Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОСУШЕНИЯ ЗАМКНУТЫХ ПОНИЖЕНИЙ РЕЛЬЕФА

Изобретение относится к строительству и к гидромелиорации и может быть использовано для осушения сельскохозяйственных полей, подземных частей зданий и сооружений, замкнутых впадин и местных понижений.

Известна мелиоративная система, содержащая расположенные параллельными ярусами чередующиеся дрены и коллектор, выполненная дополнительным параллельным ярусом дрен, расположенных ниже ярусов чередующихся дрен и ограничивающих систему (Авторское свидетельство SU 1330257, кл. Ε02В 11/00,1987).

Недостатком данной системы является ее недостаточная эффективность работы в условиях, когда трудно учитывать междренное расстояние каждого яруса, взаимосвязанных между собой. Кроме того, она не учитывает образование большого количества ложбин, к которым предъявляются особые требования к их управлению, и тем самым ускорению дренирующих свойств. При этом для отвода скопившихся в понижении избытков поверхностных вод, работа планового расположения дрен по ярусно недостаточно эффективно учитывает фильтрующие свойства слабопроницаемого пахотного слоя почвы, т.е. заложение дрен поярусно должно определяться в каждом конкретном случае отдельно по глубине почвы. Стоимость строительства дрен поярусно также высока и связана с выемкой и обратной засыпкой грунта, т.е. разная глубина горизонтального дренажа вызывает увеличение объема земляных работ, при этом в низинах вода скапливается в понижении и застаивается в нем более или менее продолжительное время. Такое застаивание воды приводит к ее растворению и необратимому образованию в этой зоне пластинчатого слоя с очень низкой водопроницаемостью. Связано это с тем, что недосточно полно учитывает физико-механические свойства, особенно глинистых грунтов, их набухание и размокаемость (по новой технологии - растворением). Таким образом, она недостаточно полно учитывает литологическое строение грунтов и гидрологические условия при проектировании и строительстве осушительных систем. Кроме того, такая система должна быть экономически обоснована только при большой водосборной площади. При небольшой водосбросной площади, с образованием понижений (ложбин) обычно используют агромелиоративные приемы, например, в виде дренирующих водоприемников.

Известна мелиоративная система, включающая дренирующие элементы, проложенные с чередованием на различной глубине и подключенные к коллекторам отводящей сети, при этом дренирующие элементы, заложенные на меньшей глубине, выполнены в виде ложбин и снабжены в устьях дренирующими водоприемниками, соединенными посредством трубопроводов с коллекторами отводящей сети (Авторское свидетельство SU 1631120, кл. Ε02В 11/00 от 28.02.1991).

Недостатком известной системы является то, что размещение дренирующего водоприемника в слабопроницаемом слое почвы является малоэффективным мероприятием для отвода воды скопившихся в понижении избытков поверхностных вод, так работа дренирующего водоприемника будет определяться свойствами слабопроницаемого слоя почвы. Таким образом, слабая проницаемость дренажной засыпки водоприемника, через который в таких грунтах преимущественно поступает вода с понижений (ложбин), оказывается недостаточно эффективно. Это обусловлено тем, что переток воды из фильтрующего материала водоприемника в отводную трубу ограничен водоприемной площадью, отсюда невозможно увеличить пропускную способность водоприемника из-за отсутствия достичь необходимо осушительного эффекта в случае выхода из строя части объема дренирующего водоприемника, вследствие увеличения подпора со стороны коллектора, так как водопроницаемость стенок коллектора будет зависеть от состава почвогрунтов в зоне устья сбросной трубы и недостаточной гидравлической связи скапливанием в понижении воды. При этом уклон дна ложбин обычно копирует уклон поверхности, а уровень в нем перемещается по направлению уклона в сторону коллектора сбросного отвода.

Задачей изобретения является повышения эффективности способа путем усиления степени дренирования при перетоке воды из ложбин в трубы.

Указанный технический результат достигается тем, что способ осушения замкнутых понижений рельефа, включающий дренирующие элементы, выполненные в виде ложбин, снабженные в устьях дренирующими водоприемниками, соединенными посредством трубопроводов с коллектором, после прокладки открытого коллектора устанавливают зону возможного подпора от коллектора, а дренирующие водоприемники снабжают перфорированными вертикальными трубками в ряд, верхний участок которых размещают выше уровня подпора, причем объем каждой трубки пропорционален длине участка ложбины от устья к истоку.

Кроме того, перфорированные вертикальные трубки в верхней части имеют дополнительные заглушки.

Кроме того, перфорированные отверстия вертикальной трубки с дырчатым фильтром просверлены наклонно вверх в сторону подошвы дренирующего устройства.

Отличительными от прототипа признаками являются:

- в пределах зоны влияния дренирующего водоприемника устанавливают дополнительные вертикальные перфорированные трубки с заглушками с просверленными отверстиями наклонно вверх, в сторону подошвы дренирующего элемента;

- вертикальные перфорированные трубки служат повышенной пропускной способностью, проникшей воды через фильтрующий материал, практически не оказывают застойной зоны по глубине фильтрующего материала, что увеличивает водоприемную способность при большем порядке диаметра трубок, т.е. площади входных отверстий обеспечивают быстрое без застоя проникновение воды в дрены.

В пределах дренирующих элементов площадь водозабора по длине увеличивается в поперечном его створе - створе расположения ряда перфорированных трубок, при этом вода быстро освобождает выемки (ложбин) дренирующих элементов. В свою очередь, это позволяет в короткие сроки постоянно оптимальное снижение воды в ложбинах.

