Дистанционный испаритель

 

Использование: экспериментальная гидрофизике и может быть применено при проведении режимных наблюдений за суммарным испарением и элементами влагообмена в зоне аэрации почвы при близком залегании грунтовых вод. Сущность изобретения: изобретение позволяет повысить точность определения элементов водного баланса почвы в зоне аэрации при близком 89 725 rfrf / -./ ч w % (Л С оо го ю ю ч ю

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕ CKVIX

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕНОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4927905/15 (22) 16.04.91 (46) 23.06.9Э. Бел. М 2Э (71) Государственный гидрологический институт (72) В.В. Рогоцкий (56) Авторское свидетельство СССР

М 1674068, кл. G 05 0 9/00, 1989. (54) ДИСТАНЦИОННЫЙ ИСПАРИТЕЛЬ

„„5U„„ 1822999 А1 (я)э G 05 0 9/00, А 01 G 25/16 (57) Использование: экспериментальная гидрофизикв и может быть применено при проведении режимных наблюдений эа суммарным испарением и элементами влагообмена в зоне аэрации почвы при блиэком залегании грунтовых вод, Сущность изобретения: иэобретение позволяет повысить точность определения элементов водного баланса почвы в зоне аэрации при близком

1822999

20

30

40 залегании грунтовых вод эа счет подпитывания грунтовых вод в почвенно-грунтовом монолите 1 при снижении их уровня вследствие испарения, Дистанционный испаритель содержит гнездо 26 с размещенным в нем почвенным цилиндром 2, весоизмерительное устройство 13 с чувствительным элементом, поддон 3 со сливной трубкой, два мерных сосуда 4, 5 грунтового и поверхностного стоков, самоцентрирующиеся опоры 12 и блок измерения, и снабжен водорегулирующим устройством и выносным подпитывающим сосудом 29. 8одорегулирующее устройство выполнено в виде камеры

14, размещенной в полости почвенно-грунтового монолита 1, внутри которой размеИзобретение относится к экспериментальной гидрофиэике и может быть использовано при проведении режимных наблюдений за суммарным испарением и элементами влагообмена в зоне аэрации при близком залегании грунтовых вод.

Целью изобретения является повышение надежности режимных наблюдений за суммарным испарением и элементами влагообмена в зоне аэрации при близком залегании грунтовых вод за счет подпитывания грунтовых вод в монолите при снижении их уровня вследствие испарения, На фиг,1 представлена общая схема компоновки дистанционного испарителя; на фиг.2 — узел I на фиг.1.

Она содержит: почвенно-грунтовый монолит — 1, цилиндр монолита — 2, поддон—

3, мерный сосуд грунтового стока (инфильтрации) — 4, мерный сосуд поверхностного стока — 5, трубку для подвода грунтовых вод—

6, трубку для подвода поверхностных вод — 7, трубку для откачки грунтовых вод иэ мерного сосуда — 8, трубку для откачки поверхностных вод из мерного сосуда — 9, болт — 10, подставку — 11, самоцентрирующуюся опору- 12, весоизмерительноеустройство — 13, камеру водорегулирующего устройства — 14, плату — 15, шпильку — 16, герметичную прокладку — 17, патрубок — 18, переливную трубку — 19, игольчатый клапан — 20, упругий элемент (регулируемый) — 21, поплавок — 22, вентиль — 23, ключ -24, козырек — 25, гнездо испарителя — 26, упругий шланг — 27, личинку — 28, мерный сосуд для учета расхода воды на подпитывание — 29, многооборотный потенциометр — 30. шкив — 31, тросик—

32, поплавок — 33, противовес — 34,тросик—

35, натяжное устройство — 36. щены патрубок 18, игольчатый клапан 20, управляемыЯ упругим элементом 21, укрепленным на поплавке 22, находящемся наплаву в полости камеры 14, и переливная трубка 19. Переливная трубка 19 сообщена с мерным сосудом 4 грунтового стока, а патрубок 18 посредством упругого шланга 27— с подпитывающим сосудом 29, которыЯ снабжен дистанционным поплавковым уровнемером, связанным с соответствующим входом блока измерения. Наблюдения по испарителю заключаются в снятии отсчетов с весоизмерительного устройства и датчиков уровня воды в мерных сосудах 4, 5 в заданные программой сроки с использованием блока измерения. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

