Способ контроля работы поперечных дрен на катене



Способ контроля работы поперечных дрен на катене
Способ контроля работы поперечных дрен на катене
Способ контроля работы поперечных дрен на катене

 


Владельцы патента RU 2485246:

Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственного использования мелиорированных земель Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИИМЗ Россельхозакадемии) (RU)

Изобретение относится к сельскому хозяйству и мелиорации и может быть использовано для совершенствования работы дренажных систем. Способ контроля работы поперечных дрен на катене заключается в определении своевременности понижения ими уровня почвенно-грунтовых вод и обеспечении требуемой нормы осушения. Для реализации способа осуществляют замер положения кривой депрессии в междренье по установленным скважинам. Для чего между скважинами назначают расстояние в зависимости от расстояния между дренами. Первую и последнюю скважины в междренье устанавливают в траншее, в которую вложены дрены. Вторую и предпоследнюю скважины устанавливают в одном метре от дрен. Остальные скважины размещают с учетом асимметричности кривой депрессии между поперечными дренами. Расстояние от верхней и нижней дрены рассчитывают с учетом расстояния Ев. Расстояние Ев определяют как расстояние от вертикали в точке на кривой депрессии с касательной к ней, параллельной поверхности почвы, в которой имеет место минимальная норма осушения - максимальное приближение уровня почвенно-грунтовых вод к поверхности почвы. Технический результат заключается в улучшении действия дренажа и повышении эффективности использования дренируемых минеральных почвогрунтов катены. 3 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству и осушению почв Нечерноземной зоны. Результаты его реализации могут быть применены для улучшения действия дренажа и повышения эффективности использования дренируемых минеральных почвогрунтов, а также при совершенствовании проектирования, строительства, реконструкции, ремонта и эксплуатации дренажных систем на объектах-аналогах.

Известно много способов контроля работы дренажных систем. Часть из них представлена в следующих литературных источниках: в научно-исследовательских организациях используют Методы полевых исследований по осушительным мелиорациям (ВАСХНИЛ; Коллектив авторов; Под ред. Б.С.Маслова. - М.: Колос, 1983. - 320 с.), в частности в СевНИИГиМе - Методические указания по постановке и проведению опытов на осушительных системах (Коллектив авторов, утвержден научно-методическим советом института 25.06.1982 г. - Л.: СевНИИГиМ, 1983), а в производственных организациях - Справочник по эксплуатации мелиоративных систем Нечерноземной зоны РСФСР (Коллектив авторов; Сост. Т.И.Даишев. - Л.: Ленотделение Агропромиздата, 1987. - С.72…85, 202…252), известны и опубликованные патенты (А.с. SU 1341333 А1, Кл. E02B 11/00, 1987; Патент RU 2277148С1, Кл. E02B 11/00, 2006).

Наиболее близким аналогом-прототипом рассматриваемого предложения является способ, изложенный в приведенной выше публикации Методы полевых исследований по осушительным мелиорациям (Шкинкис Ц.Н. Вопросы методики полевых исследований осушительного действия дренажа. - С.29…30). Способ включает разметку наблюдательного створа, устройство в створе скважин для наблюдений за уровнем почвенно-грунтовых вод в междренье, проведение наблюдений за уровнем почвенно-грунтовых вод, анализ полученных данных и сравнение их с допустимыми значениями. При этом скважины размещают симметрично относительно дрен, по 5…9 штук между ними, но на разных расстояниях друг от друга. Первую скважину располагают непосредственно у дрены, вторую - независимо от расстояния между дренами Е и числа скважин в створе на расстоянии одного метра, третью, четвертую и пятую - примерно на расстояниях (1/8…1/7)Е, ¼ Е и ½ Е соответственно при 9 скважинах в створе или ¼ Е и ½ Е при 7 скважинах в створе. Такое размещение скважин в створе позволяет точно установить режим уровней почвенно-грунтовых вод в междренье и форму кривой депрессии.

