Способ стабилизации уровня грунтовых вод на осушительно-увлажнительных системах Советский патент 1985 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к мелиорации, преимущественно в гумидной зоне с неустойчивым естественным увлажнением, и может быть использовано при регулировании водного режима почв на осушительно-увлажнительных системах.

Целью изобретения является поддержание оптимального водного режима почв на осушительно-увлажнительных системах при действии осадков и испарения.

Способ стабилизации уровня грунтовых вод поясняется схемой, на которой кривая 1 характеризует зависимость уровня грунтовых вод от времени при установке чувствительного элемента 2 сигнализатора уровня грунтовых вод на расчетной глубине h и динамике уровня воды 3 в регулирующей сети; Ни - уровень воды в регулирующей сети, обеспечивающий стабилизацию уровня грунтовых вод на глубине Ьо при отсутствии стохастических возмущений (осадки, испарение).

Пример. В случае, когда на объект не действуют осадки или испарение, уровень воды в регулирующей сети поддерживается (с помощью, например, автоматических рег ляторов электрического или гидравлического типа, установленных на гидротехнических сооружениях) на постоянной глубине //о, которая обеспечивает стабилизацию уровня грунтовых вод на требуемой (оптимальной) глубине /го. Величины ho и Но связаны соотнощением

/10 ,

де Т) - коэффициент усиления системы поканалу управления, который является параметром статической характеристики объекта и отражает влияние на систему постоянно действующих возмущений (отток воды на прилегающие территории, грунтово-напорное питание и т. д.). Коэффициент усиления системы определяется по экспериментальным данным в соответствии с известной методикой.

Рассмотрим работу системы в динамике при действии стохастических возмущений. При выпадении осадков и фильтрации их в почву уровень грунтовых вод 1 движется вверх от заданной отметки /го- Пока уровень грунтовых вод при движении вверх находится ниже расчетной отметки уровень воды 3 в регулирующей сети поддерживается регулятором на первоначальной глубине Яо. В момент достижения уровнем грунтовых вод 1 места установки чувствительного элемента 2 сигнализатора уровня дается команда на открытие затвора водовыпускного сооружения для снижения уровня воды 3 в регулирующей сети на расчетную величину ЛЯ, которая происходит с некоторой скоростью V (эта скорость зависит от конструкции системы, расхода воды и размеров поля регулирования). Далее уровень воды 3 в сети поддерживается регулятором

постоянным на глубине ЛЯ (от поверхности) в течение всего промежутка времени, пока уровень грунтовых вод 1 не возвратится к расчетной глубине /i местоположения чувствительного элемента 2 сигнализатора уровня. В момент прохождения уровня грунтовых вод 1 через чувствительный элемент 2 при движении вниз дается команда на сооружения для возвращения уровня воды 3 в регулирующей сети к первоначальной глубине Яо. В дальнейщем эта глубина поддерживается регулятором постоянной в течение всего промежутка времени, пока уровень грунтовых вод 1 находится ниже отметки h.

5

Параметры рассматриваемой системы

должны быть рассчитаны таким образом, чтобы уровень грунтовых вод не выщел ниже глубины /lo-f-e (s - заданная точность регулирования, определяемая потребностями сельскохозяйственных культур) при действии испарения заданной (наиболее характерной для объекта) интенсивности и стабилизации уровня воды в регулирующей сети на отметке Яо. При этом глубину h установки чувствительного элемента сигнализатора уровня грунтовых вод и величину ЛЯ управляющего воздействия на снижение уровня воды в регулирующей сети необходимо рассчитать так, чтобы уровень грунтовых вод при движении вверх

Q не выщел за пределы глубины /г -епри действии осадков заданной (наиболее характерной для объекта) интенсивности q, и расход воды на нейтрализацию данных осадков был бы наименьщим.

Далее рассчитывается величина управляющего воздействия на снижение уровня воды в регулирующей сети, которая обеспечивает стабилизацию уровня грунтовых вод на междренье при действии осадков интенсивности q у отметки ho-s, т. е. в пределах заданной точности регулирова0 ния

(|-1).

При этом динамика уровня грунтовых вод в случае нейтрализации осадков существенно зависит от глубины установки чувствительного элемента сигнализатора уровня в почве, дающего команду на снижение уровня воды в регулирующей сети. Если чувствительный элемент устанавливается достаточно высоко над требуемой отметкой стабилизации уровня Ло, то в процессе нейтрализации осадков с помощью данного способа стабилизации может произойти недопустимый выход уровня грунтовых вод за пределы точности регулирования. С другой стороны, если чувствительный элемент сигнализатора расположен слишком близко к ho, то происходит частый сброс воды в регулирующей сети при выпадении осадков, что ведет к непроизводительным расходам воды из системы и преждевременному износу ее элементов. Для оптимального функционирования системы необходимо установить чувствительный элемент сигнализатора уровня грунтовых вод на расчетной глубине /г таким образом, чтобы перепад глубины ho-h был наибольшим из возможных, при которых обеспечивается колебание уровня грунтовых вод на междренье в пределах заданной точности регулирования 8 в течение всего процесса нейтрализации осадков интенсивности. Оптимальная величина /г рассчитывается по указанной в формуле изобретения зависимости, которая получена теоретически на основании приведенных выше соотношений и проверена экспериментально в лабораториях и полевых условиях.

СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД НА ОСУШИТЕЛЬНО-УВЛАЖНИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ, включающий стабилизацию уровня воды в сети открытых каналов или дрен путем установки чувствительного элемента сигнализатора уровня на заданной глубине, отличающийся тем, что, с целью поддержания оптимального водного режима почв при действии осадков и испарения, чувствительный элемент устанавливают со смещением от заданного уровня грунтовых вод на величину, определяемую по формуле