Дистанционный испаритель включает почвенно-грунтовой монолит 1, помещенный в цилиндр 2. К основанию цилиндра 2 крепится поддон 3, на который подвешиваются мерные сосуды 4, 5 для учета, соответственно, грунтового и поверхностного стока, снабженные дистанционными уровнемерами (на чертеже не показаны) и трубками 6, 7 для подвода, соответственно, грунтовых и поверхностных вод и трубками

8. 9 для откачки собравшейся в мерных сосудах 4. 5 воды, К днищу поддона 3 на болтах 10 регулируемой длины подвешена подставка 11, на которую в рабочем положении испарителя опирается поддон Э испарителя посредством трех самоцентрирующихся опор 12. Одна иэ них связана с тенэометрическим датчиком весоизмерительного устройства 13. которое служит для периодического взвешивания монолита 1 испарителя в сборе, Водорегулирующее устройство включает камеру 14, выполненную из фильтрующе- го материала (кроме сводов), которая помещается в освобождаемой для нее полости в толщине монолита 1 и своей платой 15 крепится в проеме цилиндра 2 с помощью шпилек 16 через герметичную прокладку 17.

Со стенкой камеры 14 жестко связана кососрезанная переливная трубка 19 для перелива лишней воды из монолита 1 испарителя по трубке 6 в мерный сосуд 4 грунтовых вод. Полость патрубка 18 через игольчатый клапан 20, управляемый упругим элементом 21 поплавка 22 шарнирно прикрепленного на внутреннем конце патрубка 18, связана с полостью камеры 14 и находящимся в ней зеркалом грунтовых вод испарителя. 8ыступающий на пределы платы 15 конец патрубка 18 снабжен вентилем

1822999

f

Уп = {Hx2 — Hyl)

l = {Н 2 — Нп)—

Z = (Н 1 — Hz2)—

М/ = (P> — P2) К

23, который управляется поворотом на 90 ключа 24. Головка ключа 24 закреплена на удлиненном штоке и выведена нв поверхность почвы через козырек 25 испарителя.

Внешний конец патрубка 18 соединен посредством свободно провисающей в полости гнезда 26 легкой упругой трубки 27 с

V-образной личинкой 28 посередине с выходом мерного сосуда 29, который снабжен дистанционным уровнемером в виде многооборотного потенциометра 30, совмещенного с осью вращения шкива 31, через который переброшен тросик 32, соединяющий поплавок 33 с противовесом 34. Потенциометр 30 включен в электрическую цепь блока измерения (на чертеже не показан).

Личинка 28 тросиком 325 с помощью натяжного устройства Эб в виде вертлюга подвешена к корпусу гнезда 26, Сила натяжения тросика и необходимое провисание упругого шланга 27 контролируется с помощью переносного динамометра (на чертеже не показан).

Дистанционный испаритель работает следующим образом. После зарядки почвенно-грунтового монолита 1 в цилиндр 2 проводится установка в собранном виде всего устройства в гнездо с по-„соединением водорегулируюшего устройства посредством шланга 27 к мерному со уду 29 для учета расхода воды на подпитывание грунтовых вод. После этого заправляют мерный сосуд 29 водой и, открыв вентиль 23 на патрубке 18, начинают подпитывать почечногрунтовый монолит 1 испарителя до тех пор, пока в нем не установится заданный постоянный уровень грунтовых вод. Подтверждением этого будет стабилизация уровня воды в мерном сосуде 29.

Затем с помощью натяжного устройства 36 выбирают "слабину" шланга 27 до тех пор, пока динамометр не покажет необходимое контрольное заданное значение, свидетельствующее об исключении влияния веса шланга 27 на показания весоизмерительного устройства 13.

Наблюдения по модернизированному испарителю заключается в снятии показаний с весоизмерительного устройства 13 и поплавковых датчиков уровня воды в мерных сосудах 4, 5, 29 соответственно, грунтового стока, поверхностного стока, для учета расхода воды на подпитывание с использованием цифрового вольтметра в заданные программой сроки наблюдения.

