Способ определения устойчивости почв и пород к водной эрозии

 

Изобретение относится к области исследования физико-механических свойств почв и пород и позволяет определять их аэродируемость в широком диапазоне скоростей водного потока. Цель изобретения - сокращение времени определения и расширение диапазона получаемых характеристик за счет одновременного создания над разными точками образца разных скоростей воды. На образце ненарушенного сложения плоскоцилиндрической формы располагают по радиусу шпильки-репера, помешают его на дно цилиндрической емкости и увлажняют до полной влагоемкости. Заполняют емкость водой и придают воде враш,ательное движение вокруг вертикальной оси, равномерно увеличивая скорость. На поверхности воронки врашения измеряют координаты точек, расположенных над шпильками-реперами, по ним рассчитывают скорость потока, а по шпилькам-реперам измеряют интенсивность размыва. По ее зависимости от скорости потока определяют устойчивость образца к водной эрозии. 2 ил. 1 табл. S (Л оо с о Ci о to

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1360602

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4034195/30-15 (22) 05.03.86 (46) 23.12.87. Бюл. № 47 (71) Молдавский научно-исследовательский институт почвоведения и агрохимии им. Н. А. Димо (72) А. Д. Короновский (53) 632.125 (088.8) (56) Методическое пособие по инженерногеологическому изучению горных пород. М.:

Изд-во Моск. ун-та, 1968, с. 171 — 174. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ПОЧВ И ПОРОД К ВОДНОЙ

ЭРОЗИИ (57) Изобретение относится к области исследования физико-механических свойств почв и пород и позволяет определять их аэродируемость в широком диапазоне скоростей водного потока. Цель изобретения— (5g 4 А 01 В 13/16 G 01 N 33/24 сокращение времени определения и расширение диапазона получаемых характеристик за счет одновременного создания над разными точками образца разных скоростей воды. На образце ненарушенного сложения плоскоцилиндрической формы располагают по радиусу шпильки-репера, помещают его на дно цилиндрической емкости и увлажняют до полной влагоемкости. Заполняют емкость водой и придают воде вращательное движение вокруг вертикальной оси, равномерно увеличивая скорость. На поверхности воронки вращения измеряют координаты точек, расположенных над шпильками-реперами, по ним рассчитывают скорость потока, а по шпилькам-реперам измеряют интенсивность размыва. По ее зависимости от скорости потока определяют устойчивость образца к водной эрозии. 2 ил. 1 табл.!

360602

Изобретение относится к области исследования физико-механических свойств почв и пород и может быть использовано в противоэрозионной агротехнике и гидротехнике.

Цель изобретения — сокращение времени определения и расширение диапазона получаемых характеристик за счет одновременного создания над разными точками образца разных скоростей потока воды.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. На дно цилиндрической емкости 1 (лучше прозрачной — для удобства наблюдения) в центр помещают отобранный образец исследуемой почвы 2 ненарушенного сложения в виде монолита плоскоцилиндрической формы. Размер его должен быть по диаметру на 2 см меньше диа.метра емкости, чтобы между ее стенками и образцом образовался зазор в 1 см. Толщина образца 8 — 12 см отклонения в ту или иную сторону существенного значения не имеет. В центре образца делают круглое сквозное отверстие 3 диаметром 6 см. Зазор и сквозное отверстие нужны для аккумуляции смытых почвенных частиц.

По радиусу образца с поверхности и заподлицо с ней вводят в виде створа несколько шпилек-реперов 4 с одинаковым расстоянием между ними: чем больше шпилек и меньше расстояние между ними, тем больше характеристик можно получить. Если нужно несколько повторностей, то шпильки располагают по нескольким створам-радиусам,.

Над образцом пэчвы в 1 см от него располагают лопастный винт 5, соединенный посредством верти кал ьного вала с электромотором 6. Образец увлажняют до состояния капиллярной влагоемкости. В емкость наливают воду 7 так, чтобы ее поверхность покрывала винт на 8 см. Включая электромотор, придают воде вращательное движение. С помощью реостата устанавливают несколько ступеней (значений) напряжения, подаваемого на электромотор, например 80, 120, 160, 200, 240В (количество их зависит от исследуемого диапазона эродируемости образца), с тем, чтобы получить равномерно возрастающие скорости движения воды. Каждую ступень выдерживают одинаковое время (t). Продолжительность его зависит от целей эксперимента, можно, например, принять его равным продолжительности выпадения ливней наибольшей обеспеченности в конкретном регионе, В данном случае оно равно 20 мин. На образующейся воронке

8 врашения воды с помощью шпитценмасштаба 9 точно фиксируют положение по высоте точек над каждой шпилькой-репером, а также дна воронки вращения. После каждой ступени эксперимента сифоном удаляют воду и смытые частицы почвы, после чего продолжают исследования.

Преобразуя известную формулу зависимости положения точек на поверхности вращения от угловой скорости, рассчитывают последнюю (V) по выражению

Vi ii ii.= 2о Z»t >: ь где g — ускорение силы тяжести, м/с-;

Z — превышение над дном воронки вращения точек, находящихся над шпильками-реперами:

Zi ii iii= à — Hl II:, где à — отметка дна воронки;

Н вЂ” отметка точек на воронке вращения над шпильками-реперами;

1, II, II I-обозначение шпилек-реперов и точек на воронке вращения, находящихся над ними. !