Недостатком известных способов контроля работы дренажа, в т.ч. и прототипа, является то, что они не учитывают асимметричность кривой депрессии между поперечными дренами на катене. При осушении поперечными дренами склоновых земель симметрия кривой депрессии нарушается, кривая депрессии становится асимметричной. Это не позволяет точно установить фактическую норму осушения склоновых земель. Различие в полученных данных особенно велико при уклоне поверхности почвы ί, большем 5 ‰.

Этот же недостаток присущ и способам расчета дренажа. Так, известно утверждение, что при осушении сравнительно водопроницаемых почв горизонтальный трубчатый дренаж рассчитывают на понижение уровня почвенно-грунтовых вод в середине полосы между дренами до нормы осушения (Мелиорация: Энцикл. Справочник / Коллектив авторов; Под общ. ред. А.И.Мурашко. - Мн.: Белорус. Сов. Энцикл., 1984. - С.138).

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении достоверности контроля работы поперечного дренажа на катене в условиях атмосферного водного питания.

Технический результат, получаемый от решения поставленной задачи, заключается в более точной оценке соответствия поперечных дрен предъявляемым требованиям, в совершенствовании проектирования, строительства, реконструкции, ремонта и эксплуатации дренажных систем на объектах-аналогах, а в конечном итоге - в улучшении действия дренажа и повышении эффективности использования дренируемых минеральных почвогрунтов катены.

Предъявляемые требования к дренам заключаются в своевременном понижении уровня почвенно-грунтовых вод и обеспечении ими требуемой нормы осушения, которая изменяется во времени по сельскохозяйственным культурам и фазам их развития. Различают предпосевные (для периода весенней обработки почвы), посевные и нормы осушения в течение вегетационного периода и периода уборки урожая (Мелиорация и водное хозяйство. Осушение: Справочник / Коллектив авторов; Сост. Е.И.Кормыш; Под ред. Б.С.Маслова. - М.: Ассоциация «Экост», 2001. - С.68…70).

Поставленная в изобретении задача решена тем, что способ контроля работы поперечных дрен на катене включает определение своевременности понижения ими уровня почвенно-грунтовых вод и обеспечения требуемой нормы осушения на основе замеров положения кривой депрессии в междренье по установленным скважинам, число которых принимают с учетом задачи, решаемой в каждом конкретном случае, а расстояние между скважинами назначают в зависимости от расстояния между дренами Е, при этом первую и последнюю скважины в междренье устанавливают в траншее, в которую уложены дрены, а вторую и предпоследнюю - в одном метре от дрен. Остальные скважины размещают с учетом асимметричности кривой депрессии между поперечными дренами, определяя расстояние Ев от вертикали в точке на кривой депрессии с касательной к ней, параллельной поверхности почвы, в которой имеет место минимальная норма осушения - максимальное приближение уровня почвенно-грунтовых вод к поверхности почвы, до верхней дрены по формуле

а расстояние Ен от вертикали до нижней дрены по формуле

Диаметр каждой скважины принимают равным диаметру дрен, устраивая третью, четвертую и пятую скважины на расстояниях от верхней дрены, равных ½ Ев, (Ев-0,06Е) и Ев соответственно, а шестую и седьмую скважины, при девяти скважинах в междренье для изучения формы кривой депрессии, - на расстояниях от нижней дрены, равных (Ен-0,06Е) и ½ Ен соответственно. Если скважины предназначены только для контроля водоотводящей способности дрен и установления нормы осушения, обеспечиваемой рассматриваемым Е, третью и седьмую скважины можно не устраивать. Значение коэффициента (определяют по эмпирической формуле

где М - содержание в дренируемом почвогрунте физической глины - частиц диаметром менее 0,01 мм, % по массе; 5≤М≤55;

ί - уклон поверхности почвы, ‰; 5≤ί≤50;

в случае, если окажется, что в условиях, близких к граничным, по расчету λ>0,5, то принимают λ=0,5.

При анализе изложенного выше следует учитывать, что рассмотрен случай, когда поперечные дрены устраивают при атмосферном водном питании и уклоне поверхности почвы ί≥5 ‰.