Обработка полученной информации проводится с использованием уравнения водного баланса почвенно-грунтового монолита 1:

ЭО

Е=-Х Уп — I+Z AlJ, где Š— суммарное испарение между моментами наблюдений, мм;

Х вЂ” атмосферные осадки за тот же период по осадкомеру, мм;

Уп — поступление воды с поверхности почвенно-грунтового монолита (поверхностный сток) в мерный сосуд 5, мм; — поступление воды иэ почвенно-грунтового монолита I (просачивание) в мерный сосуд

4, мм; Z — поступление воды (расход грунтовых вод на испарителе) в почвенно-грунтовый монолит из мерного сосуда 29, мм;

60 — приращение запасов почвенно-грунтовых вод в монолите !, соответствующее изменению веса монолита I, мм.

Значения членов уравнения выражены в мм слоя воды путем приведения к единице площади испаряющей поверхности почвенно-грунтового монолита i с учетом соответствующих коэффициентов размерности и соотношений между площадью монолита I u площадями сечения мерных сосудов 4, 5, 29.

Так, значения Y, !, Z u hU находятся по следующим формулам: гДе Hyi, Hy2 — начальный и конечный УРовень в водосборном сосуде поверхностных вод, мм;

Н!!, Hi2 — начальныйи конечныйуровень в водосборном сосуде просочившейся влаги. мм;

Hzt, Hz2 — начальный и конечный уровень в подпитывающем сосуде, мм;

Р1 и Р2 - начальный и конечный отсчеты по тензометрическому датчику, мВ;

К вЂ” градуировочный коэффициент датчика;

f — — соотношение площадей сечения

F мерных сосудов и монолита испарителя.

Уровни воды в мерных сосудах отсчитываются от плоскости их дна.

Съем информации проводится дистанционно, что предохраняет растительное сообщество почвенно-грунтового монолита I испарителч и окружающего его пространства от вытьптыеания в процессе эксплуатации.

1822999

Исключение составляют случаи (1-2 раза в сезон), когда вследствие заполнения мерных сосудов 4, 5 до верхней рабочей отметки или опорожнения мерного сосуда

29 приходится производить откачку или до- 5 лив в них воды.

Изобретение позволяет путем незначительной переделки модернизировать универсальный испаритель и обеспечить воэможность для его применения на терри- 10 ториях с близким залеганием грунтовых вод, то есть в условиях где обычные испарители не могут обеспечить получение надежных данных по суммарному испарению и элементам влагообмена в зоне аэрации. 15

Формула изобретения

1. Дистанционный испаритель, содержащий цилиндр с почвенно-грунтовым монолитом, установленный в гнезде и размещенный на оснащенном сливной трубкой поддоне, 20 дно которого жестко связано с мерными сосудами грунтового и поверхностного стоков, снабженными дистанционными поплавковыми уровнемерами, выходы которых подключены к первому и второму входам блока 25 измерения, при этом на дне гнезда расположена подставка, соединенная посредством гибкой связи с дном поддона, в котором выполнены конические выемки, совмещенные посредством самоцентрирующихся опор с 30 коническими выемками в подставке, причем одна из самоцентрирующихся опор связана с чувствительным элементом весоизмерительного устройства, выход которого соединен с третьим входом блока измерения. о т- 35 личающийся TBM,что.сцельюповышения точности определения элементов влагообмена почвы в зоне аэрации при близком залегании грунтовых вод к поверхности путем подпитывания грунтовых вод в flovBBHно-грунтовом монолите при снижении их уровня вследствие испарения, он снабжен мерным выносным подпитывающим сосудом и водорегулирующим устройством, включающим камеру, выполненную из водопроницаемого материала и размещенную в полости, выполненной в толще почвенногрунтового монолита, при этом полость камеры через жестко соединенную со стенкой этой камеры переливную трубку сообщена с мерным сосудом грунтового стока, а выше верхнего среза переливной трубки в стенке камеры установлен патрубок, конец которого, расположенный в полости камеры, посредством поплавка с упругим алементом связан с регулирующии элементом игольчатого клапана. установленного на патрубке, а другой конец последнего, размещенный вне камеры, посредством упругого шланга связан с выносным подпитывающим сосудом, который снабжен дистанционным поплаековым уровнемером, выходом подключенным к четвертому входу блока измерения.

2. Испаритель поп.1. от л ич а ю щи йс я тем, что в средней части упругого шланга установлен Ч-образный утяжеленный элемент, который посредством тяги соединен с натяжным устройством, размещенным на корпусе гнезда испарителя.