СПОСОБ ПРОМЫВКИ ЗАСОЛЕННЫХ ЗЕМЕЛЬ Российский патент 2015 года по МПК E02B11/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к мелиорации засоленных земель и может быть использовано для очистки от отложения солей в дренах-распределителях.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известен способ промывки засоленных земель, включающий подачу воды на поверхность почвы во вневегетационный период в два этапа, подачу воды на поверхность осуществляют до вытеснения солей из корнеобитаемого слоя с последующим вытеснением солей в нижележащие слои путем внутрипочвенной подачи воды в вегетационный период (Авторское свидетельство SU №881190, кл. Ε02В 13/00; А01G 25/00, от 15.11.1981).

Недостатком известного способа является опасность вторичного засоления при прекращении подпочвенных поливов. Кроме того, этот способ требует больших затрат и средств для осуществления частой регулярной промывки солей, которые могут отлагаться в дренажных трубах после окончания промывки слоя почвы, и для подготовки этих же труб для подачи воды в увлажнительную сеть. При накоплении солей на стенках в трубах образуется их закупорка, соответственно, поперечное проходное сечение труб уменьшается, уменьшается пропускная способность, требуются большие напоры воды.

Известна осушительно-увлажнительная система, состоящая из ярусно расположенных дрен-осушителей и дрен-увлажнителей, соединенных с коллектором и насосной станцией, дрены-осушители расположены непосредственно над дренами-увлажнителями и отделены от них водонепроницаемыми экранами (Авторское свидетельство SU №697629, кл. Ε02В 11/00, от 15.11.1979).

Недостатками известной системы являются низкая степень дренирования при промывке засоленных земель и малая производительность из-за промывки только напорной водой для выноса соли ниже промываемого слоя. Кроме того, избыточные соли с промывочной водой не могут отводиться по длине трубы, так как они сами по себе являются дырчатыми.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является осушительно-увлажнительная система, включающая верхний ярус дрен-увлажнителей, объединенных трубопроводом-собирателем, и нижний ярус дрен-осушителей, система снабжена дренами-распределителями, размещенными между ярусами дрен параллельно дренам-увлажнителям и подключенными к трубопроводу собирателю (Авторское свидетельство SU №1161645, кл. Ε02В 11/00 от 15.06.1985).

Недостатком известной системы является снижение эффективности процесса очистки дрен-распределителей от отложившихся солей по всей дине труб за счет недостаточного расхода и напора воды от источника ее подачи и отсутствия активного разрушения плотного слежавшегося осадка, что уменьшает сечение дрены и снижает надежность процесса очистки дрен-распределителей. Кроме того, малая производительность из-за промывки только одной водой, объем и напор которой недостаточен для получения больших скоростей для существующих уклонов дрен.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является ускорение процесса очистки при промывке и увеличение срока службы дренажа путем воздействия водно-воздушной смеси на отложения на протяжении всего периода эксплуатации.

Указанная задача решается следующим образом.

В известном способе промывки засоленных земель, включающем верхний ярус дрен-увлажнителей, объединенных трубопроводом-собирателем, нижний ярус дрен-осушителей, дрены-распределители, размещенные между ярусами дрен параллельно дренам-увлажнителям и подключенных к трубопроводу-собирателю, коллектор с обратным клапаном, дрены-распределители имеют дополнительные смотровые колодцы, в которые введены вертикальные напорные трубы для подачи воды и одновременно сжатого воздуха после прекращения рассоления верхнего слоя почвы с последующей промывкой дрен-распределителей, при этом напорную трубу снабжают эжектором, активное сопло которого подсоединено к камере смешения, ориентированной выходным участком вдоль потока воды, а вторая камера смешения выполнена диффузором, один конец которой соединен с первой камерой смешения, второй - с дреной-распределителем соединен под углом к ней в сторону коллектора, причем к эжектору с первой камерой смешения подсоединена воздушная трубка, обратные клапана установлены на конце трубопровода подачи воды и на конце трубки подачи сжатого воздуха, последняя, которая сообщена с источником сжатого воздуха. Отличительными признаками являются:

- дрены-распределители дополнительно снабжены смотровыми колодцами, в которых устанавливают вертикальную напорную трубу для подачи воды и одновременно воздушную трубку;

- подают воду под напором в вертикальную трубу и одновременно подают воздух под давлением, которые смешиваются в камере смешения;

- нижний конец напорной трубы снабжают эжектором, активное сопло которого соединено с камерой смешения, к которой подсоединяют воздушную трубку;

- вторая камера смешения выполнена диффузором и соединена под углом с дреной-распределителем;

- обратные клапана установлены на концах напорного трубопровода и воздушной трубки.

