Способ определения потенциала противоэрозионной стойкости для талого почвогрунта с учетом инфильтрации

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам изучения эрозионных процессов, возникающих на поверхности почвогрунтов от стока талых, дождевых и ирригационных вод. Моделируется процесс эрозии в гидролотке потоком воды. Учитывается расход энергии на разрушение единицы массы образца путем измерения высоты потока воды до и после взаимодействия с образцом почвогрунта и расхода суспензии и количества воды, просочившейся через образец. Противоэрозионная стойкость почвогрунтов определяется из приведенного в описании выражения. 2 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам для изучения эрозионных процессов, возникающих на поверхности почвогрунтов от стока талых, дождевых и ирригационных вод, и может быть использовано в почвоведении, мелиорации и гидрологии.

Известны способы определения противоэрозионной стойкости почвогрунтов, заключающиеся в определении размывающей скорости потоком воды образца почвогрунта, помещенного в камеру гидролотка и расположенного в ней своей дневной поверхностью выше дна лотка на 1-2 мм.

К основным недостаткам способа относятся: искажение полученных результатов размывающих скоростей вследствие взаимодействия потока воды с выступающей частью образца почвогрунта над дном лотка; необъективность и трудоемкость определения начала движения разрушенных частиц почвогрунта потоком воды; определяемая размывающая скорость потока воды имеет размерность м/с и не выражает физическую сущность и величину потенциала противоэрозионной стойкости почвогрунтов.

Цель изобретения - повышение точности моделирования процесса эрозии с учетом инфильтрации.

Для этого в известном способе определения потенциала противоэрозионной стойкости почвогрунтов, включающем моделирование процесса эрозии в гидролотке потоком воды, учет расхода энергии на разрушение единицы массы образца путем измерений высоты потока воды до и после взаимодействия с образцом и расхода суспензии, согласно изобретению измеряют количество воды, просочившейся через образец, а потенциал противоэрозионной стойкости почвогрунтов определяют из выражения Ψ = - + - На фиг. 1 изображена схема осуществления способа; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

На схеме осуществления способа обозначены наклонный лоток 1, съемная камера 2 для образца почвогрунта, установленная в рабочей части лотка 1, перфорированная перегородка 3 для отделения воды, просочившейся через образец, микрометры 4 с мерными иглами 5, установленные в головной и выходной частях лотка вдоль его продольной оси на боковых стенках, система 6 питания постоянного напора, успокоитель 7 и зажим Гофмана 8.

Способ реализован следующим образом. Перед началом опытов взамен съемной камеры 2 в лоток 1 устанавливается прецизионно изготовленная крышка (на схеме не показана), которая по линии стыка с дном с нижней стороны гидроизолируется. Затем с помощью системы 6 постоянного напора устанавливается заданный расход воды Q_в. Открывается зажим Гофмана 8 и при помощи микрометра 4 с мерной иглой 5 замеряется высота потока воды в головной h_в1 и выходной h_в2 частях лотка. Полученные результаты заносятся в журнал наблюдений. Определяется объемная масса исследуемого образца почвогрунта γ_п. Затем взамен крышки в лоток 1 устанавливается камера 2 с исследуемым образцом почвогрунта. Места стыка также гидроизолируются. Открывается зажим Гофмана 8 и через равные промежутки времени при помощи микрометров 4 с мерными иглами 5 определяется и записывается в журнал наблюдений высота потока воды h₁ в головной (в результате исследований было установлено, что h_в1 = = h₁, поэтому h₁ не замеряется) и высота потока суспензии h₂ в выходной части лотка 1. Одновременно отбираются пробы суспензии и количество воды, просочившейся через образец для пикнометрического анализа. Полученные данные подставляются в формулу Ψ = - + - где Q_в, Q_c, Q_ви - расход воды, суспензии и количество воды, просочившейся через образец, м³/с; В - ширина лотка, м; γ_в, γ_п, γ'_в - соответственно объемная масса воды, почвогрунта и инфильтрируемой воды, кг/м³; h_в2, h₂ - высота потока воды и суспензии на выходной части лотка, определяемые соответственно перед опытом без образца и в процессе опыта с образцом почвогрунта, м.

Пример реализации способа приведен в таблице.

Технико-экономическое преимущество предложенного способа заключается в повышении точности моделирования процесса эрозии методами термодинамики. Это позволяет отказаться от необходимости детального исследования весьма сложных, многофакторных механизмов разрушения водным потоком конкретных почв во всем их многообразии, неопределенности и изменчивости в пространстве и во времени. Способ позволяет создавать единый, объективный, интегральный критерий оценки противоэрозионной стойкости почвогрунтов.

Способ может быть использован научно-исследовательскими и производственными организациями, выполняющими проектирование противоэрозионных мероприятий в районах распространения эрозии.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ПРОТИВОЭРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ДЛЯ ТАЛОГО ПОЧВОГРУНТА С УЧЕТОМ ИНФИЛЬТРАЦИИ, заключающийся в моделировании процесса эрозии в гидролотке потоком воды, учете расхода энергии на разрушение единицы массы образца путем измерения высоты потока воды до и после взаимодействия с образцом и расхода суспензии, отличающийся тем, что сначала измеряют количество воды, просачиваемой через образец, а затем определяют потенциал противоэрозионной стойкости почвогрунтов из зависимости
где Q_в, Q_с, Q_вн - расход воды, суспензии и количество воды, просачиваемой через образец, м³/с;
b - ширина лотка, м;
γ_в, γ_п, γ¹_в - соответственно объемная масса воды, почвогрунта и инфильтруемой воды, кг/м³;
- высота потока воды и суспензии на выходной части лотка, определенные соответственно перед опытом без образца и в процессе опыта с образцом почвогрунта, м.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3