Результат интеллектуальной деятельности: ОСУШИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА

Изобретение относится к гидротехнической мелиорации и может найти применение как при орошении, так и осушении сельскохозяйственных угодий.

Известен регулятор уровня грунтовых вод, содержащий установленный на оголовке дрены, размещенный в колодце запорный орган с поплавковым приводом, он снабжен трубчатым фильтром и расположенной в колодце камерой, а привод запорного органа выполнен в виде двух шарнирно связанных с возможностью независимого перемещения поплавков, один из которых размещен в камере, сообщенной через трубчатый фильтр с грунтовыми водами выше регулятора (Авторское свидетельство SU №763519, кл. E02B 11/00, 1980).

Однако в известном регуляторе наличие датчика трубчатого фильтра может приводить к заохриванию и исключению попадания воды через него внутрь трубки и не может работать по длине регулирования дренажных вод в зависимости от колебания уровня воды в дренажной системе. Кроме того, при определенной отметке расположения поплавка происходит сброс воды из системы независимо от гидрологического режима орошаемой территории, что приводит к повышенному поступлению минерализованных дренажных вод в водоисточники и переосушению корнеобитаемого слоя почвы, и относительно низкая эффективность очистки дрен от наносов. Кроме того, конструкция подвижного цилиндра с тарельчатым затвором, соединенных между собой с возможностью перемещения относительно друг друга в сварном корпусе, сложна в эксплуатации и приводит к необходимости создания значительных усилий для преодоления гидростатического давления в сварном корпусе, действующего на всю площадь затвора при его открытии. Эти усилия снижают безотказность срабатывания устройства, а следовательно, и надежность его эксплуатации. На вертикальном штоке из-за трения стойки отсутствует возможность управления системой для полного уравновешивания рычажного устройства в двух взаимно противоположных направлениях, что влечет за собой случайность выбора его положения.

Наиболее близкой к изобретению является осушительная система, включающая дрены, коллектор, герметичную накопительную емкость с воздушным сифоном, расположенную в устье дрены (Авторское свидетельство SU №1523632, кл. E02B 11/00, 1989).

Недостатком этой системы является сброс воды из системы независимо от гидрологического режима осушаемой территории, что приводит к повышенному поступлению минерализованных дренажных вод в водоисточники и переосушению корнеобитаемого слоя почвы. Кроме того, оно не обеспечивает потребности растений в воде и воздухе в различные периоды вегетации.

Задачей данного решения является уменьшение опасности загрязнения природных вод и экономия водных ресурсов, а также создание оптимального режима увлажнения и аэрации почвы.

Технический результат достигается тем, что осушительная система, включающая дрены и коллектор, в устье которого в дренажном колодце расположена накопительная емкость, накопительная емкость сопряжена с отводящим коллектором через колодец, снабженный устройством для сброса воды, выполненным в виде сифона, нисходящая ветвь которого выведена на уровень оголовка отводящего коллектора, при этом колено сифона установлено на отметке, соответствующей размещению поплавка поплавкового привода с клапаном, а поплавок размещается на соответствующей критической глубине залегания грунтовых вод для почвенно-климатических и гидрологических условий района, в котором расположена осушительная система, при этом в стенке емкости выполнено отверстие, соединенное посредством трубопровода с дренирующими водоприемниками-накопителями.

Кроме того, водоприемники-накопители соединены с отверстиями секционных участков подводящего коллектора в местах расположения дрен, причем при установке фильтрующих водоприемников-накопителей используют засыпку из непромокаемых материалов, в частности, песка, гравия, шлака или синтетических отходов легкой промышленности.

Предлагаемая осушительная система направлена на устранение указанных недостатков за счет конструкции расположения поплавка поплавкового привода с клапаном, соответственно, и расположения колена сифона на соответствующем критическому положению уровне грунтовых вод, который позволяет поддерживать уровень грунтовых вод, для обеспечения срабатывание системы только при превышении критического уровня грунтовых вод на осушаемой территории и отвод именно избыточной влаги, вызывающей переувлажнение и засоление почвы, что позволяет значительно снизить сбросы, а следовательно, и минерализацию дренажных вод в водоисточники и уменьшить опасность их загрязнения.

