Результат интеллектуальной деятельности: УСТЬЕ ДРЕНАЖНОГО КОЛЛЕКТОРА

Изобретение относится к комплексной мелиорации агроландшафтов гумидной зоны и может быть применено при проектировании, строительстве, реконструкции и ремонте закрытого дренажа, эксплуатации дренажных систем и сельскохозяйственном использовании земель, осушаемых закрытым дренажом.

Известно, что при работе дренажной системы поступления воды через коллектор в открытый канал, вода в нем застаивается, образуется активный рост сорной растительности вокруг оголовка трубы, находящейся в глубине воды. Все это закупоривает ее выход из трубы в открытый канал, в трубе образуется подпор, что уменьшает ее пропускную способность в целом. Кроме того, не обеспечивается разрушение плотного слоя отложений в месте слива воды из трубы в канал, т.е. относительно невысокое качество зоны очистки скопления как отложений, так и плавающего мусора и возникновение зарастания вокруг сорной растительностью. В итоге закрытый дренаж в зимний периоды работы прекращает отвод почвенно-грунтовых вод. Этого нельзя допускать.

Известна дренажная система, включающая канал, дренажный коллектор, колодец с отверстиями, фильтрующую колонку и устьевую трубу, которая пропущена через колодец и сообщена с ним посредством выема в ее верхней части, выполненного с боковыми отверстиями (Авторское свидетельство SU №1427034, кл. Е02В 11/00 от 30.09.1988).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и трудоемкость обслуживания дренажной сети, что требует значительных капитальных и текущих затрат. Другим недостатком является то, что через отверстия в колодце вода поступает непосредственно через фильтрующий слой в открытый канал, пропускная способность резко снижается, а в колодце накапливаются наносы и отверстия практически закупориваются частицами грунта, далее происходит перенаполнение дренажной воды, образуется подпор в дренажном коллекторе, т.е. прекращает отвод почвенно-грунтовых вод в зимний период.

Известны дренажные устья по авторским свидетельствам SU: №393397, кл. Е02В 11/00 от 10.08.1973; №887711, кл. Е02В 11/00 от 07.12.1981; №1335638, кл. Е02В от 07.09.1987; №1366595, кл. Е02В 11/00 от 15.01.1888; №1523633, кл. Е02В 11/00 от 23.11.1989; №1427033, кл. Е02В 11/00 от 30.09.1988.

Однако известные устройства также являются сложными и трудоемкими в обслуживании. Кроме того, они не учитывают трудности промывки отложений наносов, которые нарушают работу дренажной системы, при этом возникают трудности их смыва.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устье дренажного коллектора, включающее открытый канал и присоединенную к коллектору устьевую трубу с устройством для сброса воды, которое выполнено в виде дополнительной трубы с водонепроницаемыми стенками, установленной в одной вертикальной плоскости с устьевой трубой, при этом один конец дополнительной трубы присоединен к устьевой трубе в нижней ее части на границе с трубой закрытого дренажа коллектора, а другой размещен на дне канала, причем диаметр дополнительной трубы меньше диаметра устьевой трубы, длина которой не меньше двух метров, и сетку (патент RU №2389848, кл. Е02В 11/00 от 29.12.2008).

Недостатком известного устройства является то, что не обеспечивается разрушение и смыв плавающего мусора и наносов в конце дополнительной трубы, перекрытой сверху постоянно жесткой сеткой, а смыв сверху не всегда возможен водой, выходящей из устьевой трубы, так в зависимости от напора воды в устьевой трубе, кривая спада (отлета) воды будет иметь различные расстояния по длине по отношению расположения постоянного конца дополнительной трубы с сеткой, размеры которого ограничены конструктивно, в результате этого не обеспечивается смыв плавающего мусора и разрушение отложения грунта, осыпавшегося с откоса канала. Все это ведет к ухудшению эксплуатации дренажной системы, т.е. работа элементов устройства, находящихся в постоянном контакте с водой, происходит с ограничением на сброс воды, в частности, зимой. Наблюдается застойная зона в месте слива дренажной воды, которая закупоривает выходящий из трубы поток, подсоединенной к коллектору.

Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности за счет исключения влияния засорения элементов устья дренажного коллектора, находящегося в постоянном контакте со сбросом воды.

