Гидравлический интегратор прогнозов Советский патент 1983 года по МПК G01F5/00 A01G25/00 

Изобретение относится к устройст вам для решения фильтрационных задач методом аналогового гидравличес кого моделирования, в частности для прогноза влияния мелиорации на уровень подземных вод смежных территорий. Известно устройство для прогноза влияния мелиорации, включающее гидравлическую систему, состоящую из сосредоточенных элементов аналогии ( гидравлических сопротивлений, емкостей, сосудов, водосливов я пьезо метров ) 1 . Недостаток известного устройства заключается в сложности его констру ции . Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является гидравлический интегратор прогнозов включающий гидравлическую систему моделирующих элементов, выполненных в виде напорных и сливных сосудов и соединенных между собой и подающей магистралью через последователь но установленные на напорном трубопроводе гидравлические сопротивления и пьезометры, подключенные к на порному трубопроводу 23. Недостатками этого устройства являются невозможность прогноза влияния подпора на уровень грунтовы вод смежных территорий (например, при. создании водохранилищ) и учета коэффициента водоотдачи, что снижает достоверность получаемых результатов, а также значительные размеры вставок-имитаторов, определяющие его некомпактность и значительную стоимость. / Цель изобретения - повышение дос товерности прогноза, а также возмож ность моделирования влияния подпора на режим подземных вод, уменьшение габаритов устройства и снижение его стоимости. Поставленная цель достигается тем, что в гидравлическом интеграто ре прогнозов, гидравлические сопротивления выполнены в виде П-образны Т убчатых имитаторов, сопряженных с напорным трубопроводом посредство двух золотников, имеющих цилиндриче кую форму с концевыми криволинейными скосами и образованных оводоидальными цангами, соединенными элас тичным герметиком, при этом золотники снабжены механизмами горизонтального перемещения и вертикального обжатия. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - П-образный имитатор; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2} на фиг. 4 - сечение В-Б на фиг. 2. Интегратор состоит из водопроводной подающей магистрали 1 и подключенных к ней напорных сосудов 2, являющихся аналогами режима подзем-, ных вод на границе мелиоративный объект-смежная территория, в которых установлены автоматические- генераторы 3 колебаний уровня воды типа сифонов. На характерных участках моделируемого фильтрационного потока установлены пьезометры 4, а в центре - водораздельная емкость 5 конической формы. Для питания и увеличения емкостей генераторов колебаний к напорным сосудам 2 подключены добавочные емкости 6, соединенные с последними объемным регулирующим вентилем 7. Автоматический генератор колебаний снабжен уровенным регулирующим вентилем 8, которым регулируется интенсивность срабатывания уровня подземных вод на границе объект-смежная территория. Движение подземного потока осуществляется по напорному трубопроводу 9., разделенному на расчетные участки, длина, водопроводимость и водоотдача которых моделируются с помощью П-образных имитаторов 10 с двумя золотниками - правосторонним 11 и левосторонним 12, а также механизмов 13 и 14 горизонтального перемещ ния и вертикального обжатия. Золотники 11 и 12 образованы оводоидальнымицангамя 15, соединенными 4 эластичным герь1етиком 16. Герметизация золотников обеспечиваетсятонкой эластичной .перегородкой 17. Механизмы горизонтальн.ого перемещения и вертикального обжатия могут быть любого известного типа (например, . поворотного или винтового. I , Для возможности прогноза влияния с учетом глубинного напорного и инФильтрационного питания устроена система 18 питания с вентилем 19 интенсивности питания. Регулирование уровня воды в водораздельной емкое- . ти осуществляется линией 20 питания с запорным вен.тилем 21, а для возможности отключения от напорного трубопровода установлен вентиль 22. Для включения интегратора в работу подающая линия снабжена вентилями 23 и 24, регулирующими приток воды к добавочным емкостям. Гидравлический интегратор работает следующим образом. На подающей магистрали 1 и линии 20. питания водораздельной емкости 5 открываются вентили 21, 23 и 24. Вода, пройдя системы, заполняет добавочные емкости 6 и водораздельную емкость 5. Затем открываются вентили 7 генераторов 3 колебаний, что позволяет .