Пояснение изложенному выше предложению приведено на фиг.1 и фиг.2, на которых: Е - расстояние между дренами, Н - норма осушения, ί - уклон поверхности почвы, Δh - разница в отметках дна верхней и нижней по склону дрен при одинаковой глубине их заложения относительно поверхности почвы, Ев - расстояние от верхней дрены до вертикали в точке Б на кривой депрессии, в которой имеет место минимальная норма осушения - максимальное приближение уровня почвенно-грунтовых вод к поверхности почвы, Ен - то же, от нижней дрены.

Максимальный подъем симметричной кривой депрессии и наиболее близкое ее положение к поверхности почвы имеет место в середине междренной полосы (фиг.1). При этом водораздельная точка А, принадлежащая кривой депрессии и горизонтальной касательной к ней, совпадает с точкой Б, принадлежащей кривой депрессии и касательной к ней, параллельной поверхности почвы, а Евн.

При асимметричной кривой депрессии, имеющей место при поперечном размещении дрен на склоне, наиболее близкое ее положение к поверхности почвы смещается ближе к верхней по склону дрене (фиг.2), а точки А и Б занимают разное положение на кривой депрессии. При этом приток воды к нижней дрене возрастает.

Заявленный способ контроля работы поперечных дрен на катене включает следующие операции:

- строительство дренажной системы;

- установление для построенной дренажной системы исполненного расстояния между дренами Е и глубины их заложения, уклона поверхности почвы ί и содержания в дренируемом почвогрунте физической глины М;

- разметку наблюдательных створов, определение значений λ, Ев, Ен и расстояний между скважинами в междренье;

- перенос местоположения скважин в натуру и их устройство;

- нивелирование в наблюдательных створах отметок верха и дна скважин, дна траншеи дрен и поверхности почвы, вычисление превышения верха скважин над поверхностью почвы;

- измерение хода во времени уровня почвенно-грунтовых вод относительно верха скважин;

- вычисление глубины стояния уровня почвенно-грунтовых вод относительно поверхности почвы;

- вычерчивание кривой депрессии по срокам наблюдений, уточнение положения точки Б на кривой депрессии и соответствующей этой точке нормы осушения;

- анализ полученных данных, установление соответствия уровней почвенно-грунтовых вод в междренье предъявляемым требованиям и в случае необходимости - разработка и реализация системы мер, направленных на улучшение гидрологического действия дренажа и использование дренируемых почв;

- использование полученных данных при проектировании, строительстве, реконструкции, ремонте и эксплуатации дренажных систем и использовании дренируемых почв на объектах-аналогах.

Пример. Осушают закрытым дренажем с расстоянием между дренами, равным 20 м (Е=20 м), супесчаный почвогрунт (М=15%) с уклоном поверхности почвы ί=30 ‰. Установить значения Ев и Ен и разработать проекты (схемы) размещения скважин в междренье для решения двух задач:

- изучения формы кривой депрессии;

- контроля водоотводящей способности дрен и установления нормы осушения, обеспечиваемой рассматриваемым Е=20 м.

По формуле (3) при заданных М=15 и ί=30 находим, что λ=0,296, тогда по формуле (1) Ев=0,296×20=5,9 м, а по формуле (2) Ен=20-5,9=14,1 м. Разработанная схема размещения скважин в междренье для изучения формы кривой депрессии приведена на фиг.3, на которой: а - верхняя дрена, б - нижняя дрена, в - скважины для замера уровня почвенно-грунтовых вод, 1…9 - номера скважин. При использовании скважин только для контроля водоотводящей способности дрен и установления нормы осушения, обеспечиваемой рассматриваемым Е=20 м, третью и седьмую скважины можно не устраивать. Для решения данной задачи достаточно семи скважин.

Данное предложение апробировано на объектах в Опытно-производственном хозяйстве Карельской опытно-мелиоративной станции и на объектах Тверской области «Поджариха», «Греблево», «Некрасове», «Вяхиреве», «Головинские горки», «Бухарино» и «Марьино», почвы которых расположены на катене и осушаются закрытым дренажем. Полученные при этом данные использованы при разработке эмпирической формулы (3).

