СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОТЕРЬ ВОДЫ НА ФИЛЬТРАЦИЮ ИЗ КАНАЛОВ С ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОЙ ОБЛИЦОВКОЙ Российский патент 2014 года по МПК E02B3/16 E02B13/00 

Изобретение относится к области гидротехники, в частности, к способам определения потерь воды из оросительных каналов.

Известен способ определения потерь воды при свободной фильтрации через грунт (Патент РФ №2111310, C1 E02B 13/00, опубл. 20.05.1998), который заключается в том, что осуществляют проходку выемки до отметки дна канала, заполняют ее водой на заданную глубину, поддерживая постоянный уровень воды, производят измерение слоя сработки уровня, расчет скорости сработки уровня, фиксируют значение установившейся скорости сработки уровня при различных значениях глубины в заданном диапазоне глубины наполнения выемки, устанавливают зависимость сработки уровня и определяют удельные потери воды при свободной фильтрации через грунт для различных значений глубины.

К основным недостаткам способа можно отнести необходимость поддержания постоянного уровня воды, что достаточно сложно выполнить на реальном объекте, а также низкую точность проводимых измерений.

Известен способ контроля водопроницаемости деформационных швов гидротехнических сооружений (Патент РФ №2329354 C1, E02B 3/16, опубл. 20.07.2008), основанный на дефектоскопии опытных образцов швов из различных герметизирующих материалов и деформационных швов из идентичных герметиков в реальных конструкциях сооружений ультразвуковым продольным профилированием.

К основным недостаткам способа можно отнести то, что водопроницаемость (фильтрация) определяется только в местах стыков (швах) противофильтрационной облицовки.

Наиболее близким техническим решением является способ определения потерь на фильтрацию из каналов (Патент РФ №2312182 C1, E02В 3/16, БИ №34 от 10.12.2007). Для определения потерь воды на фильтрацию из канала по периметру опорожненного от воды канала на участке изолированного отсека выполняют пазы на всю толщину облицовки, свободно, без натяжения укладывают в подготовленные пазы полотнища из бутилкаучуковой или капроновой прорезиненной ткани для перекрытия канала на участке изолированного отсека и заделывают пазы цементным раствором. Через верх полотнищ в устроенные анкера-отверстия пропускают монтажные тросы, натяжением которых в перерывах между поливами при заполненном водой канале создают мягкие водонепроницаемые перегородки. Для фиксирования монтажных тросов в натянутом положении используют анкерные опоры, установленные на бермах канала. В изолированном отсеке устанавливают мерные рейки и прибор для учета испарения воды с водной поверхности канала, заполняют отсек водой и длительно его промачивают.

К основным недостаткам способа можно отнести недостаточную точность измерения уровня воды по водомерной рейке с вероятной ошибкой ±5÷10% и слоя испарения воды по прибору для учета испарения с вероятной ошибкой ±10%. Кроме того, на точность измерения будет влиять возможность волнения в изолированном отсеке под действием ветра и выпадение атмосферных осадков за период наблюдений. Суммарно общая погрешность определения потерь на фильтрацию может достигать 15÷20%. Ввиду большой погрешности данный способ не применим в каналах с противофильтрационными облицовками.

Сущность изобретения заключается в разработке высокоточного способа определения потерь воды на фильтрацию из каналов с противофильтрационной облицовкой, включающей экран из полимерных материалов, например геомембраны из полиэтилена высокого или низкого давления или его отходов.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности измерения потерь воды на фильтрацию из каналов с противофильтрационными облицовками за счет повышения точности измерений и исключения влияния дополнительных атмосферных факторов (ветра, испарения и осадков).

Технический результат достигается за счет применения предлагаемого способа, заключающегося в устройстве в канале изолированного отсека с водой, образованного двумя водонепроницаемыми перемычками, при этом между водонепроницаемыми перемычками натянут светонепроницаемый тент, исключающий попадание в отсек атмосферных осадков, волновые воздействия и испарение с водной поверхности. Потери воды на фильтрацию определяются в зависимости от падения уровня воды в отсеке.

