타일배수

Tile drainage

기와배수는 농경용 배수 방식의 일종으로, 토양 내 충분한 공기공간과 적절한 재배, 중장비로 접근해 농작물을 가꾸고 수확할 수 있도록 밭에서 과잉 지표수를 제거하는 방식이다. 펌핑, 도랑 개방, 또는 둘 다로 표면의 물을 빼낼 수 있지만, 기와 배수는 종종 표면 아래의 물을 빼는 가장 효과적인 수단이다.

'타일 배수'라는 말은 테라코타 파이프와 비슷하면서도 항상 파이프 모양을 갖추지 못한 점토 세라믹 타일로부터 유래한 것이다. 19세기에 "C"자 모양의 채널 타일은 보통 평평한 타일 위에 아치형 타일처럼 놓였고, 각각 "머그"와 "솔"로 표시되었다. 오늘날, 타일 배수는 같은 모드에서 기능하는 이 원래의 시스템의 어떤 변화다. 프리캐스트 콘크리트와 세라믹 타일이 여전히 사용되지만 일반적으로 HDPE와 "타일 라인"으로 표시된 PVC 튜브가 사용된다.

적용

대부분의 농작물의 뿌리는 번성하기 위해 적절한 공기를 필요로 한다. 지표면 아래 물이 과잉되면 토양의 모공이 채워지고 뿌리가 공기를 빼앗겨 성장을 억제해 뿌리가 썩어 식물이 죽게 된다.

지표면 아래 배수의 또 다른 이유는 경작과 수확을 위한 다른 중장비에 의한 접근을 위한 충분한 토양 견고성을 확보하기 위함이다.

농작물 수확량 증가

대부분의 작물은 특정한 토양 수분 조건을 필요로 하며, 습하고 더러운 토양에서는 잘 자라지 않는다. 대부분의 식물의 뿌리는 더럽히지 않은 토양에서도 수표보다 더 깊이 자라지 않는다. 물이 충분히 공급되는 성장기 초반에는 식물이 작고 그만큼 많은 물을 필요로 하지 않는다. 이 기간 동안, 식물은 물에 닿기 위해 뿌리를 개발할 필요가 없다. 식물이 자라서 더 많은 물을 사용할수록 점점 더 부족해진다. 이 시간 동안 물탁자가 떨어지기 시작한다. 그러면 식물은 물에 닿기 위해 뿌리를 발달시킬 필요가 있다. 건조 기간 동안 물 테이블은 식물이 뿌리를 자라 그것에 도달하는 속도보다 더 빨리 떨어질 수 있으며, 이것은 식물에 심각한 스트레스를 줄 수 있다.

기와 배수를 설치함으로써 물대를 효과적으로 내리고 식물이 뿌리를 제대로 개발할 수 있게 된다. 토양의 수분 포화도가 부족하여 토양의 모공 속에 산소가 남아 뿌리가 쓸 수 있게 된다. 배수 타일은 습한 기간 동안 수표 밑에 뿌리가 생기는 것을 막아 식물에 스트레스를 줄 수 있다. 과잉 물 작물을 제거함으로써 그들의 뿌리가 더 효과적으로 접근할 수 있는 물을 사용한다. 농작물 수확량의 증가는 식물들이 더 많은 영양소와 물을 흡수할 수 있도록 더 많은 뿌리를 개발하도록 강요하는 것으로 요약할 수 있다.

가정식물의 항아리에도 같은 원리가 작용한다: 바닥의 배수구는 매질의 과도한 물을 배출하여 매질의 모공을 공기가 채우고 뿌리에 공급될 수 있도록 하며, 충분한 기간 동안 매질의 포화로 공기를 빼앗기면 썩고 죽게 된다. 격자무늬 밭에 기와 배수를 설치하면 수백 에이커의 밭에서도 같은 효과를 얻을 수 있다.

배수 타일 배관

폴리에틸렌 골판지 배수관 거인 롤

기와배수시스템에서는 농경지 지표면 아래에 일종의 '배관'이 설치돼 있어 지표면 아래 물이 토사 입자 사이를 빠져나와 기와선으로 이동할 수 있는 지하배관망으로 사실상 구성됐다. 기와선을 통해 흐르는 물은 궁극적으로 원천보다 낮은 고도에 위치한 호수, 하천, 강 등 지표수 지점으로 침적되는 경우가 많다. 물은 타일 부분 사이의 간격, 오래된 타일 디자인의 경우 또는 현대 플라스틱 타일의 작은 구멍을 통해 타일 선으로 들어간다.[1] 타일이나 타일 라인의 설치는 방목업자(디치 마녀), 두더지 쟁기, 백회 또는 기타 중장비를 포함할 수 있다.

