Способ контроля работы открытой осушительной сети

 

Изобретение относится к сельскому и лесному хозяйствам. Для контроля работы открытой осушительной сети устраивают участок со сходящимися осушительными каналами, разбивают участок на зоны с разной интенсивностью осушения, разбивают наблюдательные створы, оборудованные стоковыми площадками, фиксируют расходы воды, отбирают пробы воды, измеряют концентрацию загрязнителей в пробах и сравнивают их с допустимыми значениями. При этом начиная с границы истоковой зоны в руслах каналов поочередно перекрывают перегораживающим сооружением течение воды, затем фиксируют расходы и отбирают пробы воды на соседней границе зоны, расположенной ниже по руслу канала. Измерение расхода и отбор проб воды начинают после снижения глубины воды за перегораживающим сооружением до 3-5 см. В качестве измерителя расхода используют водослив с тонкой стенкой или расходомерную насадку. Изобретение обеспечивает повышение точности измерений, т.к. перекрытие потока устраняет влияние транзитного тока воды на измеряемые показатели. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Предлагаемое изобретение относится к области сельского и лесного хозяйств, а конкретней, к способам контроля работы открытой осушительной сети.

Известно множество способов контроля работы осушительной сети, описанные в следующих литературных источниках: Эггельсманн Р. Руководство по дренажу. - М.: Колос, 1978, с. 223 и Методы полевых исследований по осушительным мелиорациям. / Под ред. Б.С. Маслова. - М.: Колос, 1983, с. 122, 123, а также в а.с. СССР 1791523, кл. Е 02 В 11/00, опубл. 30.01.93 в Бюл. № 4.

Недостатком известных способов контроля является повышенная трудоемкость, обусловленная необходимостью регулярного наблюдения параметров мелиоративного режима осушенных земель и параметров режима работы открытой осушительной сети на нескольких наблюдательных участках с различной интенсивностью осушения.

Наиболее близким по технической сущности и цели к предлагаемому техническому решению является способ контроля работы осушительной сети, описанный в кн. Болота и заболоченные леса в свете задач устойчивого природопользования. / Материалы конференции. - М.: Геос., 1999, с.253-254.

Способ включает: устройство контрольного участка со сходящимися осушительными каналами, разбивку участка на зоны с разной интенсивностью осушения, разбивку наблюдательных створов, оборудованных стоковыми площадками, фиксацию расхода и отбор проб воды, измерение концентрации загрязнителей в пробах, сравнение концентрации с допустимыми значениями, по результатам сравнения делают заключение о работе осушительной сети.

Недостатком известного способа контроля является низкая точность измерения расхода воды и концентрации загрязнителя в пробах. Он обусловлен постоянным транзитным потоком воды из зон, расположенных выше по руслу осушителя, в нижерасположенные зоны. Для устранения этого недостатка необходимо на период измерения перекрыть транзитный поток воды.

Целью изобретения является повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что начиная с границы истоковой зоны в руслах каналов поочередно перекрывают перегораживающим сооружением течение воды, затем фиксируют расходы и отбирают пробы воды на соседней границе зоны, расположенной ниже по руслу канала. Измерение расхода и отбор проб воды начинают после снижения глубины воды за перегораживающим сооружением до 3-5 см. В качестве измерителя расхода используют водослив с тонкой стенкой или расходомерную насадку.

Предложенное техническое решение характеризует следующая совокупность существенных признаков:

1. Устройство участка со сходящимися осушительными каналами, разбивка участка на зоны с разной интенсивностью осушения.

2. Разбивка наблюдательных створов, оборудованных стоковыми площадками.

3. Фиксация расхода воды.

4. Отбор проб воды.

5. Измерение концентрации загрязнителя в пробах воды и сравнение его с допустимыми значениями, по результатам сравнения делают заключение о работе осушительной сети.

И отличительных признаков:

6. Начиная с границы истоковой зоны в руслах каналов поочередно перекрывают течение воды, фиксируют расходы и отбирают пробы воды на соседней границе зоны, расположенной ниже по руслу канала.

7. Измерение расхода и отбор проб воды начинают после снижения глубины воды за перегораживающим сооружением до 3-5 см.

8. В качестве измерителя расхода используют водослив с тонкой стенкой или расходомерную насадку.

Указанная совокупность существенных признаков достаточна, а каждый из них необходим для достижения цели изобретения.

