УСТЬЕ ДРЕНАЖНОГО КОЛЛЕКТОРА Российский патент 2016 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к комплексной мелиорации агроландшафтов гумидной зоны и может быть применено при проектировании, строительстве, реконструкции и ремонте закрытого дренажа, эксплуатации дренажных систем и сельскохозяйственном использовании земель, осушаемых закрытым дренажом.

Известно, что при работе дренажной системы поступления воды через коллектор в открытый канал, вода в нем застаивается, образуется активный рост сорной растительности вокруг оголовка трубы, находящейся в глубине воды. Все это закупоривает ее выход из трубы в открытый канал, в трубе образуется подпор, что уменьшает ее пропускную способность в целом. Кроме того, не обеспечивается разрушение плотного слоя отложений в месте слива воды из трубы в канал, т.е. относительно невысокое качество зоны очистки скопления как отложений, так и плавающего мусора и возникновение зарастания вокруг сорной растительностью. В итоге закрытый дренаж в зимний периоды работы прекращает отвод почвенно-грунтовых вод. Этого нельзя допускать.

Известна дренажная система, включающая канал, дренажный коллектор, колодец с отверстиями, фильтрующую колонку и устьевую трубу, которая пропущена через колодец и сообщена с ним посредством выема в ее верхней части, выполненного с боковыми отверстиями (Авторское свидетельство SU №1427034, кл. Е02В 11/00 от 30.09.1988).

Недостатком этого устройства является сложность конструкции и трудоемкость обслуживания дренажной сети, что требует значительных капитальных и текущих затрат. Другим недостатком является то, что через отверстия в колодце вода поступает непосредственно через фильтрующий слой в открытый канал, пропускная способность резко снижается, а в колодце накапливаются наносы и отверстия практически закупориваются частицами грунта, далее происходит перенаполнение дренажной воды, образуется подпор в дренажном коллекторе, т.е. прекращает отвод почвенно-грунтовых вод в зимний период.

Известны дренажные устья по авторским свидетельствам SU: №393397, кл. Е02В 11/00 от 10.08.1973; №887711, кл. Е02В 11/00 от 07.12.1981; №1335638, кл. Е02В от 07.09.1987; №1366595, кл. Е02В 11/00 от 15.01.1888; №1523633, кл. Е02В 11/00 от 23.11.1989; №1427033, кл. Е02В 11/00 от 30.09.1988.

Однако известные устройства также являются сложными и трудоемкими в обслуживании. Кроме того, они не учитывают трудности промывки отложений наносов, которые нарушают работу дренажной системы, при этом возникают трудности их смыва.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устье дренажного коллектора, включающее открытый канал и присоединенную к коллектору устьевую трубу с устройством для сброса воды, которое выполнено в виде дополнительной трубы с водонепроницаемыми стенками, установленной в одной вертикальной плоскости с устьевой трубой, при этом один конец дополнительной трубы присоединен к устьевой трубе в нижней ее части на границе с трубой закрытого дренажа коллектора, а другой размещен на дне канала, причем диаметр дополнительной трубы меньше диаметра устьевой трубы, длина которой не меньше двух метров, и сетку (патент RU №2389848, кл. Е02В 11/00 от 29.12.2008).

Недостатком известного устройства является то, что не обеспечивается разрушение и смыв плавающего мусора и наносов в конце дополнительной трубы, перекрытой сверху постоянно жесткой сеткой, а смыв сверху не всегда возможен водой, выходящей из устьевой трубы, так в зависимости от напора воды в устьевой трубе, кривая спада (отлета) воды будет иметь различные расстояния по длине по отношению расположения постоянного конца дополнительной трубы с сеткой, размеры которого ограничены конструктивно, в результате этого не обеспечивается смыв плавающего мусора и разрушение отложения грунта, осыпавшегося с откоса канала. Все это ведет к ухудшению эксплуатации дренажной системы, т.е. работа элементов устройства, находящихся в постоянном контакте с водой, происходит с ограничением на сброс воды, в частности, зимой. Наблюдается застойная зона в месте слива дренажной воды, которая закупоривает выходящий из трубы поток, подсоединенной к коллектору.

Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в повышении эксплуатационной надежности за счет исключения влияния засорения элементов устья дренажного коллектора, находящегося в постоянном контакте со сбросом воды.

Технический результат достигается тем, что устье дренажного коллектора, включающее открытый канал и присоединенную к коллектору устьевую трубу с устройством для сброса воды, дополнительную трубу с водонепроницаемыми стенками, установленную в одной вертикальной плоскости с устьевой трубой, при этом один конец дополнительной трубы присоединен к устьевой трубе в нижней ее части на границе с трубой закрытого коллектора, а другой размещен в канале, причем диаметр дополнительной трубы меньше диаметра устьевой трубы, длина которой не меньше двух метров, согласно изобретению свободный конец дополнительной трубы выполнен изогнутым коленом вверх со съемным соплом и помещенные в колодец, перекрытый сверху защитным покрытием, имеющим решетку, выполненную куполообразной формы, которая одним концом шарнирно закреплена к стенке колодца, при этом свободный конец устьевой трубы в верхней ее части снабжен криволинейным козырьком, направленным в сторону решетки, выполненной куполообразной формы, и конец ее дополнительно снабжен задвижкой.

Кроме того, съемное сопло изогнутого колена направлено на внутреннюю поверхность решетки, выполненной куполообразной формы.

Кроме того, стенки колодца со стороны открытого канала выполнены с выпускными отверстиями.

Признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной области техники и, следовательно, обеспечивают заявленному решению соответствие критерию «существенные отличия».

Размещение свободного конца дополнительной тубы изогнутым коленом вверх со съемным соплом в колодец вне зоны промерзания обеспечивает бесперебойную работу дренажной системы в зимнее время, а также и одновременную промывку решетчатой поверхности полотна с внутренней стороны его, куполообразная форма которого легко смывается от мелких фракций наносов. Это в свою очередь ведет к отсутствию засорения решетки изнутри, а пропускная способность дополнительной трубы, соответственно, увеличивается.

В период положительных температур атмосферного воздуха, например, в летний период, для защиты колодца от заиления по варианту удаления мелких фракций наносов и плавающего мусора самой решетки приводят ее в вертикальное положение вращающимся барабаном через гибкую связь и фиксируют. При этом решетка, которая приобретает куполообразную форму с выпуклой поверхностью, обеспечивает смыв и обрушение наносов непосредственно в открытый канал, поток которого уносит вниз по течению. По окончании очистки опускают решетку в исходное положение, и колодец защищен от попадания в него как плавающего мусора, так и наносов и возможного обрушения почвы с откоса канала. При этом работа сопла при постоянном поступлении воды под напором через дополнительную трубу образует противодавление воды в колодце, образуя активное движение воды внутри колодца, так как объем воды в летний и зимний периоды в колодце приобретает вращательно-поступательное движение.

В колодце образуются волновые явления, которые особенно необходимы при отрицательных температурах, а это предохраняет от замерзания воды также и вокруг колодца. Заиление колодца взвешенными частицами грунта в этом случае не происходит, поскольку поток постоянно находится в движении. Кроме того, при снижении уровня грунтовых вод в коллекторе расход воды уменьшается до минимального, и для того, чтобы обеспечить путем направления пропуска этого расхода под напором в дополнительной трубе, конец устьевой трубы снабжают регулируемой задвижкой.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображено устье дренажного коллектора, общий вид.

Устье дренажного коллектора включает открытый канал 1 и присоединенную к коллектору 2 устьевую трубу 3 длиной не меньше двух метров с устройством сброса воды, которое в конце трубы 3 снабжено криволинейным козырьком 4 (наклонным), устроенным в верхней части трубы 3 и направленным в сторону размещения решетки 5, выполненной куполообразной формы, и задвижкой 6 в конце устьевой трубы 3, выведенной в открытый канал 1.