토양형은 기와계의 효능에 큰 영향을 미치며, 충분한 배수를 위해 면적을 타일링해야 하는 정도를 지시한다. 샌디에 토양은 추가 배수가 거의 필요하지 않은 반면, 점토 함량이 높은 토양은 물을 더 단단히 고정시켜 타일 선을 더 가깝게 배치해야 한다.

유지 관리

울타리 나무와 바람막이 나무의 뿌리는 인접한 밭의 타일이나 타일 선이 제공하는 유리한 물 공급 조건에 자연스럽게 끌리게 된다. 수력운동은 나무 뿌리의 동적으로 탐색하는 끝에서 뿌리털이 모이스터 균열과 건조한 균열에 차등하게 반응하여, 나머지 나무들과 호르몬 메시지를 교환함으로써 그들이 그러한 유리한 틈새로 진격하도록 유도하는 역할을 한다. 타일 배수관의 천공에서, 마을 거리 아래의 갈라지거나 녹슬어 가는 수도선과 하수관로에서와 마찬가지로, 이 뿌리들은 들어갈 입구와 그 뒤에 있는 풍부한 물 공급의 이상적인 조합을 발견한다. 그 결과 이러한 파이프 시스템 중 하나에서 막힘이 발생하는 경우가 있으며, 스네이킹, 회전 절단기 스네이킹, 파고 당기는 선택, 그리고 유사한 방법을 통해 막힘을 제거해야 한다. 일부 지역에서는 농부들이 기와 배수관을 올바르게 열고 운영하기 위해 지속적인 유지보수를 해야 하며, 최소한 매년 한 부분 또는 다른 부분에서는 기와 배수관을 일부 개방해야 한다.[2]: 304–305

역사

머그 및 솔레 타일
NJ 몬머스군 한 농장 공사장에서 출토된 낡은 배수 타일
동일한 사이트에서 지면에서 타일 배출

고대 로마의 작가 카토 장로와 플리니 장로는 각각 기원전 200년과 서기 1세기에 기와 배수 시스템을 묘사했다. 존스턴 농장에 따르면 [3]기와 배수는 1838년 존스턴이 뉴욕 세네카 카운티의 새 농장에서 모국인 스코틀랜드에서 이 관습을 사용하면서 처음 미국에 도입됐다. 존스턴은 320에이커(1.3km2)에 72마일(116km)의 점토 타일을 깔았다. 그 노력은 그의 밀 수확량을 에이커당 12부셸에서 60부셸로 늘렸다. "미국 기와 배수의 아버지"[4]인 존스턴은 평생 기와 배수를 주장하면서 농업의 성공을 "D, C, D" 즉 똥, 신용, 배수로의 공식 탓으로 돌렸다.[5]

배수 시스템의 확장은 19세기 미국 웨스트워드 확장의 중요한 기술적 측면이었다. 미국의 토지는 1785년 토지 조례가 제정된 공공토지조사제도에 따라 분할되었지만, 특히 농경지의 개발은 경작이 가능한 비율로 제한되는 경우가 많았다. 예를 들어, 1846년 아이오와주가 미국의 주(州)로 인정받았지만, 토지의 소유권을 묘사한 지도는 1870년대까지 아이오와주 북서부의 인구 밀도 이하를 나타냈으며, 이것은 여전히 높은 물 테이블과 수많은 호수와 습지로 유명한 주의 한 구석이 되었다.

서양의 주들은 농업 강화와 비슷한 한계를 가지고 있었다. 많은 주들이 농업용 토지를 개선하기 위해 정부의 인센티브를 제공했다. 예를 들어, 인디애나 주의 법률은 1850년 연방법령을 발동하여 그 땅의 배수와 농업 생산성을 위해 농부들에게 늪지를 할인 판매하도록 하였다. 이러한 개선을 촉진하기 위해 대부분의 주에서는 기와 배수의 설치를 규제하기 위해 정부 기관을 설립하였다. 심지어 현재, 더 많은 시골 주들의 지방 선거는 종종 배수 감시 위원회 구성원들의 선거를 포함한다. 예를 들어, 미시건 주에서는 카운티 배수 관장이 대중적으로 선출된 채로 남아있다.

