Дренажная система на опытно-производственном участке

Изобретение относится к мелиорации земель и может быть использовано при проведении научных исследований по дренированию почв и использованию осушаемых закрытым дренажем земель на опытно-производственных участках, результаты которых могут быть применены при проектировании, строительстве и эксплуатации дренажных систем и сельскохозяйственном использовании дренируемых земель. Заявленная дренажная система на опытно-производственном участке включает дренажные линии закрытых коллекторов и трубчатых дрен. Концевые части каждой дренажной линии трубы закрытого коллектора и дрен снабжены ограничителем расхода жидкости, выполненные в виде заслонки, установленной в верхней части трубы. Высота заслонки равна разности между диаметром трубы и высотой ее наполнения при пропуске расчетного расхода воды. Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в получении разными исследователями надежных, более точных и сопоставимых результатов полевых испытаний эффективности осушительного действия опытного дренажа и способов использования дренируемых почв. 1 з. п. ф-лы; 2 ил.

Изобретение относится к мелиорации земель и может быть использовано при проведении научных исследований по дренированию почв и использованию осушаемых закрытым дренажем земель на опытно-производственных участках, результаты которых могут быть применены при проектировании, строительстве и эксплуатации дренажных систем и сельскохозяйственном использовании дренируемых земель.

Известные дренажные системы на опытно-производственных участках Петерлаукской опытно-мелиоративной станции (Ц.Н.Шкинкис. Проблемы гидрологии дренажа. - Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - С.9), в колхозе «Драудзиба» (Ц.Н.Шкинкис. Гидрологическое действие дренажа. - Л.: Гидрометеоиздат, 1981. - С.12...14) и на объекте «Силлауки» (Ц.Н.Шкинкис. Вопросы методики полевых исследований осушительного действия дренажа. - В сб.: Методы полевых исследований по осушительным мелиорациям / ВАСХНиЛ; Под ред. Б.С.Маслова. - М.: Колос, 1983. - С.27; прототип) в Латвии, включающие дренажные линии закрытых коллекторов и дрен, имеют общий недостаток.

При подборе и назначении диаметра труб дренажных линий оказывается, что одни дренажные линии при пропуске расхода воды расчетной обеспеченности работают полным сечением (наполнение трубы h равно ее диаметру d, т.е. h=d), другие - пропускают расход воды расчетной обеспеченности при h<d (при полном наполнении трубы эти дренажные линии пропускают более высокие расходы воды - более редко встречающейся их обеспеченности).

Расходы воды одной и той же обеспеченности по вариантам опыта пропускаются при разном наполнении трубопровода. При полном же наполнении

трубы пропускаются расходы разной обеспеченности. Нарушается методика постановки полевого опыта, так как не соблюдается принцип единственного различия между вариантами (Методические указания по статистической обработке экспериментальных данных в мелиорации и почвоведении / СевНИИГиМ; Э.А.Бишоф и др. - Л., 1977. - С.103, 115). Интенсивность осушения по вариантам, для которых имеет место h<d, завышается. По этой причине результаты, получаемые разными исследователями, часто несопоставимы. Известно, что только тщательно заложенные и правильно проведенные опыты дают надежные результаты.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в повышении достоверности и точности полевых исследований дренажных систем и способов использования дренируемых почв на опытно-производственных участках.

Поставленная в изобретении задача решена тем, что в дренажной системе на опытно-производственном участке, включающей дренажные линии закрытых коллекторов и дрен, концевая часть каждой дренажной линии закрытого коллектора и дрены снабжена ограничителем расхода жидкости, обеспечивающим пропуск расчетного расхода воды при полном наполнении каждой трубы. Ограничитель расхода жидкости в заявленной дренажной системе на опытно-производственном участке выполнен в виде заслонки, установленной в верхней части трубы, при этом высота Н заслонки равна разности между диаметром трубы d и высотой ее наполнения h при пропуске расчетного расхода воды.

