мелиоративная система

Формула изобретения

МЕЛИОРАТИВНАЯ СИСТЕМА, включающая регулирующую сеть и водоток - водоприемник в виде каскада участков канала, отличающаяся тем, что участки канала гидравлически сообщены между собой посредством сифонных водосбросов, а регулирующая сеть состоит из вертикальных скважин, снабженных устройствами для откачки воды, выполненными в виде размещенных в верхних частях скважин герметичных накопительных емкостей, соединенных с вершинами сифонных водосбросов воздухоотводными трубками.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мелиорации и касается, в частности, регулирования уровней почвенно-грунтовых вод на осушаемых территориях при необходимости осуществления глубокого и (или интенсивного водопонижения) осушения.

Известна конструкция самотечной осушительной системы, состоящей из оградительной, регулирующей и проводящей сетей. Регулирующая сеть (осушители, дрены) принимает избыточную воду с поверхности или из почвы и доставляет ее самотеком по уклону в проводящую сеть (закрытый коллектор, открытый канал). Проводящая сеть также самотеком отводит воду из оградительной и регулирующей сети в водоприемник.

Недостатком известной конструкции осушительной системы является необходимость осуществления большого объема земляных работ для сопряжения в вертикальной плоскости регулирующей сети (осушителей, дрен) с бытовыми уровнями воды в проводящей сети (закрытых коллекторах, открытых каналах), что влечет за собой увеличение затрат как на строительство, так и на эксплуатацию системы.

Известна конструкция сифонного водосбора, включающая вертикальные всасывающие трубы, обеспечивающие забор воды из каждого водоприемного колодца системы, объединяющий коллектор, заканчивающийся вертикальным сбросным участком и сборный резервуар, откачка воды из которого осуществляется насосами. Эта конструкция позволяет обеспечить глубокое понижение уровня грунтовых вод на осушаемой территории при минимально возможном заглублении проводящей сети, однако требует больших затрат на ее эксплуатацию в связи с необходимостью использования насосного оборудования для откачки воды из сборного резервуара и вакуум-насосов для поддержания работоспособности сифонов.

Известна конструкция осушительно-увлажнительной системы, принятая нами за прототип, включающая регулирующую и проводящую сети и реку-водоприемник в виде каскада обвалованных водохранилищ, которые соединены с проводящей сетью нижележащего каскада через подземные трубопроводы, и регулирующие сооружения, при этом участки реки-водоприемника между водохранилищами выполнены в виде каналов.

Известная конструкция системы позволяет обеспечить двухстороннее мелиоративное воздействие на осушаемую территорию, но при всех положительных факторах, имеет ряд недостатков, к которым относятся высокая стоимость строительства каскада обвалованных водохранилищ и низкая эффективность осушения, конструктивно ограниченная глубиной заложения осушительной сети. Кроме того, известная конструкция может стать фактором, нарушающим экологическое равновесие окружающей среды за счет большой площади водной поверхности водохранилищ и появления напорной фильтрации воды из водохранилища, распространяющейся как в обе стороны по площади, так и под гораздо большим напором на земли нижележащего каскада, способствуя их заболачиванию.

Целью изобретения является снижение затрат на строительство при повышении эффективности осушения и сохранения экологического равновесия мелиорируемой территории.

Поставленная цель достигнута тем, что в мелиоративной системе, содержащей регулирующую сеть и водоток-водоприемник в виде каскада участков канала, изолированные участки канала гидравлически связаны между собой посредством устройств для создания разрежения, которые соединены с регулирующей сетью через герметичные накопительные емкости.

На чертеже показана предлагаемая система, разрез по оси канала-водоприемника, расположенной по уклону поверхности осушаемой территории.

