ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЛИЧЕСТВА ИСПАРЯЕМОЙ С ПОВЕРХНОСТИ ПОЧВЫ ВОДЫ Советский патент 1934 года по МПК G01N5/04 

Определение количества влаги, испаряемой почвой в условиях естественного напора грунтовых вод, составляет одну из важнейших задач гидрологического и агрономического изучения водного режима почвенной среды. Между тем, методика этого определения до сих пор остается неразработанной, и в руках исследователей не имеется в сущности никаких средств для более или менее широких и практических надежных наблюдений явлений испарений в полевой обстановке. Все существующие аппараты, предназначенные для учета испаряющейся воды, для массовых опытов мало пригодны из-за своей сложности и неудобства обслуживания и, кроме того, не удовлетворяют основному методическому требованию т.е. постоянному совпадению уровней воды во внешней среде и в экспериментальном почвенном объеме.

Предлагаемый прибор для измерения количества испаряемой с поверхности почвы воды, в отличие от известных конструкций, отвечает в полной мере условиям и целям изучения явлений испарения почвенной влаги, так как устройство и техника его обслуживания весьма несложны, а вместе с тем требование ведения наблюдений при естественном и, следовательно, изменчивом подпоре низовой воды соблюдается вполне надежно и с необходимой точностью.

На схематическом чертеже фиг. 1 изображает вертикальный разрез прибора для измерения количества испаряемой с поверхности почвы воды, фиг. 2 - вид его сверху.

Прибор состоит из уже известных двух вставленных один в другой сосудов 1 и 2, из которых внутренний 1 снабжен сетчатым дном 6. Сосуд 1, предназначающийся для помещения почвенного монолита, установлен (подвешен) в неподвижном сосуде 2, сообщающемся с сосудом 1 через поддерживаемое пружиной 7 сетчатое дно 6 и вполне изолированном от окружающей его грунтовой воды. В нижней своей части сосуд 2 снабжен патрубком 5, служащим для сообщения его полости, при помощи гибкой трубки 4, с внутренней камерой 12 поплавка 3. Камера поплавка через отверстие 13 в его верхней стенке сообщена с атмосферой и образует, следовательно, систему двух сообщающихся сосудов. По заполнении этой системы любым количеством воды гидростатические уровни последней в сосуде 2 и в поплавке всегда должны совпадать независимо от глубины погружения самого поплавка, если, конечно, объем полости последнего будет согласован с водным объемом сосуда 2 и с возможными предельными положениями поплавка по высоте, соответствующими возможным колебаниям внешнего уровня воды.

Надлежащим подбором веса и объема поплавка всегда и вполне достаточной точностью можно обеспечить постоянные совпадения колеблющегося уровня грунтовой воды с уровнем ее в поплавке, а, следовательно, и в исследуемом почвенном монолите, если сделать нижнюю часть поплавковой камеры герметической и заполнить ее воздухом или же установить эту камеру на особом поплавке 10, выполненном из какого-либо вещества, удельный вес которого меньше, чем воды.

Задача сохранения в опытном почвенном объеме напора воды, одинакового с внешней естественной средой, решается таким образом весьма просто, надежно и точно.

Изображенное на чертеже устройство поплавка надо рассматривать, разумеется, лишь как условную, принципиальную схему. Поплавок, очевидно, может иметь любую форму и может устанавливаться по одну сторону сосуда, рядом с ним в том же колодце или даже в самостоятельной выемке, на некотором расстоянии от сосуда 2, что, надо добавить, будет вполне целесообразным и по методическим и по конструктивным соображениям.

Определение расхода воды на испарение в данном приборе может быть основано на непосредственных наблюдениях влагосодержания всей системы, т.е. в сосуде, поплавке и монолите в начальный и конечный момент опыта, с использованием дня этой цели тех или иных общеизвестных приемов.

Регистрация количества испаряющейся воды по разности водных запасов системы связана, однако, с необходимостью значительного усложнения и конструкции прибора (градуированная шкала, приспособления для отсчета уровня и пр.) и его обслуживания (определение влажности почвы в верхней, свободной от воды, частей монолита) и, кроме того, едва ли может обеспечивать достаточную и устойчивую точность наблюдений (неточности тарировки и отсчетов высоты уровня).

Для определения расхода влаги на испарение гораздо более целесообразным может оказаться, поэтому, метод приведения воды в системе до постоянного уровня, сущность которого заключается в следующем.

Систему, состоящую из поплавка, сосуда и монолита в начальный момент опыта заполняют водой до некоторого наибольшего уровня, но возможности до уровня поверхности поля, при соответствующей установке поднятого поплавка.

Для большей точности наблюдений желательно при этом, чтобы в этой установке поплавка весь объем его водяной камеры был свободен от воды, и уровень последней располагался в плоскости наименьшего сечения поплавковой камеры, например, в начале соединительной трубки 4. После заливки воды до уровня постоянной обычной контрольной сливной трубки 8, поплавок опускают на воду, т.е. приводят его в естественное, плавающее состояние. В конечный момент опыта, поплавок вновь поднимают точно на ту же установочную высоту и доводят уровень воды в системе до первоначального положения путем добавления требуемого и взвешиваемого количества воды, если за время опыта расход воды на испарение был больше осадков, и отъемом воды в сосуд 9- в обратном случае.

Обозначая вес добавленной воды через q₁, вес воды в сосуде 9 через q₂, вес атмосферных осадков через q₃, и вес испарившейся воды через q_x, для определения последней можем воспользоваться равенствами q_x=q₁+q₃-q₂ для случая, когда q_x>q₃, и q_x=q₃-q₂, если q_x<q₃. Имея все преимущества простоты, этот метод определения расхода испаряющейся воды вполне удовлетворяет и требованиям точности, так как при повторных контрольных установках поплавка емкость системы должна оставаться одной и той же.

Прибор для измерения количества испаряемой с поверхности почвы воды, состоящий из двух вставленных один в другой сосудов, из которых внутренний, служащий для помещения почвенного монолита, снабжен сетчатым дном, отличающийся тем, что с целью постоянного совпадения уровня воды в исследуемом почвенном монолите с колеблющимся уровнем грунтовых вод, полость внешнего сосуда 2 сообщена при помощи гибкой трубки 4 с открытой в атмосферу полостью 12 поплавка 3, помещаемого при работе прибора на поверхности грунтовых вод.