남북전쟁 이후 수십 년 동안 배수 시설이 급속히 확장되었다. 예를 들어, 오하이오주의 역사[6] 문헌은 1882년에 배출된 에이커의 수가 이전 모든 해에 배출된 토지의 면적과 거의 같았다고 기록하고 있다. 1930년대에 시민 보호단은 중서부에 걸쳐 기와 배수 시스템을 증강시켰는데, 이 중 상당 부분이 여전히 사용되고 있다.

배수기술의 발전

제2차 세계 대전 이후까지 타일 설치 기술은 1838년에 처음 사용된 방법과 유사한 것으로 남아 있었다. 시멘트 부분들은 나중에 원래의 진흙 타일을 대체하고 기계의 기구를 사용하여 타일 선들의 참호를 파냈지만, 그 과정은 상당히 노동 집약적이며 전문 계약자에 한정되어 있었다.

플라스틱 타일의 도입은 타일 설치비용과 관련된 노동력의 양을 줄이는 데 도움이 되었다. 참호에서 시멘트 타일의 개별 구간을 종단부로 설정하는 대신, 타일 설치자들은 가볍고 유연한 타일 라인의 연속 구간만 풀면 되었다. 20세기 말, 미국 농장에서 4륜 구동 대형 트랙터가 보편화되자, 직접 타일 기구들이 시장에 등장했다. 기와 설치를 저렴하게 하고 토지 소유자의 스케줄에 따라 할 수 있게 함으로써, 농부들은 더 많은 비용이 드는 운영을 할 수 있을 만큼 충분한 문제를 일으키지 않을 수 있는 국지적인 습지대를 배수할 수 있다. 이런 식으로, 농부들은 타일 설치의 자본 비용을 절약하면서 농작물 수확량의 증가를 즐길 수 있다. 아마도 배수 역사에 있어서 가장 유용한 구현은 제임스 B일 것이다. 기록적인 속도로 배수 타일을 깔아준 힐의 북키예 트랙션 디처. 힐의 도랑 기계는 오하이오의 그레이트 블랙 늪, 루이지애나 주 광활한 지역, 플로리다의 수영장을 배수시켰다.

기와배수의 사회적, 생태적 영향

생태학적으로, 배수 시스템의 확장은 엄청난 부정적인 영향을 끼쳤다. 수십만 종의 습지 생물들은 서식지가 점점 더 세분화되어 다른 용도로 전환되면서 상당한 개체수 감소를 경험했다. 센트럴 플라이웨이 내에서의 시장 사냥이 20세기 초반 많은 물새 종들의 개체수가 감소하는 데 기여하는 요인이었지만, 농업 확장에 따른 번식 서식지의 손실은 분명 가장 큰 의미를 지닌다. 중서부 주들의 초기 지도는 오늘날 존재하지 않거나 상당히 줄어든 많은 호수들과 습지를 묘사하고 있다. 농업 지역에서 물의 흐름을 집중시키고 촉진하는 관련 과정인 채널화도 이러한 악화에 기여했다.[citation needed]

기와 배수와 그에 따른 풍경의 변화 - 습지, 습토, 하천을 배수하는 것 - 은 더 많은 에로시 강에 기여했다.[7] 배수로에 따른 하천들의 이런 반응은 경관상 물의 체류시간을 단축시킨 결과다. 예를 들어, 강수량은 습지와 토양 표면에서 지속해서 증발하거나 식물의 증발을 통해 사용되곤 했다. 물은 천천히 경치를 통해 흘러가고 결국 강으로 흘러갈 것이다. 토양을 빠르고 효율적으로 건조하는 데 사용되는 기와배수의 과정은 강으로 물을 효율적으로 전달하는데, 따라서 더 많은 양의 물이 강으로 전달될 수 있다.[citation needed] 더 많은 양의 물의 영향은 물에서 더 많은 에너지 - 강들이 수 세기 동안 존재했던 동적 평형 상태(느리게 모양이 변하고 제한된 침전물을 지속적으로 운반함)는 현재 균형을 잃고 있다. 이러한 평형 손실의 결과는 과도한 침전 부하를 초래하고 자연환경과 강가 서식지에 심각한 영향을 주는 극단적인 양의 은행 침식이다.[citation needed]

