Авторегуляторы уровня грунтовых вод на осушительно-увлажнительных системах

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГОУ ВПО «Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева», г. Рязань, Россия

Авторегуляторы уровня грунтовых вод на осушительно-увлажнительных системах

Ю.А. Мажайский - д-р с.-х. наук, профессор

Мещерский филиал ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии

В.А. Биленко - канд. техн. наук, доцент

Рязанский институт филиал МГОУ

А.С. Штучкина - ассистент

Аннотация

авторегулятор грунтовый вода дренажный

В статье приведен обзор существующих авторегуляторов уровня грунтовых вод осушительно-увлажнительных систем и предложен автоматический регулятор уровня грунтовых вод на закрытой коллекторно-дренажной сети.

The paper provides an overview of existing automatic controller of groundwater level, drainage and watering systems proposed automatic control of ground water level in the closed collector-drainage network.

Под осушительно-увлажнительной системой (ОУС) понимается такая система, которая предназначена для удаления избытков воды во время переувлажнения земель и подачи влаги к корням растений в засушливые периоды [1].

В советский период системы с управляемым водным режимом - осушительно-увлажнительные системы были построены на сотнях тыс. га земель в колхозах и совхозах, во всех районах мелиораций торфяников. Однако в последние годы ОУС практически перестали функционировать. Они превратились в осушительные, так как затворы регулирующих сооружений пришли в негодность или были просто уничтожены. Как показало засушливое лето 2010 г., в связи с возникшими пожарами существование таких систем просто недопустимо. В связи с этим возникает вопрос о реабилитации ОУС, разработке современных автоматизированных средств управления водным режимом этих систем.

Известны технологические схемы автоматизации осушительных и осушительно-увлажнительных систем: регулирование по верхнему бьефу, регулирование верхнего бьефа с ограничением нижнего, регулирование по нижнему бьефу, а также смешанное регулирование [2]. Недостатками таких схем является достаточно трудоемкий процесс отслеживания расчетного уровня грунтовых вод и невозможность саморегулирования.

Каждая система регулирования имеет свои достоинства и недостатки, но на наш взгляд при регулировании на закрытых дренажных коллекторах при увлажнении путем инфильтрации, легко реализуема и даст экономический эффект система регулирования по верхнему бьефу. Водорегулирование в этом случае осуществляют, создавая подпоры на участках коллекторов в регулируемых колодцах посредством стабилизации уровней регуляторами, поддерживающими заданный напор воды в коллекторно-дренажной сети. Регуляторы уровня грунтовых вод на закрытой коллекторно-дренажной сети, устанавливаются на выходном коллекторе [1].

Нами разработана система дифференцированного регулирования уровня грунтовых вод [3]. Система включает: мелиорируемый массив с расположенной на нем коллекторно-дренажной сетью. Для автоматического регулирования отметки уровня грунтовых вод мелиорируемого массива в устье сборного коллектора установлено дроссельное устройство. Управление системой регулирования осуществляется автоматически с использованием репрезентативной наблюдательной скважины. Данная система регулирования позволит осуществлять автоматическое управление водным режимом массива, разделенного на поля регулирования, имеющие определенные подпорные сооружения - регуляторы уровня грунтовых вод.

Автоматизация ОУС имеет свою специфику, поэтому гидротехнические сооружения оснащают автоматическими регуляторами, обеспечивающими сброс излишков воды при осушении и выполняющими роль регуляторов уровня, стабилизации подачи расхода воды на увлажнение. Кроме того, важным требованием для сооружений на осушительных и осушительно-увлажнительных системах является пропуск паводков [2].

Остановимся на кратком описании некоторых из них. В таблице приведены регуляторы уровня грунтовых вод известные и предложенные нами.

1. Для автоматического регулирования уровня воды в коллекторах можно использовать типовую конструкцию коробчатого затвора, показанную на рисунке. Затвор 1 предназначен для поддержания расчетных уровней воды в открытых коллекторах 2, с одновременным сбросом воды через гребень затвора 3. Затвор представляет собой ковш, имеющий в своей передней грани вырез 4, перекрываемый шандорами. С помощью коробчатых затворов можно стабилизировать определенные уровни воды. В режиме осушения, при пропуске паводковых вод, затвор 1 открыт [2].

Недостатком данного устройства является то, что поддержание расчетного уровня производится вручную и требует постоянного обслуживающего персонала на системе.