Предложенное размещение скважин позволяет достоверно и точно осуществить контроль работы поперечных дрен на катене: установить режим уровней почвенно-грунтовых вод в междренье, фактическую норму осушения, форму кривой депрессии на катене при поперечном дренаже и обеспечивают ли дрены своевременное отведение поступающих в них почвенно-грунтовых вод. Это является основанием для проектирования, строительства, реконструкции, ремонта и эксплуатации надежных в работе дренажных систем на катене, обеспечивающих получение стабильно высоких урожаев сельскохозяйственных культур в течение срока службы дренажа.

Способ контроля работы поперечных дрен на катене, включающий определение своевременности понижения ими уровня почвенно-грунтовых вод и обеспечения требуемой нормы осушения на основе замеров положения кривой депрессии в междренье по установленным скважинам, число которых принимают с учетом задачи, решаемой в каждом конкретном случае, а расстояние между скважинами назначают в зависимости от расстояния Е между дренами, при этом первую и последнюю скважины в междренье устанавливают в траншее, в которую уложены дрены, а вторую и предпоследнюю - в одном метре от дрен, отличающийся тем, что остальные скважины размещают с учетом асимметричности кривой депрессии между поперечными дренами, определяя расстояние Ев от вертикали в точке на кривой депрессии с касательной к ней, параллельной поверхности почвы, в которой имеет место минимальная норма осушения - максимальное приближение уровня почвенно-грунтовых вод к поверхности почвы, до верхней дрены по формуле
Ев=λЕ, (1)
а расстояние Ен от вертикали до нижней дрены по формуле
Ен=Е-Ев; (2)
диаметр каждой скважины принимают равным диаметру дрен, устраивая третью, четвертую и пятую скважины на расстояниях от верхней дрены, равных 1/2 Ев, (Ев-0,06Е) и Ев соответственно, а шестую и седьмую скважины при девяти скважинах в междренье для изучения формы кривой депрессии - на расстояниях от нижней дрены, равных (Ен-0,06Е) и 1/2 Ен соответственно, если скважины предназначены только для контроля водоотводящей способности дрен и установления нормы осушения, обеспечиваемой рассматриваемым Е, третью и седьмую скважины можно не устраивать, значение коэффициента λ определяют по эмпирической формуле
λ=1/(2,765-0,026М+0,036ί), (3)
где М - содержание в дренируемом почвогрунте физической глины - частиц диаметром менее 0,01 мм, % по массе; 5≤М≤55;
ί - уклон поверхности почвы, ‰; 5≤i≤50;
в случае, если окажется, что в условиях, близких к граничным, по расчету λ>0,5, то принимают λ=0,5.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к строительству и гидромелиорации и может быть использовано для осушения тоннелей, подземных переходов, подземных частей зданий и сооружений.

Изобретение относится к комплексной мелиорации агроландшафта и может быть использовано при строительстве, реконструкции и ремонте закрытого дренажа на землях сельскохозяйственного назначения в Нечерноземной зоне, а также на промышленных, городских, поселковых и других территориях.
Изобретение относится к сельскому хозяйству. .

Изобретение относится к осушению избыточно увлажненных земель, включая зону многолетней мерзлоты. .

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано при строительстве закрытых осушительных и совмещенных мелиоративных систем. .

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано при строительстве закрытых осушительных и совмещенных мелиоративных систем. .

Изобретение относится к мелиоративному строительству и может быть использовано при устройстве дренажа на осушаемых землях. .

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при стабилизации склонов, подверженных воздействию подземных вод. .