배수 타일은 때때로 토양의 침식과 인을 포함한 일부 영양소의 유출량을 감소시킨다.[8] 인은 대부분의 수생태계에서 제한적인 영양소이기 때문에 통제할 중요한 영양소다. 따라서 인은 지표수의 영농화의 주범이지만, 다른 제한 영양소인 질소는 물에 상당한 피해를 입힌다. 예를 들어 질소는 걸프만 저산소증에 연루되어 있다. 배수 기와는 때때로 물이 땅속으로 흘러들어가서 흙과 영양분을 운반하는 대신, 기와로 물을 흘려보내기 때문에 수질을 높인다. 흙은 개울과 강으로 들어가기 전에 물을 여과할 기회가 있다. 그러나 보존 경작지나 익사 완충재와 같은 표면 개선을 우회함으로써 기와 배수 역시 수질에 문제를 일으킬 수 있고 기와 배수로부터의 유출은 질소가 극도로 높은 경향이 있다. 게다가, 어떤 기와 배수로는 때때로 매우 높은 수준의 다른 화학물질을 포함하고 있다. 보존 농업의 표면 형태는 기와 배수 시스템에서는 덜 효과적이기 때문에, 통제된 배수나 건설된 습지와 같은 다른 관행이 더 효과적일 수 있다.[9] 자연지형이 물 흐름에 필요한 구배를 제공하지 못하는 매우 평평한 지역에서는 "농업용 우물"을 파서 기와선을 충분한 출구를 제공할 수 있다. 이 경우, 여과되지 않은 타일 출력에 의해 오염될 수 있는 것은 지하수다.

집중적인 축산 운영(ILO)/집중 동물 사료 운영(CAFO)으로 인해 가축 방류물 처리 문제가 대두되고 있다. 가축 방류제는 귀중한 영양소를 함유하고 있지만 이들 물질을 잘못 응용하면 영양소 적재 등 심각한 생태학적 문제를 초래할 수 있다. 배출물을 땅에 직접 주입하는 것은 영양소 섭취를 개선하기 위해 분뇨를 도포하는 방법 중 하나이다. 배수 타일은 액체 거름이 토양을 통해 스며들어 밭에서 배수 타일을 통해 수로로 배출되기 때문에 분뇨 주입으로 인해 노면 수로로의 주입된 거름 유입을 증가시킬 수 있다.[citation needed]

오늘날, 많은 주와 연방 이니셔티브들이 서식지 손실을 역전시키는 역할을 한다. 많은 프로그램들은 종종 타일 입구를 부수거나 타일을 완전히 제거함으로써, 지역화된 물웅덩이의 배수를 방해한 농부들을 격려하고 심지어 보상하기도 한다. 토지 소유자들은 이 땅에서 농작물을 재배할 수 있는 능력을 상실하는 것에 대해 부분적 또는 전적인 보상을 받는 경우가 많다. 이러한 프로그램과 전국의 지주들의 협력은 다양한 물새의 개체수에 상당한 긍정적인 영향을 끼쳤다.[citation needed]

참고 항목

참조

  1. ^ 미국 환경보호청 농업 101 - 배수
  2. ^ Rhodes, Richard (1989). Farm: A Year in the Life of an American Farmer. New York: Simon & Schuster. ISBN 0-671-63647-2.
  3. ^ 존슨 팜
  4. ^ Jones, E. R. Note on Draining: 토지 배수 학생을 위한 강의실, 현장 및 실험실 실습. 위스콘신 주 매디슨: 1908년 민주당. 95페이지.
  5. ^ 안녕, 도널드 L.와 낸시 S. 필리피 습지 복원 사례. 뉴욕, 뉴욕: 와일리, 1999. 31페이지.
  6. ^ [1]
  7. ^ "Schottler et al. Hydrological Processes: Twentieth century agricultural drainage creates more erosive rivers" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2014-07-14. Retrieved 2014-01-09.
  8. ^ "Agricultural Drainage Publication Series: Issues and Answers". Archived from the original on 2013-01-05. Retrieved 2014-01-09.
  9. ^ a b 렘케 외 일리노이주 맥키나우강 기와수변 농업경영 우수사례 평가