Результат интеллектуальной деятельности: МЕЛИОРАТИВНАЯ СИСТЕМА

Предлагаемое изобретение относится к области сельского хозяйства и найдет применение при возделывании сельскохозяйственных культур на землях, осушенных закрытым дренажем.

Известна «Система автоматического управления уровнем грунтовых вод», включающая дренажный и подающий каналы, расположенные с двух сторон участка и соединенные между собой регулирующими перфорированными трубопроводами, снабженными системой регулирования подачи воды. В режиме осушения вода из перфорированных трубопроводов отводится в дренажный канал, а в режиме орошения отвод воды в дренажный канал прекращают и производят ее подачу из подводящего канала в дрены, которые используют в качестве подпочвенных увлажнителей (Авт. св. СССР №1606603, МПК E02B 11/00, 15.11.1990 г.).

Недостатком этой системы является необходимость устройства двух каналов и механизма управления подачей воды, что значительно снижает коэффициент использования земли и увеличивает капиталовложения.

Кроме того, содержание запасов воды в подающих каналах в период, предшествующий орошению, в условия осушаемого массива приводит к переувлажнению земель, прилегающих к этим каналам.

Известна «Осушительно-увлажнительная мелиоративная система», включающая магистральный канал, накопитель дренажных вод с автоматизированными регуляторами уровня воды, отводные каналы и осушительно-увлажнительную сеть. При работе этой системы в режиме осушения дренажные воды собирают в магистральных каналах до заданного уровня и при возникновении необходимости используют для орошения участков, расположенных ниже по склону (Патент РФ №2233075, МПК A01G 25/00, 27.07.2004 г.).

Недостатком этой системы является необходимость увеличения параметров каналов-накопителей для сбора достаточного для орошения количества воды, неравномерность увлажнения осушенной территории, а также подтопление участков земли, прилегающих к каналу-накопителю.

Известна мелиоративная система, включающая канал-коллектор, в который выведены закрытые дрены-осушители. Для регулирования уровня грунтовых вод на осушаемой территории коллектор разделен на несколько бьефов с помощью шлюзов-регуляторов (Б.С. Маслов, И.В. Минаев, К.В. Губер. «Справочник по мелиорации», М.: Росагропромиздат, 1989 г, с. 80).

Недостатком этого устройства является необходимость большого количества шлюзов-регуляторов для поддержания в канале одинакового уровня заполнения водой, переувлажнение участков территории, примыкающих к коллектору, за счет фильтрации воды из него, неравномерность увлажнения поля в пределах участков между шлюзами-регуляторами.

Известна осушительная система, включающая дрены, выведенные в коллектор, в устье которого в дренажном колодце расположена накопительная емкость с сифоном, колено которого установлено на отметке, соответствующей критической глубине залегания грунтовых вод. Сифонный водовыпуск обеспечивает автоматический режим поддержания критического уровня грунтовых вод в коллекторе (патент РФ №2076918, МПК⁶ E02B 11/00, 10.04.1994).

К недостаткам этой системы относятся неравномерное увлажнение поля при поддержании критического уровня воды в коллекторе, так как сифонный водовыпуск держит заданный уровень, соответствующий критической глубине залегания грунтовых вод, только на участке коллектора, примыкающем к регулирующему сооружению. На остальной части коллектора уровень заполнения зависит от величины уклона дна коллектора. Постоянное заполнение части сечения коллектора водой приводит к подтоплению и переувлажнению осушенной территории, примыкающей к коллектору.

Устранить указанные недостатки позволяет предлагаемая мелиоративная система, включающая открытый канал-коллектор и выведенные в него закрытые дрены, в которой концевые участки дрен длиной не менее глубины канала-коллектора, выходящие в него, выполнены водонепроницаемыми, к ним с помощью гибких вставок подключены патрубки, длина которых меньше глубины заложения дрены на величину минимальной глубины осушения, при этом патрубки с помощью гибкого троса с механизмом фиксации его длины через систему блоков сопряжены с поплавком, размещенным в канале-коллекторе.

Новый технический результат от применения предложенной мелиоративной системы - повышение равномерности увлажнения мелиорируемого участка и предотвращение подтопления территорий, прилегающих к каналу-коллектору, достигается за счет регулирования интенсивности оттока воды из каждой дрены и поддержания заданного уровня грунтовых вод, что обеспечивается перемещением конца определенной длины патрубка каждой дрены в вертикальной плоскости с помощью поплавка, троса и гибкой вставки, дающей ему такую возможность, и неперфорированного концевого участка каждой дрены.

Сущность предложения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен вид системы в плане, на фиг. 2 - канал-коллектор, вид сверху, на фиг. 3 - концевой участок дрены с устройством регулирования уровня грунтовых вод при работе мелиоративной системы в режиме осушения, на фиг. 4 - концевой участок дрены с устройством для регулирования уровня грунтовых вод при работе мелиоративной системы в режиме поддержания заданного уровня грунтовых вод.