Технический результат достигается тем, что устье дренажного коллектора, включающее открытый канал и присоединенную к коллектору устьевую трубу с устройством для сброса воды, дополнительную трубу с водонепроницаемыми стенками, установленную в одной вертикальной плоскости с устьевой трубой, при этом один конец дополнительной трубы присоединен к устьевой трубе в нижней ее части на границе с трубой закрытого коллектора, а другой размещен в канале, причем диаметр дополнительной трубы меньше диаметра устьевой трубы, длина которой не меньше двух метров, согласно изобретению свободный конец дополнительной трубы выполнен изогнутым коленом вверх со съемным соплом и помещенные в колодец, перекрытый сверху защитным покрытием, имеющим решетку, выполненную куполообразной формы, которая одним концом шарнирно закреплена к стенке колодца, при этом свободный конец устьевой трубы в верхней ее части снабжен криволинейным козырьком, направленным в сторону решетки, выполненной куполообразной формы, и конец ее дополнительно снабжен задвижкой.

Кроме того, съемное сопло изогнутого колена направлено на внутреннюю поверхность решетки, выполненной куполообразной формы.

Кроме того, стенки колодца со стороны открытого канала выполнены с выпускными отверстиями.

Признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной области техники и, следовательно, обеспечивают заявленному решению соответствие критерию «существенные отличия».

Размещение свободного конца дополнительной тубы изогнутым коленом вверх со съемным соплом в колодец вне зоны промерзания обеспечивает бесперебойную работу дренажной системы в зимнее время, а также и одновременную промывку решетчатой поверхности полотна с внутренней стороны его, куполообразная форма которого легко смывается от мелких фракций наносов. Это в свою очередь ведет к отсутствию засорения решетки изнутри, а пропускная способность дополнительной трубы, соответственно, увеличивается.

В период положительных температур атмосферного воздуха, например, в летний период, для защиты колодца от заиления по варианту удаления мелких фракций наносов и плавающего мусора самой решетки приводят ее в вертикальное положение вращающимся барабаном через гибкую связь и фиксируют. При этом решетка, которая приобретает куполообразную форму с выпуклой поверхностью, обеспечивает смыв и обрушение наносов непосредственно в открытый канал, поток которого уносит вниз по течению. По окончании очистки опускают решетку в исходное положение, и колодец защищен от попадания в него как плавающего мусора, так и наносов и возможного обрушения почвы с откоса канала. При этом работа сопла при постоянном поступлении воды под напором через дополнительную трубу образует противодавление воды в колодце, образуя активное движение воды внутри колодца, так как объем воды в летний и зимний периоды в колодце приобретает вращательно-поступательное движение.

В колодце образуются волновые явления, которые особенно необходимы при отрицательных температурах, а это предохраняет от замерзания воды также и вокруг колодца. Заиление колодца взвешенными частицами грунта в этом случае не происходит, поскольку поток постоянно находится в движении. Кроме того, при снижении уровня грунтовых вод в коллекторе расход воды уменьшается до минимального, и для того, чтобы обеспечить путем направления пропуска этого расхода под напором в дополнительной трубе, конец устьевой трубы снабжают регулируемой задвижкой.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображено устье дренажного коллектора, общий вид.

Устье дренажного коллектора включает открытый канал 1 и присоединенную к коллектору 2 устьевую трубу 3 длиной не меньше двух метров с устройством сброса воды, которое в конце трубы 3 снабжено криволинейным козырьком 4 (наклонным), устроенным в верхней части трубы 3 и направленным в сторону размещения решетки 5, выполненной куполообразной формы, и задвижкой 6 в конце устьевой трубы 3, выведенной в открытый канал 1.

Дополнительная труба 7 с водонепроницаемыми стенками установлена в одной плоскости с устьевой трубой 3. Один конец дополнительной трубы 7 присоединен к устьевой трубе 3 в нижней части на границе с трубой закрытого коллектора 2, а другой конец выполнен изогнутым коленом вверх со съемным соплом 8 и помещены в колодец 9. Колодец 9 врезан в дно открытого канала 1 с выпускными отверстиями 10, размещенными выше дна открытого канала 1. Над колодцем 9 выше сопла 8 установлено защитное устройство в виде решетки 5 куполообразной формы, закрепленной к стенке колодца 9 шарниром 11 в виде горизонтальной оси, а свободный конец решетки 5 имеет загнутый конец пластины 12 с приводом 13 на барабане 14, установленном на берегу открытого канала 1, служащий для удержания решетки 5 в вертикальном положении.

Устьевая труба закрытого коллектора работает следующим образом.

В период положительных температур атмосферного воздуха основные расходы воды поступают из закрытого коллектора 2 в глухую устьевую трубу 3, т.е. при высоких уровнях почвогрунтовых вод отводятся в открытый канал 1 как устьевой трубой 3, так и дополнительной трубой 7.