По мере рассоления верхнего слоя почвы, прекращения стока воды в дренах-увлажнителях с поверхности, прекращения забора воды в дрены-распределители от источника водозабора подачу воды возобновляют под напором через вертикальную трубу, одновременно подают сжатый воздух (например, от компрессора) через воздушную трубку, размещенные в дополнительном смотровом колодце и соединенные камерой смешения, одна из которых под углом присоединена к дрене-распределителю, что позволяет производить промывку соли, отложившейся на стенках и по длине дрены, создают в ней водно-воздушную-солевую смесь под давлением, размывая по всей длине и поперечного сечения дрены, и далее водно-воздушная-солевая смесь после этого поступает в коллектор, очищая дрену-распределитель от отложившихся солей. Заданный интервал промывки задается по условиям эксплуатации.

Таким образом, обеспечивается причинно-следственная связь совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения и достигаемого технического результата: регулирование промывки дрен-распределителей, в частности, за счет увеличения давления водно-воздушной смеси на стенки по длине дрен-распределителей, предотвращая отложения скопившихся солей, поступающих из дрен-увлажнителей, и расходование воды идет только через напорную трубу. В случаях возникновения большой разницы между давлением на выходе воды из напорной трубы и давлением воздуха в трубке, сопряженных камерой смешения, автоматически закрывается один из обратных клапанов на них. Такое устройство в работе обратных клапанов в зоне эжектора позволяет управлять подачей под напором воды и высокого давления воздуха на участке их подсоединения первой камеры смешения, далее переход смеси во вторую камеру смешения в виде диффузора, подсоединенную под углом к дрене-распределителю.

Следует отметить, что вертикальная напорная труба и воздушная трубка с обратными клапанами чрезвычайно просты по конструкции и надежны в эксплуатации.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 изображен способ промывки засоленных земель, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 (компоновочная схема узла смотрового колодца); на фиг. 3 - узел соединения камеры смешения в виде диффузора с дреной-распределителем.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Способ промывки засоленных земель содержит источник 1 (водохранилище), распределитель 2, водовыпуск 3, ярус дрен-увлажнителей 4, трубопровод-собиратель 5, дрены-распределители 6, ярус дрен-осушителей 7 и коллектор 8.

Дрены-распределители 5 дополнительно снабжены установкой смотровых колодцев 9 по всей длине. Смотровой колодец 9 включает цилиндрический корпус 10, снабженный крышкой 11, входящую напорную трубу 12, по которой подводится вода из источника 13 под большим напором с эжектором, включающим активное сопло 14, две камеры смешения 15 и 16. Вторая камера смешения 16 выполнена в виде диффузора и имеет входной суженый участок 17 (горловина). Выходной конец камеры 16 смешения соединен под углом на участке к дрене-распределителю 6. Эжектор дополнительно включает воздухоподающую трубку 18, направленную в сторону первой камеры 15 смешения. Верхняя часть трубки 18 сообщается с источником сжатого воздуха 19 через двухпозиционный кран 20, например, с компрессором. Дрены-распределители 6 и присоединяемые к ним напорная труба 12 и воздухоподающая трубка 18 через камеры 15 и 16 смешения сообщаются с помощью двух обратных клапанов 21 и 22. Для впуска и отключения воды в трубу 23 установлена задвижка 24.

Действие способа промывки засоленных земель заключается в следующем.

