Устройство для измерения объема и скорости инфильтрации воды в почву

 

Использование: Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мелиоУЕааьЙ № чи .(. рации почв, и может быть использовано при определении водопрон й аем ТГ1г1бчв. Сущность изобретения: устройство содержит два водоподающих (Шсуда 1 и 2, один водоприемный 3 и две рамы 7 и 23, размещенные одна в другой, Из сосуда 1 вода подается во внутреннюю 7, а из сосуда 2 - во внешнюю раму 23. Сток воды из рамы 7 подается в водоприемный сосуд 3. Впитывание воды через внутрен н%ю раму 7 определяется изменением Ґйей воды в сосудах 1 и 3. Водоприемный сосуд 3 соединен с внутренней рамой 7 гибким шлангом 5, входной конец 8 которого установлен на постоянной отметке во внутренней раме 7 Водоподающий сосуд 1 в1 ГҐрённёй рамы 7 и водоприемный сосуд 3 имеют поплавки 9, 10, соединенные с помбЩло нитей через систему блоков с самописцами. 1 ил. fe.V , Ч|Л§а„4- - -- со с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 02 В 11/00

Г) i! 093

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР И А ИЕ ИЗС ЬРЕТЕНИЯ

Щ Щ@й;ЖА

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4840474/15 (22) 18.06.90 (46) 30.07.92. Бюл. N. 28 (71) Джамбульский гидромелиоративностроительный институт (72) С.Н. Байбеков, Ж.С. Мустафаев, А.А.

Шатанов; С.С. Паэылов, М.Д.-Сергаэин и

И.Ф. Мутас (56) Плюснин И.И. и Голованов А.И. Мелиоративное почвоведение, М.: Колос, 1983, с.

318.

Роговская А.В. Методы гидрогеологических и инженерно-геологических исследований на массивах орошения. M.:

Госгеотехиздат, 1956. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМА И СКОРОСТИ ИНФИЛЬТРАЦИИ ВОДЫ В ПОЧВУ (57) Использование; Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мелиоИзобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мелиораций почв, и может быть использовано при определении водопроницаемости почв.

Существует определение скорости впи- тывания воды в почву методом затопляемых площадей, где на глубину 5 — 10 см вдавливают металлическую или деревянную раму размером 25х25 см высотой 20-25 см и вокруг рамы врезают другую, но большей площади (50х50 см), при этом напор воды должен равняться 5 см и расход воды осу-. ществляется по внутренней раме, а внешняя выполняет защитную роль.

Недостатком определения скорости впитывания воды в почву с помощью рам. Ж 1751264 А1

2 рации почв, и может быть Йсйользбвайо при определении водопроницаемости почв .

Сущность изобретения: уСтройство содержит два водоподающих сосуда 1 и 2, один водоприемный 3 и две рамы 7 и 23, размещенные одна в другой, Иэ сосуда 1 вода подается во внутреннюю раму 7, а из сосуда

2 — во внешнюю раму 23. Сток воды иэ рамы

7 подаегся в водоприемный" сосуд 3. Впитывание воды через внутре4ЙВЮ раму 7 определяется изменением "фрЪЪЪей воды в сосудах 1 и 3. Водоприемный сосуд 3 соединен с внутренней рамой 7 гибким шлангом

5, входной конец 8 которого устайовлен на постоянной отметке во.вйутренней раме 7.

Водоподающий сосуд 1 вйу1реййей рамы 7 и водоприемный сосуд 3 ймеют поплавки 9, 10, соединенные с помощю йитей через систему блоков с самописцами. 1 ил, Ы Д +. %1 является большая трудоемкость и низкая точность измерения.

Наиболее близким к изобретению является прибор Н.С. Нестерова для определения коэффициента = -": фильтрации почвогрунтов. На поверхности земли или на дне шурфа вдавливают две прямоугольные рамы (или кольца) высотой 20 см и сторонами 30х30 см и 50х50 см и одйовременно в обе рамы (кольца) подают воду из сосудов с помощью гибких шлангов, путем поплавковых устройств.в них автом"ат ич ес ки поддерживают одинаковый уровФГь, а объем воды, поступающей в рамы (кольца), определяют по пьезометрам, которые прикреплены к стенке наружных сосудов, 3

1751264

15

25

40

55

Однако этому прибору присущи следующие недостатки: низкая точность измерения, трудоемкость в работе, также нельзя определить поверхностный сток, что особенно важно при поливе дождеванием и дискретном поливе по бороздам.