Мелиоративная система расположена на осушаемой территории 1, где проложен магистральный канал водоприемник 2, с ним сопряжены каналы-коллекторы 3, в которые выведены закрытые дрены 4. На устье дрен 4 смонтированы устройства регулирования уровня грунтовых вод 5. Устройство 5 размещено в камере 6 и состоит из водонепроницаемого отрезка 7дренажной трубы, на конце которого смонтирована гибкая вставка 8, соединяющая отрезок трубы 7 с патрубком 9. Длина патрубка 9 соответствует глубине заложения дренажа за вычетом минимальной величины осушаемого слоя почвы. Этот патрубок связан тросом 10 через блоки 11 с поплавком 12. Трос 10 имеет механизм 13 регулирования его длины. Блоки 11 закреплены на отрезке 7 с помощью стоек 14 Водонепроницаемый отрезок 7 дрены 4 имеет более высокую прочность, чем перфорированная дренажная труба, что позволяет использовать его для монтажа элементов устройства 5. Кроме того, в процессе работы мелиоративной системы наличие водонепроницаемого (неперфорированного) участка 7 повышает устойчивость откоса канала-коллектора. При этом при работе системы в режиме отведения воды осушение этого участка территории осуществляется за счет дренирующего действия самого канала-коллектора 3, а при работе системы в режиме поддержания заданного уровня грунтовых вод отрезок 7 исключает опасность переувлажнения откоса канала. В процессе работы мелиоративной системы в режиме активного отведения дренажных вод канал заполняется до уровня 15. При значительном падении запасов влаги в почве в период засухи уровень воды в канале-коллекторе снижается до отметки 16, при этом уровень грунтовых вод поддерживается на отметке 17.

Работа мелиоративной системы осуществляется следующим образом:

Предварительно производят оценку взаимосвязи между уровнем воды 16 в канале-коллекторе в створе каждой дрены и задаваемым уровнем 17 грунтовых вод в зоне осушения данной дрены. Исходя из установленной взаимосвязи, с помощью механизма 13, регулируют и фиксируют длину троса 10, обеспечивая возможность перемещения патрубка 9 в вертикальное положение при уровне воды в канале-коллекторе 3, соответствующем заданному уровню грунтовых вод в зоне осушения дреной. После прекращения весеннего паводка и формирования уровня воды 15 в канале-коллекторе 3 ниже устья дрены 4, поплавки 12 размещают в камерах 6, пропустив трос 10 через блоки 11. По мере оттока воды с осушаемой территории уровень воды в канале-коллекторе 3 будет понижаться. Соответственно поплавок 12 будет опускаться и посредством троса 10 через блоки 11 поднимать патрубок 9 вверх, уменьшая отток воды из дрены 4. Интенсивность оттока воды будет определяться положением выпускного конца патрубка 9 над устьем дрены 4. По мере осушения участка 1, уровень воды в канале будет понижаться и поплавок опускаться, обеспечивая подъем концевой части патрубка 9 и снижение интенсивности оттока дренажной воды. При отсутствии осадков в летний период и высоких температурах воздуха уровень воды в канале-коллекторе 3 опустится до отметки 16, при этом патрубок 9 займет вертикальное положение, что будет предшествовать уровню 17 грунтовых вод, обеспечивающему минимальную величину осушаемого слоя. В этом случае отток грунтовых вод будет происходить только при достижении минимальной глубины осушаемого слоя (0,5-0,6 м).

В случае выпадения обильных осадков ливневого характера одновременно с впитыванием влаги почвой уже после превышения нормы осадков 2 мм начинает формироваться поверхностный сток. При этом скорость формирования поверхностного стока многократно превышает скорость глубинной фильтрации (10-15 см в сутки). Вследствие этого подъем уровня воды в канале-коллекторе 3, всплытие поплавка 12 и опускание концевого участка патрубка 9 происходит до того, как просочившиеся с поверхности участка 1 дренажные воды начнут поступать в дрены 4. Благодаря этому сразу же после выпадения обильных осадков обеспечивается повышение интенсивности отвода нисходящего потока дренажных вод дренами 4, что исключает переувлажнение пахотного слоя почвы. При длительных интенсивных осадках уровень воды в канале-коллекторе 3 продолжает повышаться также за счет поступления воды из дрен, соответственно, происходит всплытие поплавка 12 и последовательное опускание патрубка 9. Это обеспечивает повышение интенсивности оттока воды из дрен 4 и предотвращает переувлажнение корнеобитаемой зоны почвы на участке 1. После прекращения осадков поверхностный сток резко снижается, соответственно уменьшается уровень воды в канале-коллекторе 3. Поплавок 12 опускается, а патрубок 9 поднимается, снижая интенсивность оттока воды из дрен, сохраняя ее для последующего обеспечения посевов влагой.

При выпадении осадков, не образующих поверхностного стока, изменение уровня воды в канале-коллекторе 3 и соответственно регулирование стока дренажных вод происходит за счет увеличения их фильтрации. После завершения вегетационного периода возделываемых сельскохозяйственных культур устройство 5 демонтируют и убирают на хранение, а мелиоративная система продолжает работать в режиме осушения территории до глубины заложения дренажа.

Таким образом, предлагаемая мелиоративная система работает в режиме автоматического регулирования уровня грунтовых вод, обеспечивая повышение равномерности увлажнения мелиорируемого участка и предотвращение подтопления территорий, прилегающих к каналу-коллектору.