Регуляторы уровня грунтовых вод

2. Мешерским филиалом ВНИИГиМ было получено положительное решение 605Д/02 № 4417056/ 24 по заявке на изобретение «Регулятор уровня грунтовых вод». Регулятор устанавливается на водоприемной трубе 1 дренажного колодца 2 и состоит из клапана 3 на шарнире 4.

К клапану жестко прикреплен рычаг 5, связанный шарниром 6 с тягой, выполненной в виде штока 7, который удерживается в вертикальном положении направляющей 8. На штоке расположен поплавок 9 с регулируемым балластом 10, свободно перемещающийся между стопорами 11, положение которых регулируется. В открытом и закрытом положении клапан удерживается пружиной 12 [4].

Большое количество подвижных частей является недостатком данного устройства, кроме того, механическая система управления приводит к отказам в работе. Поддержание расчетного уровня также производится вручную и требует постоянного обслуживающего персонала на системе.

3. Регулятор уровня грунтовых вод на закрытой коллекторно-дренажной сети состоит из корпуса 1 и устанавливается на выходном коллекторе 2, имеет телескопическое устройство 3 для поддержания уровня воды на заданной отметке. Для полного перекрытия коллектора служит дроссельный затвор 4, управляемый, например рычагом 5. В режиме увлажнения дроссельный затвор закрывается, телескопическое устройство 3 с помощью подвижного устройства 6 устанавливается на заданную отметку уровня грунтовых вод. При помощи уплотняющейся манжеты 7 телескопический подвижной порог 8 можно устанавливать на любую высоту. При закрытом дроссельном затворе 4 коллектор наполняется водой. Достигнув уровня воды верхней кромки порога 8, вода сливается в колодец и отводится дальше по коллектору. Таким образом, увлажняется массив, расположенный выше регулирующего колодца [2].

Данный регулятор прост по конструкции, в нем возможно изменение установки уровня посредством изменения отметки телескопического подвижного порога 8, регулировка которого производится вручную. В режиме осушения, при пропуске паводковых вод, дроссельный затвор 4 открыт. Недостатком данного регулятора является то, что поддержание расчетного уровня производится вручную.

4. Для системы дифференцированного регулирования уровня грунтовых вод нами разработан автоматический регулятор уровня грунтовых вод на закрытой коллекторно-дренажной сети, устанавливаемый в устье сборного коллектора 1. Для открытия коллектора и сброса дренажных вод имеется дроссельный затвор 2. Для изменения отметки регулируемого уровня имеется устройство 3. В режиме увлажнения дроссельный затвор 2 закрывается, устройство 3 с помощью подвижного устройства 4 устанавливается на заданную отметку уровня грунтовых вод. При помощи подвижного устройства 4 телескопический подвижной порог 5 можно устанавливать на заданную высоту. При закрытом дроссельном затворе 4 коллектор наполняется водой. Достигнув уровня воды верхней кромки порога 5, вода сливается в колодец и отводится дальше по коллектору. Таким образом, увлажняется массив, расположенный выше регулирующего колодца.

Управление системой регулирования осуществляется поплавком 6 установленным в специальной камере 7 соединенным гидравлической связью 8 с мелиорируемым массивом. Настройка системы производится устройством 9.

Применение рассмотренного устройства в составе водооборотных ОУС позволяет более эффективно в автоматическом режиме управлять уровнем грунтовых вод мелиорируемых земель, экономить водные и трудовые ресурсы.

Библиографический список

1. Шуравилин А.В., Кибека А.И. Мелиорация. Учебное пособие. - М.: ИКФ «ЭКМОС», 2006. 943 с.

2. Бочкарев Я.В., Коваленко П.И., Сергеев А.И. Основы автоматики и автоматизации гидромелиоративных систем. - М.: Колос, 1993. 284 с.

3. Заявка рег. № 2010132398 от 02.08.10 Российская Федерация. Система дифференцированного регулирования уровня грунтовых вод. /Биленко В.А., Мажайский Ю.А., Малюгин С.Г., Штучкина А.С.; заявитель ФГОУ ВПО РГАТУ им. П.А. Костычева. - Рязань: РГАТУ.

4. Методы и технологии комплексной мелиорации и экосистемного водопользования. Научное издание. - М., 2006. 586 c.

Размещено на Allbest.ru