Канал-водоприемник содержит каскад участков 1, связанных между собой сифонами 2. Вершина каждого сифона 2 соединена воздухоотводной трубкой 3 с герметичной емкостью 4, расположенной на уровне вышележащего относительно сифона 2 участка 1. В емкость 4 герметично введена водоподъемная труба 5, противоположный конец которой опущен в вертикальную скважину 6. Емкость 4 снабжена комбинированным клапаном 7 поплавкового типа, управляемым уровнем воды в емкости 4, и патрубком 8 для сброса накопленной воды в канал. Перед началом работы системы любым известным способом осуществляют зарядку сифонов 2. Поток воды, проходящий по сифону 2, захватывает воздух, поступающий по воздухоотводной трубке 3 из герметичной накопительной емкости 4, и отводит его в составе водовоздушной смеси под уровень воды нижележащего относительно сифона 2 участка 1 канала-водоприемника.

В соответствии с темпами воздухоотведения из емкости 4 и соответственно из полости водоподъемной трубы 4 в последней происходит подъем уровня воды от его естественного положения уровня грунтовых вод на осушаемой территории. По мере удаления воздуха из емкости 4 происходит подъем воды по трубе 5 и заполнение емкости водой до уровня срабатывания клапана 7. Клапан 7 перекpывает воздухоотводную трубку 3, одновременно соединяя емкость 4 с атмосферой и обеспечивая свободный слив жидкости в водоприемник через патрубок 8. После опорожнения емкости 4 клапан 7 перекрывает сливной патрубок 8 и, герметизируя емкость 4, соединяет ее с воздухоотводной трубкой 3. Давление в системе (емкость 4 воздухоотводная трубка 3 сифон 2) выравнивается, и система готовая к осуществлению следующего цикла водозабора и отведения избыточных почвенно-грунтовых вод с осушаемой территории.

Отвод избыточных почвенно-грунтовых вод продолжается до тех пор, пока уровень грунтовых вод на осушаемой территории не достигнет проектного уровня водопонижения, величина которого задается высотой подъема уровня воды (величиной разрежения) в полости устройства для создания разрежения (сифона 2).

Основным преимуществом предлагаемой конструкции мелиоративной системы по сравнению с прототипом является возможность повышения эффективности ее осушительного действия при осуществлении глубокого водопонижения за счет использования ряда или группы водоприемных скважин, подключенных к одному устройству для создания разрежения, использующему для подъема избыточных почвенно-грунтовых вод потенциальную энергию воды, текущей по каналам (водотокам, расположенным на разных уровнях).

Существенное снижение стоимости единицы осушаемой площади достигается за счет резкого уменьшения объема земляных работ при строительстве водотоков. При этом важно отметить, что снижение стоимости тем больше, чем глубже по проекту самотечной системы осушения необходимо закладывать регулирующую часть системы (например, дрены), поскольку в пределах глубин закладки регулирующей части водоприемных скважин от 1 до 7 м проводящая сеть в виде каналов может быть заложена на глубину, не превышающую 1,5 м на всем ее протяжении. Лишь начиная с глубины закладки водопонижения, превышающей 7 м, необходимо увеличивать глубину закладки каналов во избежание выделения газов из отводимой воды при вакуумировании.

Предлагаемая конструкция мелиоративной системы позволяет обеспечить снижение уровня избыточных почвенно-грунтовых вод при одинаковом разрежении на одинаковую величину от настоящего положения УГБ независимо от отметок поверхности земли в месте устройства водоприемной скважины, что позволяет получить равную величину понижения уровней почвенно-грунтовых вод на всей осушаемой территории при исключении условий (сеть водохранилищ, дамбы обвалования), нарушающих экологическое равновесие мелиорируемой территории.

Длина участка 1 каскада канала-водоприемника зависит от уклона местности и, при малых уклонах или полном отсутствии уклона поверхности осушаемой территории, когда длина участка одного каскада становится сопоставима с длиной самого канала, устройством для создания разрежения гидравлически связывают два канала-водоприемника, разница отметок между уровнями воды в которых обеспечивает работоспособность устройства для создания разрежения. При этом предлагаемая конструкция мелиоративной системы может найти применение не только при осушении сельскохозяйственных угодий, но и при осуществлении водопонижения на территории населенных пунктов и промышленных предприятий, при этом в качестве разноуровневых водотоков могут быть использованы существующие сети водопровода и канализации.