4enb изобретения — обеспечение точности измерения объема впитывающихся вод и стока при различных способах полива и устранения трудоемкости путем автоматизации установки.

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения объема и скорости инфильтрации воды в почву, включающее два сосуда, подающие воду из одного во внешнюю раму, из другого — во внутреннюю, в отличие от прототипа устройство снабжено водоприемным сосудом для сбора стока воды из внутренней рамы, что обеспечивает постоянство уровня воды в этой раме, т.е. гидростатическое давление путем сбора излишков воды, при этом в.сосудах длл автоматизации регистрации уровня воды в них размещены поплавки, соединенные нитями, перекинутыми через блоки с противовесами, что обеспечивает синхронное перемещение движков-контактов в зависимости от уровня воды, прикрепленных к этим нитям, причем эти движки-контакты могут скользить по металлическим стержням делителей напряжения; соединенных с источником питания и самописцами, где автоматически регистрируются расходы воды, поступающие во внутреннюю раму, и сток воды из этой рамы.

На чертеже показана принципиальная схема устройства для измерения объема и скорости инфильтрации воды в почву, Устройство состоит из трех сосудов 1, 2, 3 с гибкими шлангами 4, 5, 6 длл подачи воды, Из водоподающего сосуда 1 вода подается во внутреннюю раму 7 сливным отверстием 8, обеспечивающим заданный уровень воды в раме 7. Причем одно отверстие 8 является входным концом гибкого шланга 5. Сток воды из этой рамы 7 через входные отверстия 8 и гибкий шланг 5 пода ется в водоприемный сосуд 2. В сосудах 1, 2 имеются поплавки 9, 10; соединенные нитями 11, 12, перекинутыми через блоки 13, 14, 15, 16, с противовесами 17, 18. К нитям

11, 12 прикреплены движки-контакты Д реохордов АВ, последние соединены с самописцами и источником питания, напряжение которого контролируетсл вольтметром V. Для визуального наблюденил перемещения движка-контакта Д используются линейки. 19, 20. Водоподающий сосуд

3 снабжен поплавковым устройством 21 и пьезометром 22.и соединен с внешней рамой 23. Сосуды 1, 2, 3 также снабжены кранами Кр, Сущность работы устройства заключается в том, что впитывание воды через внутреннюю раму 7 определяется изменениями уровней воДы в водоприемных сосудах 1, 2, последние при помощи идентичных поплавково-блочных и электрических систем, установленных на этих сосудах, регистрируются на лентах самописцев, которые работают в реальном временном масштабе.

Принцип работы предлагаемого устройства, Из водоприемного сосуда 1 вода подается во внутреннюю раму 7, в которой происходит измеряемое впитывание воды в почву, Сток воды из этой рамы 7 через входной конец 8 гибкого шланга 5 подается в сосуд 2. Отверстие 8 обеспечивает постоянство заданного уровня воды во внутренней раме 7, т.е. h=const. Если h взять незначительным, то исключается или, по крайней мере, стабилизируется гидоостатическое давление воды на поверхности почвы, pgh=const. Водоподающий сосуд 3 служит для подачи воды во внешнюю раму 23, впитывание воды в которой обеспечивает вертикальную инфильтрацию воды через внутреннюю раму 7. То есть рама 23 играет защитную роль. Для исключения всяких неточностей измерения уровень воды во внешней раме 23 берется равным уровню воды во внутренней раме 7. Это достигается при помощи поплавкого устройства 21. Расход воды из водоподающего сосуда 3 при необходимости определяется пьезометром

22. Краны К> в сосудах 1, 2, 3 служат для регулировки подачи воды.

В устройстве сосуды 1, 2 имеют прямоугольную форму, следовательно, изменения объема воды в этих сосудах 1, 2 определяются изменениями уровней воды h> и hg.

Для измерения!ц и hz в сосуды 1, 2 помещаются поплавки 9, 10, соединенные нитями

11, 12, перекинутыми через блоки 13, 14, 15, 16, с противовесами 17, 18, которые уравновешивают часть поплавков 9, 10 соответственно. К нитям 11, 12 прикреплены движки-контакты Д. При перемещении поплавков 9, 10, т.е. уровней воды в сосудах 1, 2 движки-контакты Д скользят по металлическим стержням реохордов АВ, которые включены в электрические цепи с общим источником питания ИП, напряжение которого контролируется вольтметром Ч. Реохорды АВ и движки-контакты Д.играют роль делителей напряжения. Реохорды АВ, источник питания ИП подобраны так; чтобы при перемещении скользящих движковконтактов Д от одного конца реохордов АВ в другой зависимости выходных напряже1751264

Q с(с)=0{с)+0г(с) ний, снимаемых с измерительных частей АД реохордов АВ и подаваемых на самописцы

СП, от перемещения движков-контактов Д .являлись линейными.