заполнить водой напорные сосуды.2. Пьезометры 4 показывают уровни воды в зависимости от величины гидравлических сопротивлений П-образного имитатора 10. С помощью регулирующих вентилей 8 генераторов 3 колебаний уровня воды устанавливается уровень подземных вод на гра нице мелиоративный объект-смежная территория. В зависимости от типа решаемой задачи прогноза влияния с помощью мб ханизма 13 горизонтального переме щения моделируется длина зоны фильт рационной области или водопроводимость зоны по принципу работы щелевых лотков, как золотник 11 образует плавный канал с внешней .стен кой имитатора 10. Коэффициент водоотдачи моделируется внутренним кана лом золотника, диаметр которого регулируется механизмом 14 вертикального обжатия. Внутренний канал золо ника представляет собой сопло, что позволяет достичь увеличения гидрав лического сопротивления и тем самым повьгсить перепад давления и коэффициент затекания, а также осуществит плавное возрастание скорости и обес печить минимальные потери энергии потока. При необходимости моделирования подпора интегратор работает аналогичйГо, но включается в работу золот ник 12. Моделирование осуществляетс по закону . . где М - коэффициент водоотдачи гру тов на модели, определяемы скоростью движения потока по внутреннему каналу золотника; . Мц - коэффициент водоотдачи гру тов фильтрационной области L - длина перепускного патрубка П-обра.зного иммитатора, м; Ц - расчетная длина 1«юделируемой зоны, м; а - водопроводимость грунта на модели, определяемая по зависимости а|„ 86,4-10- d-V м /сут;. V - скорость движения потока в перепускном канале;иммитатора (область 1 на фиг. 4), м/с; d - внутренний диаметр напорной линии, м; ац- водопроводимость грунта моделируемой зоны, . При автоматическом снижении уров-. ня подземных вод на границе, в напорных сосудах, интенсивность которого зависит от скорости наполнения и опорожнения сосудов, т.е. от их емкости и расходных характеристик водовода и сифона, расхйдные и уровенные характеристки регулируются с помощью соответствующих регулирующих вентилей. Амплитуда колебаний уровня подземных вод зависитот высоты генератора 3 колебаний, которую можно изменять. Изменение уровня подземных вод по расчетным зонам определяется по показаниям пьезометров 4 и зависит от расстояния расчетного сечения от границы, удаленности водораздела, уклона потока, водопроводимости и водоотдачи грунтов фильтрационной зоны, а также наложения влияния взаимодействия мелиоративных объектов, моделируемого с помощью водораздельной емкости 5, Учет инфильтрационного напорного глубинного питания при моделировании осуществляется включением в работу систег/ы 18 питания с вентилем 19 интенсивности питания. При необходимости увеличений длины зоны влияния, что характерно для грунтов со значительной водопроводи юстью или незначительным уклоном подземного потока, водораздельная емкость 5 может отключаться с помощью вентнля 22,, . Применение предлагаемого устройства дает возможность повысить дЪстоверность прогнозируемых характеристик и уменьшить габаритные размерт и ; стоимость интегратора, что позволяет как в проектной, так и строитель ной практике более рационально использовать земельно-водные ресурсы с учетом требований охраны окружаюоцей ср.еды..

(Dt/t.J

Фиг.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ИНТЕГРАТОР ПРОГНОЗОВ, включающий гидравлическую сисдгему моделирующих элементов, выполненных в виде напорных и сливных сосудов и соеданенных между собой и подающей магистралью через последовательно установленные на .напорном трубопроводе гидравлические сопротивления и пьезометры, подключенные к напорному трубопроводу, о т л и ч a ю щ и и с я тем, что, с целью повышения достоверности прогноза, a также моделирования влияния подпора на режим подземных вод смежных территорий, уменьшения габаритов и снижения стоимости, гидравлические сопротивления выполнены в виде П-образных трубчатых имитаторов , сопряженных с напорным трубопроводом посредством двух золотников, имеющих цилиндрическую форму с концевыми криволинейными скосами и образованных оводоида хьными цангами, соединенными эластичным герметйком, при этом золотники снабжены механизмами горизонтального пере.мещения и вертикешьного обжатия. Ф 55 ЭО О