Для направления непосредственно потока воды сверху на решетку 5 и защиты от заиления плавающим мусором и обвалившегося грунта с откоса канала 1 и смыва их с решетки 5 основной поток воды направляют вниз за счет закрепленного наклонно криволинейного козырька 4 сверху устьевой трубы 3, т.е. обеспечивается сползание грунта и плавающего мусора и других водорослей и смыв с решетки 5 непосредственно в сторону по течению воды.

Дополнительная труба 7 под напором работает как в периоды паводков, так и меженные расходы воды, поступающей из закрытого коллектора 2. Из дополнительной трубы 7 вода поступает в сопло 8, где скорость воды на выходе резко возрастает и струя направляется на внутреннюю поверхность решетки 5. При этом под действием внутреннего давления воды из сопла 8 сетчатое полотно решетки 5 одновременно промывается как изнутри, так и снаружи с содержащимися на нем мелкими фракциями наносов (взвешенными).

Движение воды в коллекторе 2 с устьевой трубой имеет напорный характер, когда задвижка 6 в истоке прикрыта, а дополнительная трубка 7 находится в напорном режиме, в результате значительно увеличивается скорость выхода воды из сопла 8, что обеспечивает необходимую промывку внутренней поверхности куполообразной решетки 5, а также создается повышенное вращательно-поступательное движение воды в колодце 9 и промывка самого колодца через боковые выпускные отверстия 10. Куполообразная форма решетки 5 обеспечивает самообрушение наносов и мусора и далее смыв в открытый канал 1. Таким образом, повышенный сброс воды через дополнительную трубу 7 с соплом 8 под уровень воды в колодце 9 и скорость истечения струи воды приводит к заданной промывке всего устройства. Скорость течения воды через решетку 5 и выпускные отверстия 10 увеличивается, что не позволяет оседать также взвешенным наносам на дно колодца 9. В свою очередь, при работе дополнительной трубы 7 как в зимний, так и в ранневесенний период создаются условия волнового движения поверхности воды над колодцем, что исключает вокруг него застойные зоны; соответственно, отсутствует замерзание воды над колодцем 9 и закупорка выпускных отверстий 10. Таким образом, выходящий поток из сопла 8 в колодец 9 освобождается от образования замерзания воды и беспрепятственно отводит поступающую в колодец из коллектора под напором дренажную воду.

При необходимости в период положительных температур атмосферного воздуха подвижную решетку 5 куполообразной формы приводят в вертикальное положение вращающимся барабаном 14 через гибкую связь 12 и фиксируют ее. При этом открывают задвижку 6 полностью, вода попадает на решетку 5 благодаря направлению криволинейного козырька 4 в сторону выпуклой поверхности решетки 5 и обеспечивает полностью очистку ее от плавающего мусора и наносов со всех сторон. Кроме того, для осмотра и ремонта элементов устройства задвижка 6 находится в закрытом положении, а решетку 5 приводят также в вертикальное положение вращающимся барабаном 14 через гибкую связь 13 и фиксируют ее.

Использование устройства колодца, в котором размещен изогнутый конец дополнительной трубы со съемным соплом, позволяет тем самым увеличить скорость истечения струи из сопла под давлением, что позволяет значительно повысить надежность работы колодца с подвижной решеткой, выполненной куполообразной формы, обеспечивает отвод дренажной воды с взвешенными наносами.

Эффективность промывки в предлагаемом устье дренажного коллектора высока, так как она обеспечивается повышенными скоростями транспортирования воды, которые возникают за счет повышенных расходов в дополнительной трубе в совокупности с прямым уклоном с устройством устьевой трубы и ее элементами по отношению к открытому каналу с колодцем. Величину напора в трубах можно регулировать путем изменения соотношения закрытия отверстия устьевой трубы задвижкой, что обеспечивает не только напор, но и расход в трубах из коллектора в колодец и открытый канал с элементами узлов.

Заявленное изобретение промышленно осуществимо. В период паводков и в ранневесенний период через устьевую трубу отводятся большие расходы воды и направляются в сторону решетки, в результате отсутствует воронка размыва вокруг колодца и подмыв его основания, так как происходит падение скорости потока при соударении его со стержнями решетки, поток растекается по поверхности ее равномерно и поступает в канал. При этом съемное сопло изогнутого конца дополнительной трубы защищено от повреждения, что присуще известным устьям дренажных устройств, и тем самым обуславливается снижение эксплуатационных затрат, связанных с очисткой колодца и решетки. В совмещенном устройстве становится возможным осуществить последовательную промывку колодца и решетки при наличии в коллекторе мелких фракций наносов и плавающего мусора в зоне вставки колодца на дно открытого канала, а также повышение надежности работы коллектора.