Дополнительная труба 7 с водонепроницаемыми стенками установлена в одной плоскости с устьевой трубой 3. Один конец дополнительной трубы 7 присоединен к устьевой трубе 3 в нижней части на границе с трубой закрытого коллектора 2, а другой конец выполнен изогнутым коленом вверх со съемным соплом 8 и помещены в колодец 9. Колодец 9 врезан в дно открытого канала 1 с выпускными отверстиями 10, размещенными выше дна открытого канала 1. Над колодцем 9 выше сопла 8 установлено защитное устройство в виде решетки 5 куполообразной формы, закрепленной к стенке колодца 9 шарниром 11 в виде горизонтальной оси, а свободный конец решетки 5 имеет загнутый конец пластины 12 с приводом 13 на барабане 14, установленном на берегу открытого канала 1, служащий для удержания решетки 5 в вертикальном положении.

Устьевая труба закрытого коллектора работает следующим образом.

В период положительных температур атмосферного воздуха основные расходы воды поступают из закрытого коллектора 2 в глухую устьевую трубу 3, т.е. при высоких уровнях почвогрунтовых вод отводятся в открытый канал 1 как устьевой трубой 3, так и дополнительной трубой 7.

Для направления непосредственно потока воды сверху на решетку 5 и защиты от заиления плавающим мусором и обвалившегося грунта с откоса канала 1 и смыва их с решетки 5 основной поток воды направляют вниз за счет закрепленного наклонно криволинейного козырька 4 сверху устьевой трубы 3, т.е. обеспечивается сползание грунта и плавающего мусора и других водорослей и смыв с решетки 5 непосредственно в сторону по течению воды.

Дополнительная труба 7 под напором работает как в периоды паводков, так и меженные расходы воды, поступающей из закрытого коллектора 2. Из дополнительной трубы 7 вода поступает в сопло 8, где скорость воды на выходе резко возрастает и струя направляется на внутреннюю поверхность решетки 5. При этом под действием внутреннего давления воды из сопла 8 сетчатое полотно решетки 5 одновременно промывается как изнутри, так и снаружи с содержащимися на нем мелкими фракциями наносов (взвешенными).

Движение воды в коллекторе 2 с устьевой трубой имеет напорный характер, когда задвижка 6 в истоке прикрыта, а дополнительная трубка 7 находится в напорном режиме, в результате значительно увеличивается скорость выхода воды из сопла 8, что обеспечивает необходимую промывку внутренней поверхности куполообразной решетки 5, а также создается повышенное вращательно-поступательное движение воды в колодце 9 и промывка самого колодца через боковые выпускные отверстия 10. Куполообразная форма решетки 5 обеспечивает самообрушение наносов и мусора и далее смыв в открытый канал 1. Таким образом, повышенный сброс воды через дополнительную трубу 7 с соплом 8 под уровень воды в колодце 9 и скорость истечения струи воды приводит к заданной промывке всего устройства. Скорость течения воды через решетку 5 и выпускные отверстия 10 увеличивается, что не позволяет оседать также взвешенным наносам на дно колодца 9. В свою очередь, при работе дополнительной трубы 7 как в зимний, так и в ранневесенний период создаются условия волнового движения поверхности воды над колодцем, что исключает вокруг него застойные зоны; соответственно, отсутствует замерзание воды над колодцем 9 и закупорка выпускных отверстий 10. Таким образом, выходящий поток из сопла 8 в колодец 9 освобождается от образования замерзания воды и беспрепятственно отводит поступающую в колодец из коллектора под напором дренажную воду.

При необходимости в период положительных температур атмосферного воздуха подвижную решетку 5 куполообразной формы приводят в вертикальное положение вращающимся барабаном 14 через гибкую связь 12 и фиксируют ее. При этом открывают задвижку 6 полностью, вода попадает на решетку 5 благодаря направлению криволинейного козырька 4 в сторону выпуклой поверхности решетки 5 и обеспечивает полностью очистку ее от плавающего мусора и наносов со всех сторон. Кроме того, для осмотра и ремонта элементов устройства задвижка 6 находится в закрытом положении, а решетку 5 приводят также в вертикальное положение вращающимся барабаном 14 через гибкую связь 13 и фиксируют ее.

Использование устройства колодца, в котором размещен изогнутый конец дополнительной трубы со съемным соплом, позволяет тем самым увеличить скорость истечения струи из сопла под давлением, что позволяет значительно повысить надежность работы колодца с подвижной решеткой, выполненной куполообразной формы, обеспечивает отвод дренажной воды с взвешенными наносами.

