УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИЗУЧЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕТОДОМ ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА Российский патент 2008 года по МПК G01N33/24 

Описание патента на изобретение RU2339944C1

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для изучения склоновой эрозии, и может быть использовано в почвоведении, мелиорации и гидрологии.

Известен метод источников [1], применяемый при изучении ряда физических процессов и явлений. Сущность метода сводится к следующему: на изучаемый объект воздействуют каким-либо источником, находящимся в определенных точке (точечный источник), линии (линейный источник), плоскости (плоский источник) с заданными параметрами; затем исследуется влияние этих параметров на изучаемый объект.

Нами в качестве точечного источника рассматривается струя жидкости с заданным расходом и скоростью истечения, воздействующая на деформируемую поверхность с известными характеристиками.

Цель изобретения - повышение точности определения направления деформации подстилающей поверхности.

Цель достигается тем, что устройство для моделирования и изучений направления деформации подстилающей поверхности методом точечного источника, содержащее сосуд с жидкостью, выполненный с возможностью изменения расхода сливающейся из сосуда жидкости, устройство снабжено шарнирной насадкой, находящейся в заданной верхней точке лотка и выполненной с возможностью направления потока воды под заданными углами, съемным наклонным лотком с перфорированным дном и шероховатой поверхностью для отделения воды, просочившейся через образцы почвогрунта, причем лоток, расположенный на раме, шарнирно установленной на неподвижной опоре, выполнен с возможностью размещения образцов почвогрунта в разной последовательности и под заданными углами, а на нижней части рамы установлен лоточек и под ним мерная емкость для сбора воды и смытой почвы.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства, на фиг.2 и 3 - вид сверху на лоток 2.

Устройство состоит из рамы 1, съемного наклонного лотка 2 с перфорированным дном 3 и шероховатой поверхностью для отделения воды, просочившейся через образец почвогрунта 4. Подача воды в лоток 2 осуществляется из сосуда Мариотта 5 постоянного напора посредством трубопровода 6 с зажимом Гофмана 7 и насадка 8. Сосуд 5 снабжен подвижной Мариоттовой трубкой 9 для поддержания постоянного напора, трубкой 10 для заполнения сосуда 5 водой, а также шкалой расхода воды 11. На выходной части лотка 2 установлены лоточек 12 и сосуд 13 для сбора воды и смытой почвы.

Устройство функционирует следующим образом. Образцы почвогрунта, взятые из пахотного или же подпахотных горизонтов, в воздушно-сухом состоянии просеиваются через сито с диаметром отверстия 1 мм и укладываются в лоток 2. Схема расположения образцов почвогрунта на лотке может быть различной: А-Б-В, Б-В-А, В-А-Б и т.д. Здесь условно обозначено: А, Б и В - тип почвы, имеющий определенную противоэрозионную стойкость, тем самым, представляющий собой отдельную эквипотенциальную поверхность. После взвешивания лоток (днище 3 перфорировано отверстиями с диаметром 0,5 мм) с образцом почвогрунта помещается в ванну с водой для капиллярного увлажнения в течение 24 ч и затем после повторного взвешивания устанавливается на раму устройства для исследования. С помощью системы постоянного напора устанавливается заданные расход воды Qв, скорость истечения υв, угол наклона β насадка 8 от продольной оси лотка 2. В процессе опыта определяются расход воды Qв, масса mn разрушенной и вынесенной потоком почвы, продолжительность опыта.

Направление деформации образцов почвогрунта определяется путем линейных измерений, а также по фотоснимкам в плане фиг.4-7, снятым через определенное время.

Изучение направления деформации подстилающей поверхности методом точечного источника проводилось в лабораторных условиях. Расположение образцов почвогрунта на лотке было различным: А-Б-В, Б-В-А, В-А-Б и т.д. Здесь условно обозначено: А - песок древнеаллювиальных отложений; Б - агрегаты серой лесной почвы, просеянные на сите 1,0 мм; В - агрегаты чернозема, просеянные на сите 1,0 мм. Образцы почвогрунта, подготовленные для исследования, укладывались в лоток (в плане) под углом β к направлению действия струи воды, а угол наклона насадка 8 был равен нулю, т.е. совпадал с продольной осью лотка 2. В результате было исключено влияние угла наклона α лотка на направление течения струи воды. Результаты исследований приведены в таблице.

Изучение направления деформации почвы на предлагаемом устройстве показало, что направление деформации (угол отклонения γ микрорусла от продольной оси лотка) зависит от скорости истечения υв воды из насадка: при достаточно больших значениях υв, угол отклонения γ микрорусла от продольной оси лотка незначителен, но тем не менее при пересечении микрорусла одной эквипотенциальной поверхности другой наблюдается заметное изменение направления деформации; снижение скорости истечения υв приводит к существенному отклонению микрорусла от продольной оси лотка при пересечении эквипотенциальных поверхностей, а при малых скоростях υв микрорусло пересекает эквипотенциальные поверхности практически под прямым углом.

Использование устройства для моделирования направления деформации подстилающей поверхности позволяет точно определить направление деформации подстилающей поверхности, следовательно, прогнозировать склоновую эрозию и разрабатывать эффективные мероприятия по сокращению склонового стока атмосферных осадков.

Литература

1. Чудновский А.Ф. Физика теплообмена в почве. Л. - М.: ОГИЗ Гостехиздат, 1948, 220 с.

