Устройство контроля водного баланса почвы

 

Изобретение относится к мелиоративным исследованиям в сельском хозяйстве и может быть применено при проведении водно-балансовых исследований. Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля при переменном уровне грунтовых вод. При изменении уровня в емкости 1 с монолитом почвы изменяется уровень в емкости 2 контроля, о чем сигнализирует датчик 16 уровня в блок управления 11, который, управляя электромагнитными клапанами 5, 6, 7 и 8, осуществляет слив или долив воды через дозированные емкости узлов сброса 4 или водоподпитывающего 3. Информация о количестве доз служит для контроля изменения уровня в емкости 1. При изменении уровня грунтовых вод в поле по сравнению с изменением уровня в емкости 1 с монолитом почвы поплавок 21 смещается относительно детектора 22, и сигнал с последнего через усилитель-дискриминатор 23 и интенсиметр 24 поступает в блок управления II. Блок управления посредством насоса 14 с электроприводом приводит уровень в емкости g 1 в соответствие с уровнем грунтовых вод в поле. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 А 01 G 25 16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4246476/30-15 (22) 07.04.87 (46) 15.11.88. Бюл. № 42 (71) Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель (72) И. П. Туманов, С. М. Баклашкин и В. Л. Лысов (53) 631.347.1 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1052198, кл. А 01 С 25/16, 1983. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ВОДНОГО БАЛАНСА ПОЧВЫ (57) Изобретение относится к мелиоративным исследованиям в сельском хозяйстве и может быть применено при проведении водно-балансовых исследований. Цель изобретения — повышение точности и достоверности контроля при переменном уровне грунтовых вод. При изменении уровня в.80„1436945 А 1 емкости 1 с монолитом почвы изменяется уровень в емкости 2 контроля, о чем сигнализирует датчик 16 уровня в блок управления 11, который, управляя электромагнитными клапанами 5, 6, 7 и 8, осуществляет слив или долив воды через дозированные емкости узлов сброса 4 или водоподгитывающего 3. Информация о количестве доз служит для контроля изменения уровня в емкости I. При изменении уровня грунтовых вод в поле по сравнению с изменением уровня в емкости 1 с монолитом почвы поплавок 21 смещается относительно детектора 22, и сигнал с последнего через усилитель-дискриминатор 23 и интенсиметр 24 поступает в блок управления 11.

Блок управления посредством насоса 14 с электроприводом приводит уровень в емкости щ

1 в соответствие с уровнем грунтовых вод в поле. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1436945

40 ческого отслеживания естественного уровня грунтовых вод и включает в себя реверсивный электродвигатель 25 постоянного то- 50 ка, соединенный с зубчатой передачей 26 посредством эластичной муфты 27, ходового винта 28, установленного в опорах 29, а также направляющие 30 панели 9 с гайкой 3!.

Блок 11 управления с электронно-коммутирующей схемой предназначен для управления всем устройством и включает в себя электронные ключевые элементы, электромагнитные реле, реле времени, блок сравнеИзобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано при водно-балансовых исследованиях на мелиоративных землях, а также в качестве первичного преобразователя при исследованиях влияния условий внешней среды на произраста ние растений в автоматизированных осушительно-увлажнительных системах.

Цель изобретения — повышение точности и достоверности контроля при переменном уровне грунтовых вод.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 — кинематическая схема узла перемещения панели регулирования.

Устройство содержит емкость 1 с монолитом почвы, установленную на контрольном участке поля, и измерительную емкость 2 контроля уровня, выполняющую роль регулятора уровня грунтовых вод в емкости 1, которые соединены как сообщающиеся сосуды.