Путем установки ограничителя расхода жидкости в верхней части трубы закрытого коллектора и дрен в концевой части дренажной линии обеспечивают работу дренажных линий при пропуске расхода воды расчетной обеспеченности всегда полным сечением, т.е. соблюдается методика постановки полевого опыта, требующая соблюдения принципа единственного различия между вариантами при проведении полевых испытаний

эффективности различных дренажных систем. Обеспечивается сопоставимость результатов, получаемых разными исследователями, при применении выпускаемого промышленностью сортамента труб, что, в свою очередь, повышает достоверность и точность полевых исследований дренажных систем и способов использования дренируемых почв на опытно-производственном участке.

Изобретение иллюстрируется чертежами.

На фиг.1 изображена дренажная система, в которой каждая дренажная линия в концевой части закрытого коллектора и дрен снабжена ограничителем расхода жидкости; на фиг.2 показана труба с установленной в ее верхней части заслонкой.

Дренажная система на опытно-производственном участке включает дренажные линии закрытых коллекторов 1 и трубчатых дрен 2. В концевой части каждой дренажной линии трубы закрытого коллектора 1 и дрен 2 снабжены ограничителем расхода жидкости 3, который выполнен в виде заслонки, установленной в верхней части трубы. Высота заслонки Н равна разности между диаметром трубы d и высотой ее наполнения h при пропуске расчетного расхода воды.

Дренажная система на опытно- производственном участке работает следующим образом.

Для соблюдения методики постановки полевого опыта и обеспечения принципа единственного различия между вариантами необходимо, чтобы расходы одной обеспеченности пропускались по всем вариантам опыта только при полном наполнении трубы водой, поэтому, в первую очередь, устанавливают необходимость установки заслонки 3 в трубах дрен 2 и закрытого коллектора 1 каждой конкретной дренажной линии.

В случае пропуска расхода воды расчетной обеспеченности при неполном наполнении трубы (h<d) в верхнюю часть трубы 1 и 2, сверху, в концевой части дренажной линии, вставляют ограничитель расхода воды в

дренажной линии - заслонку высотой Н=d-h, которая обеспечивает пропуск расчетного расхода воды при полном наполнении трубы. Каждую дренажную линию на всех вариантах опыта проверяют на соблюдение этого требования.

Установив заслонки 3 в трубах 1 и 2 каждой дренажной линии, создают новую дренажную систему на опытно-производственном участке для постановки полевого опыта в соответствии с поставленной перед ним задачей.

Примеры обоснования необходимости установки заслонки в трубе дренажной линии.

Пример 1. Установить необходимость применения заслонки в закрытом коллекторе из асбестоцементных труб. Расчетный модуль дренажного стока 10%-ной обеспеченности для рассматриваемого варианта полевого опыта q _10%=1,5 л/(с×га); по проекту дренажной системы опытно-производственного участка уклон коллектора I=0,003, водосборная площадь в рассматриваемом сечении F=2,0 га.

Расчетный расход волы в рассматриваемом сечении коллектора

Q=qF=1,5×2,0=3,0 л/с.

Воспользуемся сортаментом труб и методикой расчета, приведенными в Справочнике (Мелиорация и водное хозяйство. Осушение: Справочник, Т.3 / Коллектив авторов: Б.С.Маслов, Е.П.Панов, Е.И.Кормыш и др.; Сост. Е.И.Кормыш; Под ред. академика РАСХН Б.С.Маслова. - М.: Ассоциация «Экост», 2001. - С.130...144, 264...270): отложив на графике (рис 15.10) значения Q и I, находим точку пересечения, которая оказывается на кривой, соответствующей диаметру 100 мм, т.е. имеем, что при Q=Q_i d=d_i=100 мм. Необходимости в применении заслонки в рассматриваемом случае нет, расчетный расход воды пропускается при полном наполнении трубы.