Сходящиеся осушительные каналы создают на одном участке зоны с различной интенсивностью осушения, характерные для различных участков осушаемого массива. Устраняется необходимость в устройстве нескольких участков наблюдения. Разбивка участка на зоны обеспечивает выделение площадок с различной интенсивность осушения. Разбивка наблюдательных створов, снабженных стоковыми площадками, позволяет фиксировать расходы поверхностного жидкого и твердого стоков. Расходы воды и отбор проб воды осуществляют на стоковых площадках и в руслах осушительных каналов по границам зон. Это позволяет оценить влияние величины расстояния между осушителями на измеряемые параметры. Транзитный поток воды от истока к устью осушительного канала снижает точность измерений расхода и концентрации загрязнителей в пробе. На границах нижележащих зон вода смешивается с объемами воды, которые поступают с вышерасположенных зон. Это снижает точность измерений расхода и концентрации загрязнителей.

Перекрытие потока воды из вышерасположенной зоны устраняет поступление воды в зону, где проводятся измерения. Здесь вода поступает только из одной зоны. Расход воды и концентрация загрязнителей соответствует интенсивности осушения конкретной зоны. Снижение глубины воды за перегораживающим сооружением до 3-5 см показывает, что объем воды, поступившей из вышерасположенной зоны, с зоны наблюдения уже сброшен. При глубине воды более 5 см часть транзитного потока воды в зоне измерений не сброшена, что снижает точность измерений. При глубине воды менее 3 см существенно возрастает напор за перегораживающим сооружением и увеличивается продолжительность периода измерений без существенного увеличения их точности.

Применение в качестве измерителя расхода водослива с тонкой стенкой или расходомерной насадки обеспечивает совмещение функции перегораживающего сооружения и измерителя расхода в одной конструкции.

Таким образом, отличительные признаки устраняют на период проведения измерений поступление транзитного потока воды из вышерасположенных зон в зону наблюдения. В зоне наблюдения устраняется перемешивание воды из вышерасположенных зон, что повышает точность измерений.

Сущность предложенного способа контроля поясняют чертежами. На фиг.1 представлен план участка. На фиг.2 показан профиль А-А на фиг.1 в период измерения расхода и отбора проб воды на границе зоны, расположенной рядом с истоковой зоной.

На наблюдательном участке устраивают сеть со сходящимися осушительными каналами 1, которые впадают в коллектор 8. Границами 2 разбивают участок на зоны 3 с разной интенсивностью осушения. По оси зон 3 разбивают створы 4, которые оборудуют стоковыми площадками 5. На границах 2 зон 3 в руслах осушительных каналов 1 устраивают перегораживающие сооружения 6, снабженные измерителями расхода 7.

Коллектор и осушительные каналы на наблюдательном участке конструктивно тождественны осушительной сети всего осушаемого массива. Глубина осушительных каналов принимается 1,0-1,2 м, длина 150-300 м. Поперечное сечение канала треугольное или трапецеидальное, ширина по дну 0,2-0,4 м. Коэффициент заложения откосов зависит от характеристики грунтов и составляет 1,0-1,5. Осушительные каналы на участке выполнены со схождением в плане. Расстояние между каналами по длине участка изменяется от максимальной величины в устьевых частях каналов до минимальной величины в истоковых частях каналов. В средней части участка расстояние между каналами равняется расчетному расстоянию между каналами на массиве осушения. Величина расстояния между каналами на участке должна изменяться не менее чем в три раза. На участке размещают не менее четырех сходящихся каналов. Участок разбивают не менее чем на три зоны: истоковую, центральную и устьевую.

В пределах истоковой зоны интенсивность осушения максимальная, в пределах устьевой зоны минимальная. В центральной зоне интенсивность осушения равна интенсивности осушения тех участков осушаемого массива, где водопроницаемость грунтов равняется расчетной водопроницаемости. В качестве перегораживающих сооружений можно использовать переносные металлические щиты, снабженные водосливами или водомерными насадками. Расходомерные насадки или водосливы комплектуют заслонками для перекрытия водопроводящего отверстия.

Способ реализуют следующим образом. На массиве осушения выбирают участок и на участке нарезают не менее четырех осушительных каналов, трассы которых сходятся в направлении от устьев к истокам. Расстояние между каналами в средней части участка равняется расчетному расстоянию между каналами на массиве осушения. Глубина каналов 1,0 м. Длина каналов на участке изменяется от 100 до 135 м. Межканальные расстояния в истоковой части составляют 0,5 от расчетного расстояния, в устьевой части 1,5 от расчетного расстояния. Участок разбивают на три зоны с одинаковой шириной 33 м. Границы зон закрепляют вехами. По осям зон разбивают створы, которые закрепляют на местности реперами. В створах устраивают стоковые площадки.

