Способ определения противоэрозионной стойкости почвы Советский патент 1992 года по МПК G01N33/24 

Изобретение относится к почвоведению и может быть использовано в гидротехнике и гидростроительстве.

Цель изобретения - повышение точности и расширение информативности способа.

На чертеже представлена схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство состоит из рабочей камеры 1, в дно лотка 2 заглублена камера 3 для почвенного образца. Устройство имеет успокоитель 4, гибкий шланг 5,предназначенный для подключения к источнику водоподачи. Воронка 6 предназначена для приема отработанной воды и смытой почвы для учета.

П р и М е р. По гибкому шлангу 5 через успокоитель 4 чистая вода поступает в рабочую камеру 1, где размывает почвенный образец, помещенный в камеру 3, образующий с дном лотка 2 одно целое по всей площади контакта с водным потоком. Смытая почва с отработанной водой улавливается через воронку 6 для учета в стеклянный сосуд-отстойник емкостью 10 Л (не показан). Этот же сосуд используется для измерения расхода (для этого на сосуд нанесена шкала).

Наблюдение ведут через каждую минуту, через каждую минуту меняют сосуд-отстойник. После прекращения наблюдений за размывом вода в баках-отстойниках отстаивается, частички почвы оседают на дно, чистая вода смывается в водопроводную сеть с помощью переливного шланга, а остатки воды с частицами почвы переносятся на фильтр. Фильтр с почвой высушивается до воздушно-сухого состояния, количество смытой почвы определяется гравиметрически. Взвешивание проводили с точностью до 0,01 г. Предлагаемый способ позволяет при необходимости производить взвешивание на аналитических весах с точностью до 0.0001 г.

Определение размывающей скорости по результатам опытов проводят графически аналогично способу определения размывающей скорости на среднем зрозионном лотке.

Размывающая скорость в значительной мере зависит от температурного состояния почвы. Предварительно перед размывом проводят изучение явления размораживания почвы с заданной исходной влажностью. Замораживание проводят путем помещения устройства с почвенным образцом в морозильную камеру бытового холодильника в течение 15 ч при -5°С, размораживание - при + 20°С. Длительность промораживания зависит от размеров почвенного образца. При размораживании наблюдается явление нулевой завесы, при которой температура почвенного образца постоянна и равна нулю. Продолжительность нулевой завесы зависит от типа почвы, предварительного увлажнения и размеров почвенного обраЗца. Выделены три участка на кривой размораживания: от -5 до 0°С, нулевая завеса, от О до 20°С. Исходя из этого определяются размывающие скорости для каждого участка. Для этого продолжительность размораживания перед размывом задавали, исходя из того, для какого участка хода температур проводится физическое моделирование. Например, для участка -5 -0°С размыв начинают сразу же после прекращения замораживания образца. При этом продолжительность размыва должна быть не более продолжительности участка -5 -0.°С на кривой размораживания,

Для определения размывающей скорости, соответствующей нулевой завесе, начало размыва соответствует по времени началу нулевой завесы. Продолжительность размыва не превышает продолжительности нулевой завесы.

Определение размывающей скорости, соответствующей положительным температурам образца после оттаивания, начинали в момент времени, соответствующей концу нулевой завесы. Продолжительность размыва была установлена с таким расчетом, чтобы почва не успевала нагреться более, чем до +5°С.

Таким образом, вводятся понятия трех размывающих скоростей, соответствующих трем участкам на кривой размораживания. Кривые размораживания получали непосредственно замораживанием почвенной пробы соответствующего заданного увлажнения в камере устройства.

Способ позволяет изучать противоэрозионную стойкость непосредственно в процессе замораживания-размораживания. В камеру помещается почвенная паста с определенной влажностью. Влажность почвы задается путем тщательного перемешивания навески почвы и определенного количества воды, полученного путем расчета, исходя из известных значений, гидрофизических констант. По результатам исследований размеров отрываемых потоком частиц почвы в полевых условиях во время стока талых вод превышение поверхности почвенной пробы над плоскостью дна устройства выбрано равным 2 мм. Это превышение создается помещением по краям почвенной камеры двух горизонтальных пластинок толщиной 2 мм. Заправленное таким образом устройство помещается в морозильную камеру. Начало размыва после прекращения процесса замораживания устанавливается исходя из целей эксперимента и зависит от того, какая размывающая скорость нас интересует: размывающая скорость почв с температурой -5-0°С, размывающая скорость почв в состоянии нулевой завесы, размывающая скорость оттаявшего грунта в-процессе нагревания от О до 5°С. Продолжительность размыва в условиях эксперимента принята 10 мин.

За это время при максимальном расходе 80ДЫ слой почвы в 2 мм в состоянии нулевой завесы разрушается почти полностью м выносится. Кроме этого, продолжительность пребывания песка в замороженном состоянии после прекращения процесса размораживания равна 10 мин, после этого у песка наступает состояние нулевой завесы. Перед началом размыва пластинки толщиной 2 мм удаляются.

Известный способ не позволяет определять размывающую скорость мерзлых почв и почв в состоянии нулевой завесы, т.е. в состоянии 0°С, продолжительность которого зависит от свойств почвы и размеров почвенного образца. Наименьшая противоэрозиснная устойчивость почв во время снеготаяния наблюдается в состоянии нулевой завесы, и поэтому при проектировании противоэрозионных сооружений для защиты почв от линейного размыва во время стокаталых вод нужны величины размывающей скорости почв в состоянии замораживания размораживания в окрестности температуры 0°С.

Предлагаемый способ позволяет проводить физическое моделирование линейного

размыва почв во время снеготаяния с соблюдением всех условий подобия натурных и модельных потоков в интервале температур-5-20°С, определять размывающую скорость почв в состоянии нулевой завесы, т.е. непосредственно а процессе замораживанияразмораживания в окрестйости температуры 0°С, когда почвы обладают минимальной противоэрозионной стойкостью.

Фор мула из обретения Способ определения противоэрозионной стойкости почвы, включающий размещение почвенного образца в зрозионном лотке, размыв поверхности почвенного образца потоком воды, сбор смытой почвы и определение размывающей скорости потока воды, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения информативности способа, размещенный в эрозионном лотке почвенный образец замораживают, а затем осуществляют его размо0раживание при нормальной температуре, в течение которого производят размыв поверхности почвенного образца.

Изобретение относится к почвоведению и может быть использовано в гидротехнике и гидростроительстве. С целью повышенияточности и расширения информативности способа почвенный образец, помещенный в эрозионный лоток, замораживают, а затем осуществляют его размораживание при нормальной температуре, в течение которого производят размыв поверхности почвенного образца потоком воды и определяют размывающую скорость, по которой судят о противоэрозионной стойкости почвы. Способ позволяет моделировать линейный раз- мыа почв во время снеготаяния и определять противоэрозионную стойкость почвы в состоянии "нулевой завесы", т.е. непосредственно в процессе размораживания, когда почвы обладают минимальной противоэрозионной стойкостью. 1 ил.