Способ стабилизации уровня грунтовых вод Советский патент 1990 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано для поддержания оптимального водного режима почвы в условиях действия осадков и испарений .

Цель изобретения - упрощение процесса стабилизации.

На фиг.1 дана функциональная схема системы, осуществляющей автоматическую стабилизацию уровня грунтовых вод; на фиг.2 - эпюры, поясняющие процесс стабилизации уровня грунтовых вод.

Система содержит задающее устройство (ЗУ) 1, сигнал на выходе которого соответствует заданному значению

уровня грунтовых вод (УГВ), звено обратной связи (ОС) 2, включающее датчик УГВ с выходным сигналом, пропорциональным текущему значению УГВ, сравнивающий элемент 3, в котором сравниваются текущее и заданное значения УГВ, при этом выходной сигнал &h с элемента 3 поступает в звено Ь усиления с коэффициентом усиления К, звено 5 дифференцирования с выходом подключено к блоку 6 перемножения. Выходной сигнал звена 5 V

ж 2S скорость изменения УГВ. На

at второй вход блока 6 перемножения поСП

4ь

ЭО

со со

4.

дается сигнал Tu - время упреждения возмущающего воздействия испарения или осадков. Звено 7 представляет собой межканальное пространство мелио- ративного объекта. Датчик УГВ расположен в нем посередине расстояния между ка нала ми„

Время упреждения Тц рассчитывается по формуле

Јв2

(.уП

Ltf

де 0 - коэффициент водоотдачи при опускании грунтовых вод и свободная порозность при подъеме поверхности грунтовых вод, доля от единицы объема грунтаj В - расстояние между каналами

регулирующей сети, м, 20 К - коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут; ш - средняя мощность потока

грунтовых вод в пределах изменения поверхности грунте- 5 вых вод, м.

Управляющее воздействие уровня воы в регулирующей сети определяют по ормуле

ДН k -K(Ah + V Tu) .

Способ осуществляют следующим образом.

При отсутствии осадков и испарения поверхность грунтовых вод находится на постоянной заданной глубине h0 (фиг.2). Поверхность воды в регулирующем канале находится также на постоянной глубине Нко. При этом Nku КОБ:Ь0, где КОБ - коэффициент усиления мелиоративного объекта, учиты- вающий постоянно действующие возмущения.

Под действием осадков или испарения равновесие системы нарушается. Например, при действии испарения УГВ начинает понижаться по конвой 3 (фиг.2). Отрицательное значение ДЬ увеличивается. При достижении УГВ нижней границы диапазона нечувствительности на выходе звена 3 появля- ется сигнал ДЬ h - h0, а иа выходе

звена k - сигнал Д Нк АИк, &Нк2 (кривая 2). При этом УГВ изменяется по кривой 1, оставаясь в пределах допустимых значений Д.Ьд0п Кривая k отражает долю ЬНк, и в общей величине управления &Нк. &Нк - доля управляющего изменения уровня в кана

0

5

0

5 0

5 0

ле, пропорциональная отклонениюДh, kH -КДЬ, а Д.Нк2 - доля управляющего изменения уровня воды в канале, пропорциональная скорости V изменения отклонения, ЛН«г -Kluv.

Как только появилось начальное отклонение &h| синхронно, но в обратном направлении, осуществляется управляющее изменение &Н К( уровня воды в регулирующей сети ьН -К(ЛЬ,), где К - коэффициент усиления управляющего устройства. Изменение уровня в канале AhV прекращают, как только перестанет изменяться отклонение А.И, , В итоге, система приходит в равновесие - приток из регулирующего канала в зону грунтовых вод становится равным оттоку из зоны грунтовых вод на испарение. Происходит стабилизация УГВ. При этом сохраняется образовавшееся отклонение &h(, величина которого тем больше, чем больше расход (интенсивность) испарения е (аналогично - интенсивность осадков Р).

Чтобы исключить увеличение этого отклонения в условиях значительных возмущений, управляющее изменение уровня воды в регулирующем канале &НК осуществляют пропорционально отклонению ДЬ, а также скорости его измеAh

нения V г-, где &h - возникшее начальное отклонение, ut - время его возникновения, В пределе V

,Д1к dh

-Ahno (&t} - dtПример. В целях экономии энергии система работает в прерывистом режиме ч & 0,1, В 90 м, Кп 10 м/сут; п 10 м; VMC,KC 0,1 м/сут; & h Дог1 0,1 м, К 2.

Периодичность включения системы

u о йьлоп 12 ц

VMOKC Время упреждения системы:

2 ,

v -2сут

т.е. возможное изменение УГВ предвидится за 2 сут. Управляющее изменение уровня воды в регулирующей сети &Hk 0,5 м. При этом h находится в пределах йЬдОГ1 , а значения ЛНК 0,1 м и &Нкг 0,4 м.

Формула изобретения

Способ стабилизации уровня грунтовых вод, включающий измерение уров5 5

ня грунтовых вод и изменение уровня воды в регулирующей сети, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа, измеряют уровень грунтовых вод во всем диапазоне его изменений, возможных при действии осадков и испарения, и скорость изменения уровня грунтовых вод, лри этом управляющее изменение уровня воды в регулирующей сети определяют по зависимости

&НК -K(Ah + V iy, где &НК - управляющее изменение уровня воды в канале регулирую- щей сети, м;

К - коэффициент усиления управляющего устройства, безразмерная величина;

Ah - отклонение уровня грунтовых вод посередине между регулирующими каналами от заданного положения в верхнюю Ofch) или нижнюю (-Ah) сто

рону, MI

- скорость изменения уровня грунтовых вод под действием осадков или испарения, - время упреждения возмущающего воздействия осадков или испарения,

Э2

т Гц5 сут«

где 8 - коэффициент водоотдачи при опускании грунтовых вод и свободная порозность при подъеме поверхности грунтовых вод, доля от единицы объема грунта;

расстояние между каналами регулирующей сети, м;

коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут; средняя мощность потока грунтовых вод в пределах изменения поверхности грунтовых вод, м.

В К(р m

Изобретение относится к мелиорации и может найти применение преимущественно в условиях гумидной зоны при наличии осадков и испарений. Цель - упрощение процесса стабилизации. Измерения УГВ производят во всем диапазоне его возможных изменений и одновременно измеряют скорость изменения УГВ, а управляющее изменение уровня воды в регулирующей сети определяют по зависимости ΔН_к=-K(ΔН+T_yU), где ΔН_К - управляющее изменение уровня воды в регулирующей сети, м

К - коэффициент усиления управляющего устройства, безразмерная величина

ΔН - величина отклонения УГВ посередине между регулирующими каналами от заданного положения, м

U - скорость изменения УГВ под действием осадков и испарения, м/сут

T_у - время упреждения возмущающего воздействия осадков или испарения

T_у = δВ²/4K_фМ сут, где δ - свободная порозность грунта, безразмерная величина

B - расстояние между каналами регулирующей сети, м

K_ф - коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут

M - средняя мощность потока грунтовых вод, м. Способ обеспечивает компенсацию действия на УГВ и осадков, и испарения, и поддерживает УГВ на заданном уровне. 2 ил.

J/

V

с

Ш

%

Отметки поверхности эем/ш

Редактор Н.Рогулич

Техред М.Ходанич

Заказ 119Тираж 531Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, «-35, Раушская наб., д. t/5

- -.- «.-.-.-.---.-. - - - - - - - - - -- - -- - ---- - - - ---- - ..

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Фиг. г

Корректор С.Шекмар