Система позволяет полностью автоматизировать процесс поддержания уровня грунтовых вод на отметке, соответствующей критической, обеспечивает поступление некоторого количества воды из грунтовых вод в корнеобитаемый слой почвы, что увеличивает резерв влаги для урожая и дает возможность несколько снизить поливные нормы, что обеспечивает экономию водных ресурсов. Кроме того, обеспечить необходимый режим увлажнения и аэрации почвы в результате создания оптимального уровня грунтовых вод в различные фазы вегетации растений, снизить эксплуатационные затраты путем исключения затрат ручного труда на осушаемой территории.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения и прототипа показывает, что в заявляемой совокупности признаков часть существенных признаков является новой, следовательно, заявляемое решение соответствует критерию «новизна».

На чертеже изображена осушительная система, разрез по оси коллектора.

Осушительная система включает дрены 1, подводящий коллектор 2 и отводящий коллектор 3, между которыми размещена накопительная емкость 4 с сифоном 5, нисходящая ветвь 6 которого выведена в дренажный колодец 7 на уровень отводящего коллектора 3. Поплавок 8 с горизонтальной пластиной 9, подвешенный на удерживающей гибкой тяге 10 поплавкового привода с клапаном 11, размещен, соответственно, на уровне колена сифона 5. В стенке 12 емкости 4 сделано отверстие 13 для впускной трубы 14, посредством которой она соединена с фильтрующими водоприемниками-накопителями 15, в которые фильтруется грунтовая вода из отверстий 16 между секциями подводящего коллектора 2 в период отвода грунтовых вод через слой непромокаемых материалов 17, в частности песка, гравия, шлака или синтетических отходов легкой промышленности. Дно емкости 4 и дно колодца 7 выполнены в закругленной форме.

Осушительная система работает следующим образом.

При уровне грунтовых вод выше нормы вода, поступающая из почвы в дрены 1, движется к коллектору 2 и далее через отверстия в секциях коллектора 2 доходит до фильтрующих водоприемников-накопителей 15, и профильтровавшийся через слой из непромокаемых материалов 17 (например, песка) в последних, расположенных ниже коллектора 2, вода поступает в трубопровод 14 и затем через отверстие 13 в емкость 4.

С увеличением наполнения воды в емкости 4 до расчетного уровня расположения поплавка 7, установленного на отметке, соответственно, колена сифона 5, клапан 11 поднимается и впускает весь поток воды из подводящего коллектора 2 в емкость 4. Уровень воды в ней резко возрастает, достигая критического, обеспечивает тем самым работу сифона 5 полным сечением на сброс воды из емкости 4 в колодец 7. В результате этого, при наличии закругленного дна в колодце 7, сброс воды вместе с взвешенными наносами будет постоянно промывать наносы в коллектор 3, что позволяет обеспечить надежность работы системы. После сброса воды в емкости 4 происходит опускание поплавка 8 вниз до первоначального его положения. В результате снижения уровня в емкости 4 и поплавка 8 с пластиной 9, клапан 11 автоматически закроет оголовок коллектора 2. Таким образом, при критической глубине залегания грунтовых вод понимается такое его положение, при котором не происходит засоление почвогрунтов в зоне аэрации и обеспечивается поступление некоторого количества грунтовых вод в корнеобитаемую зону (см. Харченко С.И. Гидрология орошаемых земель, Л.Г., 1975, с.169: Маслов Б.С., Минаев И.В., Губер К.В. Справочник по мелиорации. М. Росагропромиздат, 1989, с.14).

Осушительная система позволяет полностью автоматизировать процесс сброса дренажных вод при эксплуатации мелиоративных систем и позволяет снизить поступление минерализованных коллекторно-дренажных вод в водоисточники, что улучшит экологическую обстановку, и использовать некоторую часть грунтовых вод для увеличения влагообеспеченности сельскохозяйственных культур, что дает несколько снизить расход поливной воды, т.е. обеспечить необходимый режим увлажнения и аэрации почвы в результате создания оптимальных периодов в различной фазе вегетации растений, снизить эксплуатационные затраты путем исключения затрат ручного труда при проведении сброса дренажных вод и экономии поливной воды, а также позволит поддерживать правильный баланс влажности в почве. Кроме того, это позволяет произвести очистку от взвешенных наносов дренирующего колодца, что повышает надежность его работы во взаимной связи с сифоном, так как в конце нисходящей ветви 6 сбросной поток струей размывает наносы при наличии закругленного дна в сторону отводящего коллектора 3. Таким образом, строительство дренажных осушительных систем по предлагаемому изобретению позволит достичь необходимого технического результата вследствие взаимной гидравлической связи емкости с сифоном, с поплавком поплавкового привода с клапаном, и отверстия в стенке емкости, соответственно, соединенного с трубопроводом, который связан с фильтрующими водоприемниками-накопителями, когда водопроницаемость их засыпки достаточно обеспечена.