Устройство для измерения объема и скорости инфильтрации воды в почву

,аа ЩЩЛЖА ПИСАНИЕ ИЗОЬ ЕТЕНИ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕ У И зяйст може водопкорос щью р ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Джамбульский гидромелиоративностроительный институт(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. М.: Госгеотехиздат, 1956.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОБЪЕМА И СКОРОСТИ ИНФИЛЪТРАЦИИ ВОДЫ В ПОЧВУ(57) Использование; Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к мелиозобретение относится к сельскому хову, в частности к мелиорации почв, и т быть использовано при определении роницаемости почв.Существует определение скорости впи- тывания воды в почву методом затопляемых площадей, где на глубину 5 - 10 см вдавливают металлическую или деревянную раму размером 25 х 25 см высотой 20-25 см и вокруг рамы врезают другую, но большей площади (50 х 50 см), при этом напор воды должен равняться 5 см и расход воды осу; ществляется по внутренней раме, а внешняя выполняет защитную роль.Недостатком определения с ти впитывания воды в почву с помо ам 2рации 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, Из сосуда 1 вода.подается во внутреннюю раму 7, а из сосуда 2 - во внешнюю раму 23. Сток воды из рамы 7 подаегся в водоприемный" сосуд 3. Впитывание воды через внутреФВюн" 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 унстаьйовлен на постоянной отметке во.вйуатренней раме 7, Водоподающий сосуд 1 вйу рейийемйрамы 7 Ю и водоприемный сосуд 3 ймеют поплавки 9, (/1 10, соединенные с помощюййтей через систему блоков с самописцами. 1 ил, (нФвй 4(Л является большая трудоемкость и низкая точность измерения.Наиболее близким к изобретению является прибор Н.С. Нестерова"для определе- Од ния коэффициента-": фильтрации Ь почвогрунтов. На поверхйости земли или на днв шурфа вдавливают двапрямоугопьныв ) рамы (или кольца) высотой 20 см и сторонами 30 х 30 см и 50 х 50 см й одмйошвреамьеннно в обе рамы (кольца) подают воду из сосудов с помощью гибких шлангов путем поплавковых устройств.в них автойЪГтически поддерживают одинаковый уровФГь,а объем воды, поступающей в рамы (колньца), определяют по пьезометрам, которые прикреплены к стенке наружных сосудов,10 15 20 25 30 40 50 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.Цельизобретения - обеспечениеточности 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 для 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 Ч. Для визуального наблюдения пеоемещения 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 о том, что впитывание воды через внутреннюю раму 7 определяется изменениями уровней воды о 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 предлагаемогоустройства, 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. п=сопз 1, Если и взять незначительным, то исключается или, по крайней мере, стабилизируется гидоостатическое давление воды на поверхности почвы, р 9 Ь=сопзт. Водоподающий сосуд 3 служит для подачи воды во внешнюю раму 23, впитывание воды о 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. Крань 1 Кр 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 йоды п 1 и п 2. Для измерения Ь и Ь 2 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 доижковконтактов Д от одного конца реохордов АВ в другой зависимости выходных напряже1751264 10 0 1(1)=0(1)+02(1) ний, снимаемых с измерительных частей АДреохордов АВ и подаваемых на самописцыСП, 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 отвремени 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 сосудах 1, 2, исйользуютсялинейки 19, 20,Суть метода измерения объема и скорости инфильтрации воды в почву заключается в следующем: объем воды 01(1),вытекаемой из водоподающего сосуда 1, равен сумме объемов воды, впитываемой в.почву 0(1) через внутреннюю раму 7 и сливаемой из объема этой рамы 7 в водоприем., ный СОСуд 2 02(1), т.Е. Откуда с учетом 01(1)=Я 1 Ьп 1(1) и 02(1)=Я 2Ьп 2(1) получим 0(1)=01(1)-02(1) или ОЩ=Я 1 ЬЬФ)Яг 12(1),где Я 1, Яг - площади поперечного сечения сосудов 1 и 2;Ь 111(1),Ь Ьг(1) - изменение уровней воды в этих сосудах 1, 2. Так как Я 1 и Яг - постоянные, то объем впитавшейся воды определяется изменениями уровней воды в. сосудах 1 и 2, т.е. зависимостями Йц(1) и Ь М(1).Если оси ординат графиков на лентах самописцев СП градуировать соответственно на Я 1 Ь п(1) и Я 2 Ь п(1), а оси абсцисс - на время (интервалы времени на графиках определяются скоростями перемещения бумаг самописцев СП); то на самописцах СП непосредственно регистрируются зависимости 01(т) и Ог(1). Графически вычитая от зависимости 01(1) зависимость 02(1) мОжнО получить график зависимости объема впитывающейся воды 0(1) в почву. Об изменении скорости впитывания воды в почву можно судить по изменению наклона касательной к кривой 0(т), это можно сделать вручную или на ЭВМ.5 Средняя скорость впитывания воды налюбом интервале времени Ь 1 определяется соотношением где Ь ОЩ - ширина отрезка ординат, соответствующая интервал времейй" Ь 1. Очевидно ЬО(1) равно обью ФОМА впитанной 15 за этот интервал времени, т.е. ЬО(1)=0(1)- -Он(1), где Он(1) и Оф) - объемы воды, впитавшиеся в почву, соответствеййо к началу и концу интервала времдФй ЬсСледует сказать, что й)й ойределейиизасос сороси впитыаия воды в почву, чем меньше интервалы времени Ьл 1, тем точнее будет определяемая зависимость Ч(1). Также отметйм; что еслисечение сосудов 1, 2 взять равйЯми, 1;е. Я 1=Я 2, то 25 существенно упрощаегсяОбработка .кривых.. Предлагаемое устройство надежно ипросто вэксплуатации йудобно в работе.чающейЗ 0 формула изобретения Устройство для измерения объема искорости инфильтрации воды в почву. включающее две рамы, установленные одна в З 5 другой, и два водоподающих Сосуда дляподачи 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 снижениятрудоемкости путем автбматизацййпроцесса регистрации данных; устройство снабжено водоприемным сосудом, соединенным с внутренней рамой гибким шлангом, вход ной конец которого установлен на постоянной.отметке во внутрейней раме, при этом водоподающий сосуд внутренней рамы и водоприемный сосуд имеют поплавки, соединенные нитями, перекийугйми через блоки 50 с противовесами на кбйКах и самописцы,соединенные между собой через электрическую цепь с помощью движков-контактов, которые соединены с исЖчййком"питания.1751264 Составитель С,БайбековТехред М.МоргенталКорректор Т. Палий Редактор Т.Пилипен Заказ 2668 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям и 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Г СССР оизводсгвенно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101