Система блоков 13, 14, 15, 16 и противовесов 17, 18 обеспечивает работу так, чтобы уровни воды в сосудах 1, 2, поплавки 9, 10 и движки-контакты Д перемещались синхронно с одинаковой зависимостью от времени, которая равна зависимостям от времени выходных напряжений, снимаемых от делителей напряжения АДВ, что регистрируются на лентах самописцев СП.

Для визуального наблюдения за перемещением движков-контактов Д, т.е. уровней воды в сосудак 1, 2, исйользуются линейки 19, 20.

Суть метода измерения объема и скорости инфильтрации воды в почву заключается в следующем: объем воды 0<(t). .вытекаемой из водоподающего сосуда 1, равен сумме объемов воды, впитываемой в .почву Q(t) через внутреннюю раму 7 и сливаемой из объема этой рамы 7 в водоприем.. ный сосуд 2 0г(с), т.е.

Откуда с учетом 01(t)=$1 hht(t) и Ог(с)=$г

Л1г{с) получим 0(t)=0 (с)-0г(с) или 0(t)=St hhp(t)-$г Ьг(с), где $>, $г —. площади поперечного сечения сосудов 1 и 2;b, йс(с),b, йг(с) — изменение уровней воды в этих сосудах 1, 2. Так как $1 и $г — постоянные, то объем впитавшейся воды определяется изменениями уровней воды в сосудах 1 и 2, т.е. зависимостями Ь1(с) и Л пг(с).

Если оси ординат графиков на лентах самописцев СП градуировать соответственно на $сЬ h(t) и $г Л h(t), а оси абсцисс — на время (интервалы времени на графиках определяются скоростями перемещения бумаг самописцев СП); то на самописцах СП непосредственно регистрируются зависимости 0с(с) и 0г(с). Графически вычитая от

33BMCMMOCTM Q)(t) 33BMCl1MOCTb Q2(t) MOXCHO получить график зависимости объема впитывающейся воды 0(с) в почву.

Об изменении скорости впитывания воды в почву можно судить по изменению наклона касательной к кривой 0{t), это можно сделать вручную или на ЭВМ.

5 Средняя скорость впитывания воды на любом интервале времени Лt определяется соотношением где Л Q(t) — ширина отрезка ординат, соответствующая интервал времейй" Л с Очевидно Л 0(с) равно обью ВофМ, впитанной

15 за этот интервал временит е. AQ(t)=Qa(t)-QH(t), где QH(t) и 0 (с) — объемы воды. впитавшиеся в почву, соответствейно к началу и концу интервала времейй Ас

Следует сказать, что и >й ойределейии

20 зависимости скорости впитывания воды в почву, чем меньше интервалы времени hët, тем точнее будет определяемая зависимость V(t). Также отметйм, что если сечение сосудов 1, 2 взять равйЯми, т.е. $1=$2, то

25 существенно упрощаегся обработка кривых. . Предлагаемое устройство надежно и просто в эксплуатации и удобно в работе. l н ввем еЫ

З0 Формула изобретения

Устройство для измерения объема и скорости инфильтрации воды в почву. включающее две райы, установленные одна в

З5 другой, и два водоподающих Сосуда для подачи воды соответственно во внешнюю и внутреннюю рамы, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения объема и скорос"гй впитывания воды

40 при различных способах йолива и снижения трудоемкости путем автбматизацйй процесса регистрации данных; устройство снабжено водоприемным сосудом. соединенным с внутренней рамой гибким шлангом, вход45 ной конец которого установлен на постоянной.отметке во внутренней раме, при этом водоподающий сосуд внутренней рамы и водоприемный сосуд имеют поплавки, соединенные нитями, перекийугйми через блоки

50 с противовесами на кбйфах, и самописцы, соединенные между собой через электрическую цепь с помощью движков-контактов, которые соединены с исЖчйМам питания.

1751264

Составитель С.Байбеков

Редактор Т.Пилипенко Техред М.Моргентал Корректор T.Ïàëèé

Заказ 2668 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН Г СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101