Способ определения потерь воды на фильтрацию из каналов с противофильтрационной облицовкой заключается в устройстве в канале изолированного отсека, состоящего из двух полимерных водонепроницаемых перемычек из бесшовной полимерной ткани «Unisol» (http://www.texclub.ru), изготавливаемой по ТУ В.2.7.-21.1-34989706-001:2007 "Материал целлюлозный волокнистый "Юнизол" ("Unisol")", толщиной 0,41÷0,78 мм, которые на время определения фильтрационных потерь заделывают в пазы, шириной 10 см и глубиной 5 см, устроенные на дне канала с растоянием L=30÷50 м. Далее производят гидроизоляцию мест стыка строительным силиконом (например, «Weicon Silicone» no DIN 50021/53167 «Corrodibility class»). Поддержание полимерных водонепроницаемых перемычек в устойчивом положении осуществляется при помощи металлополимерного троса (ТУ 1259-002-25435667-2005 «Трос металлополимерный. Технические условия»), продетого в монтажные отверстия в верхней части перемычки и закрепленного к береговым анкерам (например, из стали марки ст.З по ГОСТ 24379.1-80 «Болты фундаментные. Анкерные»). Для максимального уменьшения при замерах, потерь на испарение, ветрового волнения и поступления в изолированный отсек атмосферных осадков, поверху между водонепроницаемыми перемычками натянут тент из светонепроницаемой полимерной пленки (ГОСТ 16337-77 «Полиэтилен высокого давления низкой плотности»), в которую заранее впаивают поперечные тросы, тросы присоединяют при помощи петель к береговым анкерам. Для повышения точности измерения уровня воды в изолированном отсеке используются специальные карманы, устроенные с внешней стороны отсека, сообщающиеся с изолированным отсеком с помощью трех рядов отверстий, выполненных в верхней, средней и нижней частях перемычки, при этом полотнище кармана в верхней его части имеет монтажные петли, через которые оно закрепляется к верхней кромке полимерной водонепроницаемой перемычки тросом. Для измерения уровня воды каждый карман оборудуется переносным игольчатым уровнемером (шпитценмасштабом) с ценой деления шкалы нониуса 0,1 мм, который закрепляется на металлической стойке, установленной в верхней части откоса выше измеряемого уровня воды.

При просачивании воды через облицовку канала уровень воды в изолированном отсеке и соответственно в карманах с внешней стороны изолированного отсека падает на величину Δh за время t. По падению уровня определяют удельный фильтрационный расход и осредненный коэффициент фильтрации облицовки по формулам

$$q_{Ф}=\frac{Q_{Ф}}{L}=\alpha \frac{\Delta h}{t}\left(b+2_{ср}\sqrt{1+m^2}\right)$$ ;

$$k_{обл}^{/}=\beta \frac{\Delta h{\delta }_{обл}}{t\left(h_{ср}+{\delta }_{обл}\right)L\text{'}}$$

где q_Ф - удельный фильтрационный расход, л/(сут·м);

Q_Ф - суммарный фильтрационный расход из изолированного отсека длиной L, л/сут;

L - длина изолированного отсека, м;

α - коэффициент соответствия размерностей, α=8,64·10⁴ (л·с)/(сут·мм·м²);

Δh - падение уровня в кармане, мм;

t - время, в течение которого происходит падение уровня воды на величину Δh, с;

b - ширина канала по дну, м;

h_ср - средняя глубина воды в изолированном отсеке, м h_ср=(h₁+h₂)/2;

h₁, h₂ - начальная и конечная глубина воды в отсеке за время наблюдений t, м;

m - коэффициент заложения откосов;

$$k_{обл}^{/}$$ - осредненный коэффициент фильтрации противофильтрационной облицовки, включающей экран из полимерных материалов, например геомембрану из полиэтилена или его отходов, см/с;

δ_обл - толщина облицовки, м;

β - коэффициент соответствия размерностей, α=8,64·10^-5 (см·с·м)/(с·мм).

Монтаж конструкции производится в следующей последовательности:

средствами ручной механизации устраивают пазы в дне и откосах канала, на дамбах канала вручную монтируют анкерные опоры, производят закладку двух полимерных водонепроницаемых перемычек в пазы с последующей их гидроизоляцией. Металлополимерный трос продевают в монтажные отверстия и закрепляют на анкерных опорах внатяжку, таким образом, две полимерные водонепроницаемые перемычки принимают устойчивое криволинейное положение. Перемычки при малой ширине канала (менее 7-10 метров) допускается устраивать при помощи ручной лебедки (ЛР-1 или УТМ-0,8), при ширине канала более 10 метров монтаж ведут малым бульдозером (ЭО-2621) или трактором малой мощности (например, ХТ3-3510). Между водонепроницаемыми перемычками вручную натягивают тент из светонепроницаемой полимерной пленки и закрепляют к анкерным опорам. Далее в верхней части откоса осуществляют установку металлических стоек, к которым закрепляют игольчатые уровнемеры.

Изобретение поясняется иллюстрированным материалом.

На фиг.1 - изолированный отсек для определения фильтрационных потерь (план); на фиг.2 - продольный разрез отсека по линии А-А; на фиг.3 - Продольный разрез отсека по линии Б-Б.

