)地和壓實可能不是因為它們?nèi)詫⒃谙喈?dāng)長的固定的問題一段時間，除非土壤進(jìn)行了成功的恢復(fù)運作，以增加土壤入滲率。實驗室控制壓實試

23、驗實驗室檢查進(jìn)行了研究入滲更多的控制條件和初始土壤壓實水內(nèi)容。圖。4和圖5顯示了典型的滲透取得在這些實驗室的粉質(zhì)和sandyloam壓實試驗土壤分別。其他土壤類型圖形可以發(fā)現(xiàn)在皮特等。？2003？。表4總結(jié)了完整的測試結(jié)果顯示不同的土壤樣品進(jìn)行測試。大多數(shù)這些測試3小時內(nèi)完成已達(dá)到一個穩(wěn)定入滲率，但其他人仍然超過150小時這些長期平均值為浸潤可能更適合率的預(yù)測，由于自然變化的高期間觀察最初的現(xiàn)場測試。如圖所示，幾乎沒有什么變化這些測試之間的不同時期相比，夯實或紋理之間的集團(tuán)的分歧。此外，結(jié)果表明，砂質(zhì)土壤仍可以提供大量滲透的能力，即使大大壓縮，相反含有粘土的土壤是非常容易壓實。表4比較了來自這

24、些領(lǐng)域的滲透測試結(jié)果和實驗室調(diào)查。在低水頭實驗室和現(xiàn)場結(jié)果是相似的，除了高利率所觀察到的noncompacted粘土實地試驗。這些較高的結(jié)果可以反映自然土壤中的實際宏觀條件下，或COM-200150(.IIVECJ二亦茜oiUQRola匸匚一100UUJEU-alfflx匚QRflJ二！一k(LinLn)MeanRertc(cjn/hrMiidi-iin13出(cmhr甌訶1M4.6111.54.SMediafi172.09.52020Std.Dev.485.97.94.86.1Mininniin0.260-261.80.00.0Maxim口口i22024371326COV1.21.30.71

25、313Nuinbei3939393939DrvOSaturated0.00025Q.5D0.751.001251.50175200Time(hoursFig.3.Inliltiatiunincusurcincntsiurcuinpuclcdsandysoil,cunditionsInfiltrationLaboratoryTestsforSandyLoamSoil10mDiameterTestCylinder,115mmDepth100100.1匸二匚鼻疆皋空芮刁甸生二3二口工二科二二二匚二|匚二二匚廿二二二匚二二日二二匸匸口口衛(wèi)匚二匸r-I._JIEIlliiTl11:l一itr=diiNl

26、IIHIBqr：_IT：ii.iIIInnil一一rrniiTT一_廠=二二三土二甘mt二二土t龍掃總欄二二二f二:壬：!&zl=tlzt!zttt”H-b41+一門丁rm-一-一riTTfr匸一rI-irrfftEEtifctltzt:I卜寸一HHHFThl-HF-nririrrinTnniTHHi1*7T|T5T寸卜tttijIri-iti+II111llEIIEIII丄im川匚二匚工工口口|卜葉+円r+l卜一H1M料*HHI-+H-J+I-II-lTrtlti1一卜J一j詁hj_I-1-UJ_|LEIItlltl匸二工zudr沖二n二口工仃口jT4HHardCompaction干-Gta

27、ndardroclorCtHTpactiurModifiedProciofCcffitMtlioi0.01Time(hours)lL!ll-TTrt1IIHillI*I切川二|二匚口口口匸二匚:二二匚匚口口且.】二:1HH+1+1010aFig.4.SandyloamsoillaboratoryintiEtrationtestresults在實驗室中獲得的壓實水平非常高相對于外地的條件。此外，高頭實驗室測試結(jié)果產(chǎn)生滲率大大提高比同類沙質(zhì)土壤條件的低水頭的結(jié)果，但不為別的土壤。入滲率的實地測量在這些測試中均大大超過預(yù)期，但可比以前的標(biāo)準(zhǔn)雙環(huán)城市土壤入滲試驗和可比近期測量，noncompacted在佛羅里達(dá)州的沙質(zhì)土