Эффективность промывки в предлагаемом устье дренажного коллектора высока, так как она обеспечивается повышенными скоростями транспортирования воды, которые возникают за счет повышенных расходов в дополнительной трубе в совокупности с прямым уклоном с устройством устьевой трубы и ее элементами по отношению к открытому каналу с колодцем. Величину напора в трубах можно регулировать путем изменения соотношения закрытия отверстия устьевой трубы задвижкой, что обеспечивает не только напор, но и расход в трубах из коллектора в колодец и открытый канал с элементами узлов.

Заявленное изобретение промышленно осуществимо. В период паводков и в ранневесенний период через устьевую трубу отводятся большие расходы воды и направляются в сторону решетки, в результате отсутствует воронка размыва вокруг колодца и подмыв его основания, так как происходит падение скорости потока при соударении его со стержнями решетки, поток растекается по поверхности ее равномерно и поступает в канал. При этом съемное сопло изогнутого конца дополнительной трубы защищено от повреждения, что присуще известным устьям дренажных устройств, и тем самым обуславливается снижение эксплуатационных затрат, связанных с очисткой колодца и решетки. В совмещенном устройстве становится возможным осуществить последовательную промывку колодца и решетки при наличии в коллекторе мелких фракций наносов и плавающего мусора в зоне вставки колодца на дно открытого канала, а также повышение надежности работы коллектора.

Изобретение относится к комплексной мелиорации агроландшафтов гумидной зоны с использованием закрытого дренажа. Устье дренажного коллектора включает открытый канал 1 и присоединенную к коллектору 2 устьевую трубу 3 с устройством для сброса воды в виде дополнительной трубы 7 с водонепроницаемыми стенками. Конец устьевой трубы 3 снабжен задвижкой 6 и криволинейным козырьком 4, направленным в сторону размещения решетки 5, выполненной куполообразной формы. Дополнительная труба 7 установлена в одной вертикальной плоскости с устьевой трубой 3. Дополнительная труба 7 в начале присоединена к устьевой трубе 3 в нижней ее части на границе с трубой закрытого коллектора 2. Дополнительная труба 7 в конце выполнена изогнутым концом вверх со съемным соплом 8, размещенные внутри колодца 9 и направленные в сторону внутренней плоскости куполообразной формы решетки 5, которая одним концом шарниром 11 соединена со стенкой колодца 9. Колодец 9 врезан в дно открытого канала 1, а боковые стенки его выполнены выпускными отверстиями 10. Решетка 5 свободным концом снабжена загнутой пластиной 12, к которой закреплен привод 13 к барабану 14, установленному на берегу канала 1. Изобретение значительно повышает надежность работы устройства и снижает эксплуатационные затраты, связанные с очисткой колодца и решетки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устье дренажного коллектора, включающее открытый канал и присоединенную к коллектору устьевую трубу с устройством для сброса воды, дополнительную трубу с водонепроницаемыми стенками, установленную в одной вертикальной плоскости с устьевой трубой, при этом один конец дополнительной трубы присоединен к устьевой трубе в нижней ее части на границе с трубой закрытого коллектора, а другой размещен в канале, причем диаметр дополнительной трубы меньше диаметра устьевой трубы, длина которой не меньше двух метров, отличающееся тем, что свободный конец дополнительной трубы выполнен изогнутым вверх со съемным соплом и помещенные в колодец, перекрытый сверху защитным покрытием, имеющим решетку, выполненную куполообразной формы, которая одним концом шарнирно закреплена к стенке колодца, при этом свободный конец устьевой трубы в верхней ее части снабжен криволинейным козырьком, направленным в сторону решетки, выполненной куполообразной формы, и конец ее дополнительно снабжен задвижкой.

2. Устье дренажного коллектора по п.1, отличающееся тем, что съемное сопло изогнутого конца направлено на внутреннюю поверхность решетки, выполненной куполообразной формы.

3. Устье дренажного коллектора по п.1, отличающееся тем, что стенки колодца со стороны открытого канала выполнены с выпускными отверстиями.