В период, когда соли отводятся системой дрен-увлажнителей 4, дрен-осушителей 7 и с помощью трубопровода-собирателя 5 поступают в дрены-распределители 6, часть взвешенных частиц солей отводится в коллектор 8. После того как сток воды прекращается, а также прекращается подача воды через водовыпуск 3, открывают задвижку 24 на трубопроводе 23 и вода под напором из источника 13 через трубу 12, сопло 14 подводится в камеру смешения 15. Одновременно открывают двухпозиционный кран 20 воздухоподающей трубки 18, которая сообщается с источником сжатого воздуха. Далее вода под напором проходит через сопло 14, обратный клапан 21 открывается, сопло создает эжектирующее действие на сжатый воздух, поступающий из трубки 18 при открытом обратном клапане 22 в камере смешения 15. Сопло 14 создает разряжение в камере 15 смешения и происходит также всасывание сжатого воздуха, причем рабочий поток часть своей энергии отдает воздуху, поступившему из трубки 18.

Благодаря большому давлению воды, одновременно с добавлением сжатого воздуха происходит их смешивание в камере 15 и далее в камере 16 в виде диффузора, в которой увеличивается статический напор, используется живая сила потока вместе с воздухом. Нижний конец камеры смешения 16 вмонтирован под углом к дрене-распределителю 6. Таким образом, вода под большим напором подается по трубе 12 к соплу 14, из которого, вылетая с большой скоростью, поступает в камеру 15 смешения, где давление значительно уменьшается и становится меньше атмосферного. Тогда сжатый воздух подается по трубке 18 и засасывается в камеру смешения 15, и происходит перемешивание потоков воды и воздуха. Согласно уравнению Бернулли, сумма удельной потенциальной энергии (статического напора) постоянна и равна напору, т.е. Η=p/(pg)+V²/(2g)=const. Вследствие большого увеличения скорости V в сопле при постоянном напоре Η давление «p», как видно из указанного уравнения, в камере смешения 15 значительно уменьшается и становится меньше атмосферного. Поэтому сжатый воздух по трубке 18 поступает и засасывается в камеру смешения 15, где происходит перемешивание потоков воды и воздуха, причем рабочий поток часть своей энергии отдает воздуху, поступившему из трубки 18. Из камеры смешения 15 общий поток через суженную часть входного участка (горловину) 17 направляется во вторую камеру смешения 16 в виде диффузора, концевой участок которой под углом соединен с дреной-распределителем 6, при этом статический напор значительно увеличивается, используемый для перемещения водно-воздушного-солевого потока в дрене-распределителе 6. Основными частями такого устройства являются: активное сопло, камеры смешения, одна из которых выполнена в виде диффузора, переходной суженный участок между камерами 15 и 16. Поступившая вода с воздухом заполняет дрену-распределитель 5 и позволяет проникать большему объему воздуха в дрену под углом. За счет впуска сжатого воздуха с жидкостью статический напор в дрене 6 повышается, скорость движения воды увеличивается, вследствие чего все оставшиеся соли и другие соединения на стенках и дне дрен-распределителей 6, при скоростях движения воды в пределах 0,4-0,5 м/с, переходят во взвешенное состояние и смываются потоком воды, смешанного с воздухом в закрытых дренах-распределителях 6, по которым транспортируются в коллектор 8 и далее в сбросную сеть, т.е. создается достаточно активный водно-воздушный-солевой поток со статическим напором и более скоростной в движении в дрене-распределителе 6, независимо от принятого уклона. Промывку дрен-распределителей производят как с одной позиции, так и возможно с новой позицией, или одновременно с нескольких позиций, через дополнительные смотровые колодцы 9 по длине дрен-распределителей 6. Кроме того, система установки смотровых колодцев составлена из отдельных элементов узла соединения, что делает их работу мобильной по трассе дрены-распределителя 6 в случае перемещения на новую позицию.

Предлагаемый способ позволяет без больших затрат труда и средств осуществлять регулярную промывку дрен-распределителей несколько раз в году на больших площадях сразу же после рассоления верхнего слоя почвы стоком воды через дрены-увлажнители. Необходимо отметить, что после промывки корнеобитаемого слоя дрены 4 система также может быть использована как для внутрипочвенного орошения, однако в этом случае отключается подача напорной воды за счет закрытия задвижки 24 на трубе 23 и закрытия крана 20 на воздухоподающей трубке 18. Однако при этом также возможно использовать сжатый воздух для насыщения корнеобитаемого слоя, способствующий повышению капилляров в толще грунта при закрытии обратного клапана в устье дрены-распределителя 6, т.е. заполнять, например, сжатым воздухом поры почвы и создавать тем самым аэрацию почвы (обратный клапан в устье дрены-распределителя - не показано).