Способ определения потерь воды на фильтрацию из каналов с противофильтрационной облицовкой заключается в устройстве изолированного отсека 1, состоящего из двух полимерных водонепроницаемых перемычек 2, закрепленных в пазах 3 облицовки, включающей экран из полимерных материалов 4, с последующей их гидроизоляцией 5. Водонепроницаемые перемычки закреплены к анкерным опорам 8 металлополимерным тросом 7 через отверстия 6. Поверху между водонепроницаемыми перемычками 2 натянут тент 9 из светонепроницаемой полимерной пленки, снабженный тросами 10. С внешней стороны каждой водонепроницаемой перемычки 2 в заводских условиях выполнены карманы 11 из полимерного материала, которые сообщаются с изолированным отсеком 1 с помощью трех рядов отверстий 12. Полотнище кармана 11 в верхней его части имеет монтажные петли 13, через которые оно закрепляется с перемычкой 2 тросом 14 к верхней его кромке в отверстиях 6. Для измерения уровня воды каждый карман оборудуется переносным игольчатым уровнемером (шпитценмасштабом) 15 с ценой деления шкалы нониуса 0,1 мм, который закрепляется на металлической стойке 16, установленной в верхней части откоса выше измеряемого уровня воды.

Применение предлагаемого способа определения потерь на фильтрацию из каналов позволит повысить точность измерений за счет уменьшения ошибки измерения до ±1÷3%. Такое значительное повышение точности обеспечивается в результате замера уровня воды с помощью игольчатого уровнемера с точность отсчета по шкале нониуса 0,1, а также за счет исключения влияния волновых воздействий, испарения и атмосферных осадков при проведении измерений.

Изобретение относится к области гидротехники, в частности, к способам определения потерь воды из оросительных каналов. Способ заключается в устройстве в канале изолированного отсека, состоящего из двух полимерных водонепроницаемых перемычек, которые на время определения фильтрационных потерь заделывают в пазы на дне канала на расстоянии 30÷50 м, с последующей гидроизоляцией мест стыка. Поддержание полимерных водонепроницаемых перемычек в устойчивом положении осуществляется при помощи металлополимерного троса, продетого в монтажные отверстия в верхней части перемычек и закрепленного к береговым анкерам. Для уменьшения влияния при проведении замеров внешних факторов, поверху между водонепроницаемыми перемычками натянут тент из светонепроницаемой полимерной пленки. Измерение уровня воды в отсеке осуществляют в специальных карманах, прикрепленных с внешней стороны к перемычкам и сообщающихся с изолированным отсеком с помощью трех рядов отверстий в верхней, средней и нижней частях. Для измерения уровня воды каждый карман оборудуется переносным игольчатым уровнемером (шпитценмасштабом) с ценой деления шкалы нониуса 0,1 мм, который закрепляется на металлической стойке, установленной в верхней части откоса выше измеряемого уровня воды. Повышается точность измерения потерь воды на фильтрацию из каналов с противофильтрационными облицовками. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ определения потерь воды на фильтрацию из каналов с противофильтрационной облицовкой, включающий установку двух полимерных водонепроницаемых перемычек, которые на время определения фильтрационных потерь заделывают в пазы на дне канала, с последующей гидроизоляцией мест стыка, соединенных с береговыми анкерами для обеспечения устойчивости, заполнение отсека водой и замеры объема потерь воды на фильтрацию и расчетное определение фильтрационного расхода, отличающийся тем, что поверху между полимерными водонепроницаемыми перемычками натянут тент из светонепроницаемой полимерной пленки для исключения при замерах потерь на испарение, ветрового волнения в отсеке и попадания атмосферных осадков непосредственно в отсек, при этом наблюдения за уровнем воды в отсеке осуществляют в специальных карманах, прикрепленных с внешней стороны к перемычкам и сообщающихся с изолированным отсеком с помощью трех рядов отверстий в верхней, средней и нижней частях, оборудованных переносным игольчатым уровнемером с точностью отсчета по шкале нониуса 0,1 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что тент из светонепроницаемой полимерной пленки снабжен впаянными поперечными тросами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полотнище кармана в верхней его части имеет монтажные петли, через которые оно закрепляется к верхней кромке полимерной водонепроницаемой перемычки тросом.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что потери воды на фильтрацию рассчитывают по удельному фильтрационному расходу и осредненному коэффициенту фильтрации противофильтрационной облицовки по следующим зависимостям:
;
,
где q_Ф - удельный фильтрационный расход, л/(сут·м);
Q_Ф - суммарный фильтрационный расход из изолированного отсека длиной L, л/сут;
L - длина изолированного отсека, м;
α - коэффициент соответствия размерностей, α=8,64·10⁴ (л·с)/(сут·мм·м²);
Δh - падение уровня воды в отсеке, мм;
t - время, в течение которого происходит падение уровня воды на величину Δh, с;
b - ширина канала по дну, м;
h_ср - средняя глубина воды в изолированном отсеке, м h_сp=(h₁+h₂)/2;
h₁, h₂ - начальная и конечная глубина воды в отсеке за время наблюдений t, м;
m - коэффициент заложения откосов;
- осредненный коэффициент фильтрации противофильтрационной облицовки, включающей экран из полимерных материалов, например геомембрану из полиэтилена или его отходов, см/с;
δ_обл - толщина облицовки, м;
β - коэффициент соответствия размерностей, α=8,64·10^-5 (см·с·м)/(с·мм).