Способ восстановления водоприемной способности закрытой горизонтальной дрены Советский патент 1993 года по МПК E02B11/00 

ип

с

Использование: в мелиорации земель при строительстве, эксплуатации и реконструкции закрытого горизонтального дренажа. Сущность изобретения: восстановление водоприёмной способности дрены достигается за счет формирования структуры грунта повышенной водопроницаемости на контакте с защищенным фильтрующим материалом. Для этого ведут разрушение коль- матанта ультразвуковым воздействием, источник которого предварительно перед подачей воды помещают в полость дрены и перемещают его навстречу потоку воды. Удаление образующейся взвеси происходит одновременно с воздействием ультразвука. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области мелиорации земель и может быть использовано при строительстве, эксплуатации и реконструкции закрытого горизонтального дренажа..

Целью изобретения является повышение эффективности и качества восстановления водоприемной способности закрытой дрены.

Цель достигается тем, что в известном способе, включающем разрушение кольма- тажа защитно-фильтрующего материала и удаление образовавшейся взвеси из дрены обратным током воды, предварительно в полость дрены помещают источник ультразвука с возможностью его перемещения и разрушение кольматажа осуществляют путем направленного воздействия на защитно-фильтрующий материал ультразвука, а удаление образующейся взвеси ведут одновременно с перемещением источника ультразвука в полости дрены.

Кроме того, скорость перемещения источника составляет не более 2 см/с, а частота ультразвукового воздействия составляет 15-20 кГц.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем.

Известно, что при работе дренажа происходит постепенное закольматирование защитно-фильтрующего материала частицами грунта размером 0,03-0,05 мм. Расход фильтрующейся воды уменьшается и может полностью прекратиться. Для восстановления водопропускной способности в дрену в противоток основному движению подают

00

со о ел ю

СП

со

воду под давлением, которая приводит в движение частицы грунта закольматировав- шие фильтр, и частично освобождает поры фильтра, что приводит к увеличению расхода. Однако после прекращения противоточ- ного движения под воздействием фильтрации воды частицы грунта, вовлеченные в движение, вновь возвращаются в исходное состояние и из-за недостаточности кинетической энергии не выносятся в дренажный трубопровод.

В предлагаемом способе гидродинамическое воздействие на закольматирован- ный защитно-фильтрующий материал в процессе промывки дренажа усиливают ультразвуковым воздействием. В этом слу-- чае за счет кавитации и возникающих при захлопывании кавитационных пузырьков микроударных волн происходит более существенное разрушение кольматанта и частицы грунта приходят в подвижное состояние, а звукокапиллярный эффект и избыточное давление в трубопроводе способствуют увеличению длины переноса их в грунте, обусловленной увеличением скорости и высоты капиллярного поднятия воды.

После прекращения ультразвукового воздействия и снятий избыточного давления направления движения жидкости через защитно-фильтрующий материал изменяется на противоположное, но в отличие от известного способа частицы разрушенного кольматанта оказываются в данный момент в более подвижном состоянии за счет того, что они оказались на большем удалении от исходного положения и имеют больше энергетических возможностей для прохождения фильтровых пор защитно-фильтрующего материала и за счет увеличения гидродинамического градиента в прифильтровой зоне, возникшего в результате увеличения высоты слоя воды над дренажным трубопроводом под действием звукокапиллярного эффекта.

В результате воздействия указанных факторов в совокупности увеличивается количество частиц 0,03-0,05 мм, выносимых через поры защитно- фильтрующего материала в дренажный трубопровод, что обуславливает увеличение фильтрационного расхода и восстановление водоприемной способности закрытой горизонтальной дрены. Частота ультразвукового воздействия была подобрана экспериментальным путем и таким образом, чтобы в подвижное состояние перешли частицы грунта размером 0,03-0,1 мм, которые являются цементооб- разующими для основных фильтрационных пор защитно-фильтрующего материала. Кроме того, ультразвук оказывает воздействие на приконтактный с фильтром грунт, в результате чего появляется возможность удаления суффозионных частиц из грунта (размером менее 0,05 мм), которые являются цементообразующими для основных фильтрационных пор фильтра (0,1-0,3 мм), из грунта через прочищенный фильтр. В результате такого воздействия происходит формирование устойчивой приконтактной

0 структуры грунта повышенной водопроницаемости, что способствует увеличению эффективной работы дрен.