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам борьбы с эрозией почвы на склонах и предотвращению роста оврагов. .
Изобретение относится к области сельского хозяйства, а именно к способам защиты от заохривания горизонтального дренажа

Изобретение относится к области мелиорации и может быть использовано для устройства закрытого дренажа на орошаемых и осушаемых землях

Изобретение относится к мелиорации, в частности к гидротехническим сооружениям на осушительно-увлажнительных системах, и предназначено для автоматического регулирования уровня воды в открытой и закрытой сети

Изобретение относится к мелиорации, строительству и может быть использовано при строительстве закрытых осушительных линий. Соединение дренажных труб 1 и 2 включает муфту, надетую на концевые участки труб, в виде гибкой горообразной камеры 4 с заполнителем 5 из упругосжимаемого материала, имеющего форму тора, поверхность которого покрыта антифрикционной смазкой. Горообразная камера 4 выполнена из неэластичной оболочки, а концевые участки дренажных труб выполнены с продольными скругленными гофрами 6. Наружный периметр поперечного сечения гофрированной части труб равен периметру поперечного сечения наружной поверхности оболочки камеры, а длина гофр на каждом концевом участке труб равна длине муфты. Достигается необходимая плотность соединения дренажных труб и упрощается конструкция муфты. 2 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и комплексной мелиорации агроландшафта и может быть использовано при строительстве, реконструкции и ремонте дренажных систем на опытно-производственных участках, их эксплуатации и использовании дренируемых почв. Дренажная система включает k-е опытные дренажные системы - варианты R-й повторности с n-ым количеством опытных дрен, соединенных с закрытым коллектором k-R, выполненным из труб с водонепроницаемыми стенками без стыков и водоприемных отверстий и впадающим в смотровой перепадный гидрометрический колодец. В смотровой перепадный гидрометрический колодец одновременно впадает m-е количество параллельных труб закрытых коллекторов, выполненных с участком с впадающими дренами и холостой частью. По мере удаления опытной дренажной системы-варианта от смотрового перепадного гидрометрического колодца холостая часть закрытого коллектора предыдущей опытной дренажной системы-варианта короче холостой части закрытого коллектора каждой последующей опытной дренажной системы-варианта. Трубы закрытых коллекторов, впадающих в смотровой перепадный гидрометрический колодец, снабжены консольным водовыпуском и уложены в одной траншее ярусно в разных параллельных вертикальных плоскостях. Изобретение позволяет улучшить условия для механизации полевых работ, проводить реконструкцию и ремонт каждого коллектора и его дрен, не нарушая действия других коллекторов, снизить число рассадников сорняков. 4 ил.