На границе истоковой зоны в русле канала устанавливают щит с расходомерной насадкой, фиксируют расход воды и отбирают пробы воды. Перекрывают отверстие расходомера и после снижения глубины воды за щитом до 3-5 см устанавливают другой щит с расходомерной насадкой на границе средней зоны. Фиксируют расход воды и отбирают пробы воды.

Далее перекрывают отверстие расходомера и после снижения глубины воды за щитом до 3-5 см устанавливают еще один щит на границе устьевой зоны. Здесь фиксируют расход воды и отбирают пробы воды. В пробах измеряют концентрацию загрязнителей, сравнивают ее с допустимыми значениями и по результатам сравнения делают заключение о работоспособности открытой осушительной сети по экологическим параметрам. Значения расхода также сравнивают с расчетными показателями и по результатам сравнения делают заключение о работоспособности открытой осушительной сети.

Цикл измерений проводят на одном или нескольких осушительных каналах. Увеличение объема измерений повышает достоверность результатов измерений, но существенно увеличивает их трудоемкость.

Продолжительность измерения на одной зоне изменяется в пределах от 10 до 15 мин и зависит от ширины зоны.

Работоспособность предложенного технического решения была проверена в условиях Московской области. Почвы массива осушения среднесуглинистые, водопроницаемость 0,5 м/сут. Расчетное межканальное расстояние на массиве осушения 20 м. Длина каналов 110 м, глубина 1,1 м. На массиве осушения был устроен участок со сходящимися каналами, межканальное расстояние на котором изменялось от 30 м в устьях каналов до 10 м в их истоках. Здесь был реализован базовый способ контроля, когда измерения проводились без подпорных сооружений, и предложенный способ с применением подпорных сооружений.

На массиве осушения были также устроены три наблюдательных участка с параллельными каналами. Межканальные расстояния на участках составляли 10, 20 и 30 м. Результаты наблюдений на этом участке являлись абсолютным контролем для базового и предложенного способов контроля осушительной сети. На всех участках внесли азотные удобрения в дозе 250 кг/га действующего вещества и провели полив нормой 350 м³/га. Фиксировали расходы воды и концентрацию нитратов в пробах воды. Расходы воды были пересчитаны в модули стока. Результаты измерений приведены в табл. 1.

В среднем отклонение модуля стока от общего контроля для способа-аналога составляет 20,1%, для предложенного способа - 7,7%. Отклонения концентрации нитратов от общего контроля для способа-аналога составляют 18,9%, для предложенного способа - 5,6%.

В табл. 2 приводятся результаты измерений при различной глубине воды за перегораживающим сооружением при межканальном расстоянии 20 м.

Результаты таблицы показывают, что увеличение глубины воды за перегораживающим сооружением свыше 5 см снижает точность измерений. При снижении глубины воды за перегораживающим сооружением менее 3 см существенно повышается продолжительность измерений без повышения их точности.

Предложенный способ по сравнению с аналогом обеспечивает повышение точности измерения расхода на 12,4%, концентрации нитратов на 13,3% за счет устройства перегораживающих сооружений и проведения измерений на границах соседних зон.

Формула изобретения

1. Способ контроля работы открытой осушительной сети, по которому устраивают участок со сходящимися осушительными каналами, разбивают участок на зоны с разной интенсивностью осушения, разбивают наблюдательные створы, оборудованные стоковыми площадками, фиксируют расходы воды, отбирают пробы воды, измеряют концентрацию загрязнителей в пробах и сравнивают их с допустимыми значениями, отличающийся тем, что, начиная с границы истоковой зоны, в руслах каналов поочередно перекрывают перегораживающим сооружением течение воды, затем фиксируют расходы и отбирают пробы воды на соседней границе зоны, расположенной ниже по руслу канала.

2. Способ контроля работы открытой осушительной сети по п. 1, отличающийся тем, что измерение расхода и отбор проб воды начинают после снижения глубины воды за перекрытым перегораживающим сооружением до 3-5 см.

3. Способ контроля работы открытой осушительной сети по п. 1, отличающийся тем, что в качестве измерителя расхода используют водослив с тонкой стенкой или расходомерную насадку.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2