ТаблицаРезультаты лабораторных исследований по изучению направления деформации подстилающей поверхности методом точечного источника№ п/пПродольный угол наклона лотка α, град.Угол укладки образцов почвогрунта в лотке (в плане) к направлению действия струи β град.Расход воды Qв, см3Скорость истечения струи воды из насадка υв, см/сМасса смытой почвы mn, г/сНаправление деформации образца почвогрунта γ, град.118642,8283,4030,0218645,8585,9320,0318646,4647,5313,0418647,07010,407,0518649,09013,95,0613643,4341,535,0713646,0604,630,0813646,5656,621,0913649,0908,35,010136415,815810,44,0117642,4244,327,0127646,0605,210,0137646,8684,37,0147648,9898,15,0157649,5958,52,0

Похожие патенты RU2339944C1

название год авторы номер документа
Устройство для изучения формирования микрорусла на склонах 2017
  • Максимов Иван Иванович
  • Васильев Сергей Анатольевич
  • Михайлов Анатолий Николаевич
  • Михайлов Андрей Николаевич
RU2675602C1
Установка для моделирования эрозионных процессов 1987
  • Максимов Иван Иванович
SU1604256A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ПРОТИВОЭРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ДЛЯ ТАЛОГО ПОЧВОГРУНТА С УЧЕТОМ ИНФИЛЬТРАЦИИ 1991
  • Максимов И.И.
  • Сироткин В.М.
RU2032159C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ЭРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ДЛЯ МЕРЗЛОГО ПОЧВОГРУНТА 2007
  • Максимов Владимир Иванович
  • Максимов Иван Иванович
  • Егоров Виталий Петрович
  • Васильев Сергей Анатольевич
RU2346275C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ ЖИДКОСТИ ТОНКИМ СЛОЕМ ПО ПОВЕРХНОСТИ ОБРЫВА И ПО БАЛЛИСТИЧЕСКОЙ КРИВОЙ 2005
  • Максимов Иван Иванович
  • Максимов Владимир Иванович
RU2287922C1
Способ определения степени эвентуальной смытости почв на ландшафтных катенах склоновых земель 2017
  • Васильев Сергей Анатольевич
  • Максимов Иван Иванович
RU2695437C2
Эрозионный микролоток 1989
  • Владимиров Вадим Хрисанович
SU1667747A1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОТИВОЭРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ПОЧВОГРУНТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1990
  • Максимов И.И.
  • Сироткин В.М.
RU2021647C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ НА ТРЕНИЕ 2005
  • Максимов Иван Иванович
  • Васильев Сергей Анатольевич
  • Максимов Владимир Иванович
RU2292539C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕНЦИАЛА ПРОТИВОЭРОЗИОННОЙ СТОЙКОСТИ ПОЧВОГРУНТА 1991
  • Максимов И.И.
  • Сироткин В.М.
RU2017407C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 339 944 C1

Реферат патента 2008 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ИЗУЧЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕФОРМАЦИИ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕТОДОМ ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для изучения склоновой эрозии. Устройство содержит сосуд Мариотта постоянного напора. С целью повышения точности определения направления деформации подстилающей поверхности, устройство снабжено шарнирной насадкой, находящейся в заданной верхней точке лотка и выполненной с возможностью направления потока воды под заданными углами, съемным наклонным лотком с перфорированным дном и шероховатой поверхностью для отделения воды, просочившейся через образцы почвогрунта. При этом лоток, расположенный на раме, шарнирно установлен на неподвижной опоре и выполнен с возможностью размещения образцов почвогрунта в разной последовательности и под заданными углами, а на нижней части рамы установлен лоточек и под ним мерная емкость для сбора воды и смытой почвы. Устройство позволяет повысить точность определения направления деформации подстилающей поверхности. 1 табл., 7 ил.

Формула изобретения RU 2 339 944 C1

Устройство для моделирования и изучения направления деформации подстилающей поверхности методом точечного источника, содержащее сосуд Мариотта постоянного напора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности определения направления деформации подстилающей поверхности, устройство снабжено шарнирной насадкой, находящейся в заданной верхней точке лотка и выполненной с возможностью направления потока воды под заданными углами, съемным наклонным лотком с перфорированным дном и шероховатой поверхностью для отделения воды, просочившейся через образцы почвогрунта, причем лоток, расположенный на раме, шарнирно установленной на неподвижной опоре, выполнен с возможностью размещения образцов почвогрунта в разной последовательности и под заданными углами, а на нижней части рамы установлен лоточек и под ним мерная емкость для сбора воды и смытой почвы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2008 года RU2339944C1

КУЗНЕЦОВ М.С., ГЛАЗУНОВ Г.П
Эрозия и охрана почв
Изд-во МГУ, 1996, с.157-159
Устройство для исследования процессов водной эрозии материалов 1977
  • Бастраков Геннадий Викторович
SU737805A1
ДОЗИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО В ПРОТОЧНОЙ СРЕДЕ 1993
  • Ершов Игорь Юрьевич
RU2060534C1
RU 2005109631 A, 10.09.2006.

RU 2 339 944 C1

Авторы

Максимов Владимир Иванович

Максимов Иван Иванович

Чернов Владислав Геннадьевич

Васильев Сергей Анатольевич

Даты

2008-11-27Публикация

2007-07-03Подача