Пример 2. Установить необходимость применения заслонки и ее размер. Исходные данные те же, что и в примере 1, но расчетный модуль стока для другого варианта полевого опыта (варианта с глубоким рыхлением подпахотных горизонтов) q₁ 0%=2,5 л/(с×га).

Расчетный расход Q=2,5×2,0=5,0 л / с.По указанному выше графику получаем: для трубы диаметром d=d_i=100 мм водопропускная способность трубы Q_i=3,0 л/с, а для трубы диаметром d=d_i+1=150 мм Q_i+1 =6,5 л/с.

Принимаем больший диаметр, т.е. 150 мм. При этом при пропуске расчетного расхода, равного 5,0 л/с, труба будет работать неполным сечением. При работе полным сечением труба внутренним диаметром 150 мм пропускает расход воды, равный 6,5 л/с, что соответствует модулю стока, равному 3,25 л/(с×га) и имеющему обеспеченность 0,7.%. Труба в состоянии пропускать расход воды, больше расчетного (0,7%-ной обеспеченности против 10%-ной расчетной). Интенсивность осушения данного варианта будет завышена. В итоге будет нарушена методика постановки полевого опыта, так как не соблюдается принцип единственного различия между вариантами. Чтобы соблюдался этот принцип, принятая труба диаметром 150 мм должна иметь водопропускную способность, равную не 6,5, а 5,0 л/с.

При работе полным сечением пропускная способность составляет 6,5 л/с, 5,0 л/с пропускается при работе неполным сечением. Необходимо установить, какое наполнение трубы h будет при этом иметь место.

Трубы, работающие неполным сечением, обычно рассчитывают по кривым заполнения. При этом значение неполного заполнения относят к водопропускной способности трубы, работающей полным сечением, т.е. пользуются соотношениями h/d_i+1 и Q/Q_i+1. Воспользовавшись кривыми заполнения, приводимыми А.Н.Костяковым (А.Н.Костяков, Основы мелиорации. - М.: Гос. изд-во с.-х. литературы, 1951. - С.557) или кривыми

Тормана (Р.Эггельсман. Руководство по дренажу / Пер. с нем. В.Н.Горинского; Под ред. Ф.Р.Зайдельмана. - М.: Колос, 1978. - С.116), получаем, что рассматриваемая труба диаметром 150 мм пропускает расход, равный 5,0 л/с, при наполнении h/d_i+1=0,66. При этом верхняя часть трубы, высотой

Н=d_i+1-h=(1,0-0,66)d _i+1=0,34×15050 мм,

не используется при пропуске расчетного расхода воды. Это дает основание в верхней части трубы поставить заслонку, высотой 50 мм, т.е. установить местное гидравлическое сопротивление, ограничивающее пропускную способность трубы. В результате получаем, что расчетный расход, равный 5,0 л/с, пропускается при работе трубы диаметром 150 мм полным сечением.

Полученное решение отвечает поставленной задаче - позволяет проводить полевые исследования с соблюдением методики постановки полевого опыта, получая достоверные результаты.

Заявленная дренажная система на опытно-производственном участке позволяет повысить достоверность и точность проводимых исследований, соблюсти требование, предъявляемое к методике постановки полевого опыта на опытно-производственном участке, а в конечном итоге - получать разным исследователям надежные, более точные и сопоставимые результаты полевых испытаний эффективности осушительного действия опытного дренажа и способов использования дренируемых почв.

1. Дренажная система на опытно-производственном участке, включающая дренажные линии закрытых коллекторов и трубчатых дрен, отличающаяся тем, что в концевой части каждой дренажной линии трубы закрытого коллектора и дрен снабжены ограничителем расхода жидкости, обеспечивающим пропуск расчетного расхода воды при полном наполнении каждой трубы.

2. Дренажная система по п.1, отличающаяся тем, что ограничитель расхода жидкости выполнен в виде заслонки, установленной в верхней части трубы, при этом высота заслонки равна разности между диаметром трубы и высотой ее наполнения при пропуске расчетного расхода воды.