При заполнении дрен-распределителей 6 напорной водой с находящимся там под большим давлением воздухом смываются все соли, создается поступательное движение ее по длине, чем исключается заохривание и образование пробок в дренах 6, т.е. от истока до устья. Благодаря тому, что в дренах-распределителях 6 создается повышенное и равномерное давление на стенки труб, укладка и соблюдение уклонов дрен-распределителей не ограничивается их соблюдением, с размещением на дне траншеи в сторону движения воды с воздухом, разрушая осадки соли, одновременно заполняя все сечение дрен-распределителей 6 водно-воздушной-солевой смесью, и увеличивается скорость воды в них, что приводит к ускорению по времени процесса очистки дрен-распределителей с меньшим сбросом воды в коллектор и далее в сбросную сеть. Такая конструкция имеет повышенную эксплуатационную надежность.

Изобретение относится к мелиорации засоленных земель и может быть использовано для очистки от отложения солей в дренах-распределителях. Способ промывки засоленных земель содержит источник 1, распределитель 2, водовыпуск 3, верхний ярус дрен-увлажнителей 4, объединенных трубопроводом-собирателем 5, нижний ярус дрен-осушителей 7, дрены-распределители 6, размещенные между ярусами дрен параллельно дренам-увлажнителям 4 и подключенные к трубопроводу-собирателю 5, коллектор 8 с обратным клапаном. Дрены-распределители 6 имеют дополнительные смотровые колодцы 9, в которые вводят вертикальные напорные трубы для подачи воды и одновременно сжатого воздуха после прекращения рассоления верхнего слоя почвы с последующей промывкой дрен-распределителей 6. Напорную трубу снабжают эжектором, активное сопло которого подсоединяют к камере смешения, ориентированной выходным участком вдоль потока воды. Вторая камера смешения выполнена диффузором, один конец которой соединяют с первой камерой смешения, второй - с дреной-распределителем соединяют под углом к ней в сторону коллектора. К эжектору с первой камерой смешения подсоединяют воздушную трубку. Обратные клапаны устанавливают на конце трубопровода подачи воды и на конце трубки подачи сжатого воздуха. Верхнюю часть воздухоподающей трубки сообщают с источником сжатого воздуха. При заполнении дрен-распределителей 6 напорной водой с находящимся там под большим давлением воздухом смываются все соли, т.е. от истока до устья исключается образование пробок в дренах и заохривание. Такое устройство для получения в движении водно-воздушного солевого потока заполняет все сечение дрены по длине. Ускоряется процесс очистки при промывке и увеличивается срок службы дренажа путем воздействия водно-воздушной смеси на отложения на протяжении всего периода эксплуатации. Способ имеет повышенную эксплуатационную надежность. 3 ил.

Способ промывки засоленных земель, включающий верхний ярус дрен-увлажнителей, объединенных трубопроводом-собирателем, нижний ярус дрен-осушителей, дрены-распределители, размещенные между ярусами дрен параллельно дренам-увлажнителям и подключенные к трубопроводу-собирателю, коллектор с обратным клапаном, отличающийся тем, что дрены-распределители имеют дополнительные смотровые колодцы, в которые вводят вертикальные напорные трубы для подачи воды и одновременно сжатого воздуха после прекращения рассоления верхнего слоя почвы с последующей промывкой дрен-распределителей, при этом напорную трубу снабжают эжектором, активное сопло которого подсоединяют к камере смешения, ориентированной выходным участком вдоль потока воды, а вторая камера смешения выполнена диффузором, один конец которой соединяют с первой камерой смешения, второй - с дреной-распределителем соединяют под углом к ней в сторону коллектора, причем к эжектору с первой камерой смешения подсоединяют воздушную трубку, обратные клапаны устанавливают на конце трубопровода подачи воды и на конце трубки подачи сжатого воздуха, а последнюю сообщают с источником сжатого воздуха.