Емкость 2 контроля уровня снабжена водоподпитывающим узлом 3 и узлом 4 сброса, выполненным в виде дозированных емкостей (дозаторов). Узлы водоподпитывающий и сброса снабжены электромагнитными клапанами 5 — 8, на входах и выходах смонтированы вместе с емкостью 2 контроля на панели 9 регулирования, передвигающейся в заглушенной скважине с помощью узла 10 перемещения панели регулирования. Устройство содержит также блок

11 управления с электронно-коммутирующей схемой (не показана), блок 12 питания и регистрации и источник водоподачи. Последний содержит емкость 13 с грунтовой водой, гидронасос 14 и электродвигатель 15. Уровень жидкости в емкости 2 контроля и в дозированных емкостях, а также в емкости 13 источника водоподачи регистрируется блоком 11 управления с помощью электроконтактных датчиков 16 — 19 уровня. Исполнительная система контроля уровня грунтовых вод представляет собой размещенный в перфорированной скважине 20 в поле поплавок 21 с источником гамма-излучения (например, цезий — 137), детектор 22 гаммаквантов, закрепленный на панели 9 регулирования, усилитель-дискриминатор 23 и интенсиметр 24.

Узел 10 перемещения панели регулирования (фиг. 2) предназначен для вертикального ее перемещения с целью автомати10 15

45 ния, стабилизатор опорного напряжения и блок переключения.

Устройство работает следующим образом.

При выпадании осадков повышается уровень воды в емкости 1 с монолитом почвы и, соответственно, в соединенной с ней емкости 2 контроля уровня. Через сливную трубку и электромагнитный клапан 7, управляемый блоком 11 управления через электронно-коммутирующую схему, инфильтрат поступает в дозатор 4 сброса инфильтрата.

При наборе определенного количества (дозы) инфильтрата в дозаторе по сигналу с электронно-коммутирующей схемы клапан 7 закрывается, а клапан 8 открывается для слива дозы инфильтрата. Процесс продолжается до восстановления первоначального уровня грунтовых вод. Сведения о количестве доз, т. е. о количестве инфильтрата, поступает из блока 11 управления на цифровое табло и самопишущий прибор в блоке 12 питания и регистрации.

В случае испарения влаги понижается уровень грунтовых вод в емкости 1 и в емкости 2 контроля уровня, блок управления через электронно-коммутирующую схему открывает клапан 6 и определенное количество воды из узла водоподпитывающего узла 3 поступает в емкость 2. Процесс продолжается до восстановления первоначального уровня, долив осуществляется дискретно, величина дозы определяется дозатором водоподпитывающего узла 3, управляемого блоком 11 управления. Информация о количестве доз долива, т. е. о количестве испарившейся влаги, поступает на другой счетный и самопишущий приборы в блоке 12. Электромагнитный клапан 5, управляемый блоком 11, регулирует поступление воды из емкости 13 источника водоподачи.

Электроконтактный датчик 9 позволяет поддерживать постоянный уровень воды в емкости 13 и через электронно-коммутирующую схему блока 11 управления управляет работой гидронасоса 14 и электродвигателя

15, закачивая грунтовую воду из почвы на исследуемом участке поля.

Выпадание осадков или испарение влаги на контролируемом участке почвы влечет за собой подъем или опускание уровня грунтовых вод в перфорированной скважине 20, что приводит к вертикальному смещению поплавка 21 с источником гамма-излучения относительно детектора 22, а следовательно, и к изменению потока зарегистрированных детектором гамма-квантов. Сигнал с детектора

22 через усилитель-дискриминатор 23 в виде серии импульсов поступает на интеисиметр

24, который регистрирует их среднюю частоту поступления. С выхода интенсиметра сигнал . подается перез электронно-коммутирующую схему на вход блока 11 управления, который при постоянстве данного сигнала и отсутствии сигнала о сливе или доливе воды в течение определенной выдержки вре1436945

Формула изобретения

3 мени переключает устройство с режима измерений и контроля уровня на режим отслеживания уровня. При этом блок 11 управления сравнивает амплитуду поступающего с интенсиметра 24 сигнала с опорным потенциалом, эквивалентным половине максимального сигнала с интенсиметра (Со=0,5

Ы- ). Полярность выходного сигнала интенсиметра зависит от того, в какую сторону смещен центр детектора 22, совпадающий с верхним срезом сливной трубки водослива в емкости 2 контроля и, следовательно, с уровнем грунтовых вод в емкости 1 с монолитом почвы относительно уровня воды в перфорированной скважине 20, а его амп. лнтуда — от величины этого смещения.