Таким образом, обеспечивается причинно-следственная связь совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения и достигаемого технического результата: регулирование режима освобождения ложбин от воды по замкнутым понижениям рельефа, в частности за счет увеличения перфорированных отверстий вертикальной с дырчатым фильтром, которые просверлены с наклоном в сторону подошвы дренирующих элементов.

Способ схематически представлен на чертежах, где на фиг. 1 изображен план участка осушения; на фиг. 2 - разрез Α-A на фиг. 1.

Способ осушения после строительства состоит из коллектора 1 отводящей сети, дренирующие элементы 2, заложенные на меньшей глубине и выполненные в виде ложбин с зеленой зоной, которые в устье снабжены дренирующим водоприемником 3, соединенные посредством трубопроводов 4 с коллектором 1.

После строительства открытого коллектора 1 определяют границы зоны распространения уровня 5 возможного подпора воды от коллектора 1, например, в период весенних паводков и укладывают трубопровод 4 с уклоном не менее 0,002 с размещением водоприемника 3, также равный уклону трубопровода 4, на который в зоне расположения ожидаемого подпора от коллектора 1 устраивают водоприемник 3 с размещением в нем в ряд полиэтиленовых перфорированных вертикальных трубок 6 с дырчатыми отверстиями и с заглушкой 7, с расположением верха фильтрующей засыпки выше ожидаемого уровня подпора 5 при засыпке фильтрующего материала 8, заполняя пространство между перфорированными трубками 6 с заглушками 7. При этом сами патрубки 6 являются повышенной водоприемной способностью в виде полиэтиленовых трубок с площадью входных отверстий не менее 15 см² на одном метре. Фильтрующая засыпка между трубками 6 может быть выполнена из местных неразмокаемых материалов, например песка, гравия, шлака, синтетических отходов легкой промышленности и др., с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сутки. Таким образом, строительство фильтрационного водоприемника с большей водособирающей площадью и пропускной способностью, с учетом уклона трубы, обеспечивает более равномерный режим освобождения ложбин от воды по замкнутым понижениям рельефа. Таким образом, в общем случае, способ осушения представляет собой вертикальный дренаж замкнутых понижений рельефа с горизонтальным закрытым дренажем.

Способ осушения замкнутых понижений рельефа работает следующим образом.

В период паводков и дождей избытки поверхностных вод скапливаются в ложбинах (в понижении) над водоприемником 3, и основные объемы их поступают вертикально вниз через рабочую зону фильтрации 8 ложбины 2 и далее по высоте фильтрующей прослойки, из которой вода собирается вертикальными в ряд перфорационными трубками 6 и отводится в коллектор 1 посредством трубопровода 4 с уклоном не менее 0,002. Формирование водоприемника 3 из фильтрующего материала 8 и полиэтиленовых трубок 6, установленных в ряд по длине трубопровода 4, определяют фильтрационным расчетом, исходя из баланса притока воды в водоприемник 3 и оттока при известных размерах отверстий в трубках 6, отверстия которой просверлены наклонно в сторону подошвы дренирующего элемента (ложбине) и расстояний между ними. Это позволяет увеличить пропускную способность дренирующего водоприемника 3 в зависимости от фильтрации материала и от глубины заложения трубопровода 4 с уклоном не менее 0,002, соответственно, и дрен (на чертеже не показано), т.е. глубина укладки, уклона, диаметра и конструкции трубок, наклона отверстий. Наличие вертикальных перфорационных трубок 6 с наклонными отверстиями вверх позволяет пропускать по высоте большему объему воды через фильтрующий материал под углом, для осуществления большего притока в дрену в створе ложбины. Кроме того, улучшают условия эксплуатации, так как они своим нижним концом непосредственно через вырезы в стенках трубы соединяются с последней, что не требует специальных соединительных креплений, например переходных муфт, металлических или бетонных коробок, при соединении с горизонтальными трубами, что позволяет увеличить срок службы дренажного водоприемника, отсутствуют утечки между стыками. Кроме того, повышается эффективность действия осушительной системы и в случае выхода из строя части дренажных линий вследствие уменьшения водопроницаемости засыпки дренажного водоприемника в зоне подпора. Проникший воздух вместе с водой в фильтрующий материал не оказывает большого сопротивления при статическом уровне воды в ложбине.

В основном, в таких случаях, служба эксплуатации объекта сосредотачивается на участках осушения ложбинами с дренами, а следовательно, возможен контроль за уровнем наполнения воды в коллекторе и регулирования водного режима осушаемого участка. Наполнение коллектора водой дает возможность создавать напорно-дренажную осушительную систему, возникает вариант для подключения перекачивающей передвижной насосной станции, например в пруды-накопители, далее в оросительную сеть на орошаемый участок в условиях дефицита оросительной воды при одновременном осушении понижений рельефа (на чертеже пруд-накопитель и орошаемый участок не показаны для упрощения схемы осушения).

Таким образом, способ осушения на мелиорируемых объектах предлагаемых дренирующих водоприемников с перфорированными вертикальными патрубками позволит повысить водоприемную способность конструкции, а также ее надежность и долговечность. Кроме того, предлагаемый способ позволяет ускорить процесс сброса воды через толщу почвогрунтов и в целом сократить сроки его осуществления. В итоге достигается гидравлическая связь дренирующего водоприемника с перфорированными трубками и с коллектором, соединенным посредством трубопровода. Такие условия характерны для регионов Подмосковья, Рязани, Мещерского Полесья и других регионов на территории Российской Федерации. Предлагаемый способ осушения в целом может быть использован и в других видах грунтов, где требуется быстрый отвод поверхностной воды, подбирая вертикальные перфорированные трубки, которые просты в монтаже и демонтаже при строительстве.