При каждой ступени эксперимента измеряют глубину размыва h в миллиметрах по оголившимся концам шпилек-реперов.

Результаты наблюдений по каждому образцу заносят в таблицу и по ни рассчиgp тывают остальные параметры: интенсивность размыва р при скорости V, приращение интенсивности размыва g при приращении скорости V, а также — интенсивность размыва на единицу приращения скорости.

В таблице показаны разные параметры или.характеристики, полученные в ходе экспериментов по размыву двух различных образцов почв. Часть характеристик получена путем прямых замеров, часть рассчитывалась с использованием данных прямых замеров.

В таблице указаны почвы, верхний слой которых испытывался на размыв. Для удобства наблюдения над «поведением» образцов серии экспериментов расположены так, чтобы скорость потока воды, которым воздействовали на почву, постоянно возрастала. Время воздействия 1 везде одинаково—

20 мин. В ходе каждого эксперимента учитывали расстояние до дна воронки вращения Г и до точек Н на поверхности воронки

40 вращения, расположенных над шпилькамиреперами, вставленными в образец.

По их разнице получили величину Z — пре вышение над дном воронки вращения точек, находящихся над шпильками-реперами. Эта

45 величина позволила рассчитать скорость потока, где g — ускорение силы тяжести. По шпилькам-реперам в каждой точке наблюдения измерили глубину размыва h при разных скоростях потока. Путем деления глубины размыва на время рассчитали интенсивность размыва g. Отнимая от каждой последующей величины предыдущую (за исходную предыдущую принимали ноль, т.е. полное отсутствие скорости и размыва), получили приращение интенсивности размыва Dg при соответствующем нарастании скорости. Она получилась с разными знаками, т.е. при увеличении скорости потока через некоторое время интенсивность размыва могла снижаться (это зависит от

1360602

Формула изобретения

H, y, Z, h, с, h gg, см см см мм мин с мм/мин м/с мм/мин

Образец

gV, м/с

/ ДЯ

7,0 7,4 0,4 2 20 0,10 +0,10 О;28 +0,28 +0,35

6,4 7,4 1,0 1 20 0,05 -0,05 0,44 +0,16 -0,31

6,5 8,0 1,5 О 20 0,00 -0,05 0,54 +0,10 -0,50

Чернозем: обыкновенный мощный суглинистый 6,3 8,7 2,4 1 20

0,05 +0,05 0,69 +0,15 +0,33

0,10 +0,05 0,75 +0,06 +0,85

0,15 +0,15 0,79 +0,04 +1,25

0-10 см

5584292,20

6,3 95 3,2 3 20

Чернозем: 6,3 7,4 1,4 2 20 0,10 +0,10 0,53 +0,53 +0,19 обыкновен5,3 7,4 2,1 1 20 0,05

0,64 +0,11 -0,43

-0,05 ный

5,5 7,7 2,2 О 20 0,00 -0,05 мощный

О,бб +0,02 -2,50 тяжелосуглинистый

4,4 7,5 3,1 3 20 0,15 +0,15 0,78 +0,12 +1,28

0,10 см

48 80 32 О 20 000

0,80 -0,02

-О, 15 — 8,3

20 0,15 +0,15 0,81 +0,01 +12,5

5,2 8,5 3,3 3 свойств образца), а затем снова увеличиваться. Аналогично получили приращение скорости DV, только здесь все величины положительные, так как скорость постоянно возрастала. 5

В последней графе определяли приращение интенсивности размыва g на единицу приращения скорости делением g íà V.

Эту величину нанесли на графики отдельно для каждого образца (фиг. 2), для чернозема обыкновенного, мощного, суглинистого (а) и тяжелосуглинистого (б), где на оси ординат откладывали g, а на оси абсцисс — скорость потока V. Из точки перелома кривых, когда приращение интенсивности размыва стало резко и постоянно увеличиваться, опускали перпендикуляр на ось абсцисс и определяли ту предельную скорость потока, превышение которой приводило к катастрофическому разрушению образца. Эта скорость и характеризует устойчивость образца к эрозии. 20

Способ определения устойчивости почв и пород к водной эрозии, включающий капиллярное смачивание образца ненарушенного сложения, воздействие на испытуемый образец потоком воды с равномерно наращиваемой скоростью, фиксирование параметров размыва и расчет размывающих скоростей, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени определения и расширения диапазона получаемых характеристик за счет одновременного создания над разными точками образца разных скоростей потока воды, испытуемый образец помещают на дно цилиндрической емкости, заливают емкость водой, а равномерное наращивание скорости потока получают за счет придания воде вращательного движения вокруг вертикальной оси, фиксирование параметров размыва проводят по шпилькам-реперам, размещенным в образце.

1360602 ,О

-7, Составитель Е. Красавина

Редактор Л. Гратилло Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 5769/1 Тираж 628 Подписное !

ЗНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4