В свою очередь выходной сигнал блока 11 управления, пропорциональный разности

U =V, — Uo, посредством электронно-коммутирующей схемы переключает обмотки реверсивного электродвигателя узла 10, перемещая панели 9 так, что при U,(Uo производится подъем, а при U„)00 — опускание панели 9 по направляющим 30 с помощью ходового винта 28. Перемещение панели в ту или иную сторону происходит до тех пор, пока сигнал не станет равным нулю, т. е. при U,=Up и U =0 блок 11 управления через электронно-коммутирующую схему выключает электродвигатель. Одновременно с перемещением панели 9 по сигналу блока управления через электронно-коммутирующую схему открываются клапаны 5 и 6 или

7 и 8 (в зависимости от направления перемещения) и происходит долив или слив жидкости через емкость 2, при этом информация о количестве долитой или слитой жидкости не поступает в блок 12 питания и регистрации. Процесс продолжается до совпадения уровней воды,в емкости 1, в емкости 2 контроля и в перфорированной скважине 20, а затем устройство переключается на режим измерений, происходит новый цикл контроля уровня.

Таким образом, в течение всего периода работы устройства уровень воды в емкости 1 с монолитом почвы постоянно следует за уровнем грунтовых вод в поле. Поступление в емкость 1 на контрольном участке грунтовой воды приводит к соответствию химических составов монолита почвы в лизиметре и почвы на исследуемом участке, а следовательно, и повышению достоверности получаемых эксйериментальных данных.

Устройство обеспечивает автоматическое поддержание уровня воды в емкости с моно15

50 литом почвы на контрольном участке поля, который постоянно соответствует меняющемуся уровню грунтовых вод на исследуемом участке почвы раздельное измерение инфильтрованной и испарившейся влаги с большой степенью точности, определяемой величиной дозы. Все это позволяет достаточно точно определить водный баланс почвы и повысить эффективность агромелиоративных мероприятий.

1. Устройство контроля водного баланса почвы, включающее емкость с монолитом почвы, гидравлически связанную с емкостью контроля уровня, которая снабжена входным патрубком и водосливом, размещена на панели регулирования с возможностью вертикального перемещения и оснащена узлом сброса, подключенным к водосливу, и водоподпитывающим узлом, подсоединенным к источнику водоподачи, а также блок управления с электрокоммутационной схемой и подключенные к нему электромагнитные клапаны на входах и выходах узла сброса и водоподпитывающего узла, блок питания и регистрации и датчики уровней в емкости контроля уровня, в узле сброса и водоподпитывающем узле, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и достоверности контроля при переменном уровне грунтовых вод, устройство снабжено узлом перемещения панели регулирования с электроприводом, подключенным к блоку управления, перфорированной скважиной в почве с помещенным в ней поплавком, имеющим источник гамма-излучения, детектором гаммаизлучения, установленным на панели регулирования на одном уровне с водосливом, и последовательно включенные между детектором и блоком управления усилителем-дискриминатором и интенсиметром, причем источник водоподачи выполнен в виде емкости с датчиком уровня, подключенным к блоку управления, и подсоединенного к ней трубопровода, на котором смонтированы реверсивный гидронасос с реверсивным электроприводом, подключенным к блоку управления, и фильтр-оголовок, установленный в почве ниже уровня грунтовых вод.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что узел перемещения панели регулирования выполнен в виде закрепленной на ней ходовой гайки с возможностью взаимодействия с ходовым винтом, кинематически связанным с электроприводом.

Рл дль а fi упраУленоя

Гб .J фаяZ

Состпвпгсль Параец

Р,едактор М. Петрова саре i И. Верес Корректор М. Васильева

Заказ 5808/3 Тираж 66! IIîäïèñíîå

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I l3035, Москва. Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

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