Предложенный способ обладает новизной и существенными отличиями, так как

5 других известных технических решений с подобными признаками заявитель при анализе патентной и научно-технической литературы не обнаружил.

При осуществлении способа выявлен0 ные отличительные признаки в совокупности с известными техническими решениями обеспечивают получение положительного эффекта, заключающегося в восстановлении водоприемной способности дрены за

5 счет раскольматации фильтра, формировании устойчивой структуры грунта повышенной водопроницаемости, выноса суффозионных частиц из приконтактного с фильтром грунта в дренажный трубопровод

0 и очистки последнего от образовавшейся смеси.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема осуществления предлагаемого способа; на фиг.2 представлены графики измеме5 ния фильтрационного расхода при восстановлении водоприемной способности горизонтальной дрены предлагаемым способом (кривая а) и известным способом (кривая б).

0 Пример. Испытания проводили на фильтрационных лотках с защитно-фильтрующим материалом типа Видим. Модель дрены с защитно-фильтрующим материалом Видим была уложена в водонасыщен5 ный грунт. Через трое суток расход воды через систему грунт-фильтр прекратился. Фильтр был закольмагирован частицами t грунта размером 0,03-0.05 мм.

Для восстановления водопропускной

0 способности по предлагаемому способу подана вода для создания гидродинамического давления. Одновременно с этим в течение 10 сек работал источник ультразвука с частотой 18 кГц. Последний обеспечил со5 здание ультразвуковых эффектов, описанных выше, раскольматацию фильтра, что выражалось визуально в увеличении расхода воды с 0,2.до 0,6 л/сут. Частицы кольматанта, приобретя, подвижность и достаточную кинетическую энергию, после

прекращения воздействия воды и ультразвука были вынесены через защитно-фильт- рующй материал, что характеризовалось увеличением мутности вытекающего раствора в течение 10 мин. Автоматический гранулометрический анализ взвеси на се- диграфе показал, что в растворе преимущественно находились частицы грунта 0,03-0,05 мм. После прекращения воздействия ультразвука расход на вторые сутки ста- билизировался и в течение семи суток не изменялся (кривая а).

При восстановлении водоприемной способности по известному способу была подана вода под давлением для создания гидравлического удара. Последний обеспе- чил перераспределение частиц грунта в фильтре и прифильтровой зоне и переток воды через систему грунт-фильтр. Расход увеличился с 0.2 до 0,55 л/сут. но через семь суток прекратился вновь, что наглядно показывает кривая б.

Таким образом, проведенные исследования показывают, что при восстановлении водоприемной способности по предлагаемому способу расход увеличивается и стабилизируется, в то время как в известном вновь возникает необходимость в промывке.. ...-. V ..

В реальных условиях для реализации предлагаемого способа можно использовать дренопромывочяую машину МДВ-10, В полость дрены 1, обмотанной защитно- фильтрующим материалом 2, устанавлива- ют реактивную головку 3, впереди которой размещен и жестко соединен с последней источник ультразвука 4. Источник 4 соединен с электрогенератором (на фиг. не показан) кабелем 5. Направление движения реактивной головки 3 с источником 4 от усфиг. f

тья 6 показано стрелкой 7, а обратный ток воды к устью 6 показан стрелкой 8. Под действием ультразвукового излучения капиллярная кайма 9 в зоне действия ультразвукового излучения резко поднимается вверх, что в последующем способствует увеличению градиента на вход воды в дрену.

Экономический эффект будет складываться из создания благоприятного мелиоративного режима, что в конечном итоге приведет к увеличению сельскохозяйственной продукции. В капитальном строительстве эффект составит 3000 руб/га, в эксплуатационные затраты уменьшатся в 1,5-2 раза.

Формул а изо бретени я

,

ftfч

/ч

Ј

-S

eodopHdu xяннolflтвdlqL иф си tfoxosd

ю