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при реконструкции земляного полотна с целью борьбы с просадкой дорожного основания и морозным пучением проблемных участков дороги без остановки движения автотранспорта. Дренажная система включает дренажные трубы повышенной прочности, установленные со сливным уклоном в земляном полотне. Дренажные трубы размещены внутри тела земляного полотна с использованием метода горизонтально-направленного бурения. Концевые участки труб выступают за пределы откосов земляного полотна и соединены между собой в замкнутую систему, выход которой выполнен с возможностью подключения компрессорного оборудования. Участки дренажных труб, размещенные в теле полотна, выполнены равномерно перфорированными. Изобретение позволяет улучшить дренирующие свойства системы и несущую способность дорожного основания путем увеличения зоны осушения, осуществления возможности регулирования процесса осушения, а также армирования земляного полотна. 2 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и мелиорации земель и может быть применено в Нечерноземной зоне как при выборе объекта при использовании дренируемых минеральных почв, так и при проектировании и строительстве осушительных систем. Дренажная система под козлятник восточный на минеральных почвах разной степени оглеения включает закрытый дренаж с коллектором и дренами, обеспечивающими за счет расстояния между ними, глубины их заложения и диаметра труб требуемую выращиваемыми растениями норму осушения оглеенных почв в расчетный период года с водной нагрузкой расчетной вероятности превышения. Закрытый дренаж устроен на супесчаных (вариант 1) или легких суглинистых (вариант 2) почвах с интенсивно оглеенными горизонтами почвенного профиля, залегающими не глубже 60 см (вариант 1) или не глубже 70 см (вариант 2) от поверхности почвы, с глубиной заложения дрен не менее 1,3 м (вариант 1) или не менее 1,5 м (вариант 2) и изменением ее по длине дрены, не превышающим 0,2 м (вариант 1) или не превышающим 0,3 м (вариант 2). Дренажные линии выполнены без локальных участков с обратным уклоном на продольном их профиле и длиной безуклонных участков, не превышающей 5 м. Расстояние между дренами, диаметр их труб и длина и диаметр труб закрытого коллектора соответствуют водной нагрузке 5%-ной вероятности превышения, обеспечивая норму осушения на дату возобновления вегетации козлятника восточного не менее мощности пахотного слоя (гумусового горизонта) плюс 10 см (вариант 1) или плюс 15 см (вариант 2), на начало предпосевного периода - не менее 60 см (вариант 1) или не менее 70 см (вариант 2), в течение посевного и вегетационного периодов и в поздне-осенний период уборки урожая - не менее 80 см (вариант 1) или не менее 100 см (вариант 2). Обеспечивается интенсивность осушения, гарантирующая успешное выращивание козлятника восточного на одном месте без пересева в течение 30 и более лет на супесчаных и легких суглинистых почвах разной степени заболоченности, и предотвращается возможность образования корневых пробок растений в полости дренажных труб, повреждение растений грибковыми заболеваниями, загнивание корней и выпадение растений от переувлажнения, что обеспечивает получение в течение многолетнего периода высокой урожайности козлятника восточного. 2 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к области мелиорации, а именно к дренажным системам. Кротово-дренажная труба выполнена с обращенным внутрь трубы и расположенным по ее длине выступом. Труба состоит из двух частей. Части трубы соединены с помощью гибкого элемента. Гибкий элемент обеспечивает возможность складывания трубы в вертикальной плоскости. На внутреннем выступе трубы расположены распрямляющие ребра. Между ребрами по всей длине трубы располагается щель. Изобретение позволяет увеличить отток грунтовых вод и упростить процесс закладки труб в почву. 3 ил.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для нарезки кротового дренажа по безуклонной местности преимущественно при осушении переувлажненных земель, осуществлении промывок засоленных тяжелых почв, подпочвенном орошении и понижении грунтовых вод. Устройство включает вертикальный нож 1 с двумя крыльями 2, имеющими режущие кромки и дренеры 3. Вертикальный нож оснащен дополнительным дренером 4, жестко закрепленным в основании ножа 1. Дренеры выполнены в виде усеченных в передней части цилиндров со скосами, направленными вверх, и жестко закреплены с крыльями. Крылья кротователя установлены симметрично вертикальной оси ножа и направлены вверх относительно горизонтальной оси ножа под углом γ=12°-35°. Улучшается водно-воздушный режим почвы, ускоряется поверхностный сток, повышается устойчивость к заилению и размыву кротовых дрен, понижается уровень грунтовых вод и ускоряется процесс расселения тяжелых почв при проведении промывок. Обеспечивается долгая и надежная эксплуатация кротового дренажа. 2 ил.
Изобретение относится к сельскому хозяйству и мелиорации земель и может быть использовано в лабораторных и производственных испытаниях, проектировании, строительстве, реконструкции, ремонте и эксплуатации закрытого горизонтального трубчатого дренажа на землях сельскохозяйственного назначения при реализации точного земледелия, а также на промышленных, городских, поселковых и других территориях. Способ заключается в повышения долговечности закрытого горизонтального трубчатого дренажа, включающего скрытые под слоем почвогрунта элементы: дренажные трубы с нормативным сроком службы, соединительные детали, защитно-фильтрующие материалы, присыпку труб, объемные фильтры и засыпку траншей. Закрытый горизонтальный трубчатый дренаж выполняют с использованием элементов, нормативный срок службы которых не ниже нормативного срока службы основного элемента - дренажных труб. Обеспечивается проектная интенсивность осушения почвогрунтов и расширенное воспроизводство плодородия почвы в течение срока службы дренажных труб, снижаются затраты на текущий или капитальный ремонты элементов горизонтального трубчатого дренажа или реконструкцию дренажной системы в целом, а также на восстановление плодородия почвы, нарушенного при проведении этих работ, обеспечиваются условия для реализации точного земледелия на конкретном поле. 9 пр.
Наверх