Лекція 4. Автоматизація осушувально-зволожувальних систем з трубчастим дренажем. Оптимальне за швидкістю керування водним режимом.

 

Рис.4. Графіки зміни витрати (а) і рівнів води в колодязі (б).

 

 

Мембранні регулятори використовують не тільки для регулювання водоподачі, але і для регулювання стоку. Для цього зв’язана з поплавком заслінка повинна закривати сопло при рівні грунтових вод, які відповідають нормі осушення. При закритому соплі вода буде поступати тільки в надмембранну камеру, клапан регулятора перекриє підвідний патрубок і сток води з поля припиняється.

Якщо влаштувати мембранний регулятор стоку на осушувальному колекторі, а регулятор водоподачі – на зволожувальному, то отримують ділянку поля, яку називають керованим модулем. Щоби можна було дистанційно або за сигналами давачів грунтових вод, опадів тощо переводити її з режиму осушення в режим зволоження і навпаки, на відповідній трубці 8 (рис. 3) регуляторів встановлюють електромагнітні клапани з зачіпками.

На рис.5 наведена принципова електрична схема, яка дозволить автоматизувати зміну режиму роботи модуля шляхом замикання контактів К1 або К2.

У випадку замикання контакту К1 напруга акумуляторної батареї GB подається на котушку YA1 електромагніта клапана, встановленого на відповідній трубці регулятора водоподачі і котушку YA4 електромагніта зачіпки електромагніта клапана регулятора стоку. В результаті регулятор водоподачі відкривається, а регулятор стоку закривається і система переводиться з режиму осушення на зволоження. Замикання контакту К2 зумовлює включення електромагнітів YA2 і YAЗ, і система переводиться з режиму зволоження на осушення. При спрацюванні електромагнітів розмикаються контакти SQ1—SQ4 кінцевих вимикачів, котушки електромагнітів відключаються і значно зменшує споживання електроенергії і потужність акумулятора.

Рис. 5. Принципова електрична схема дистанційного керування мембранними регуляторами стоку і водоподачі.

 

Якщо періодично робити замикання контактів К1 і К2, то буде відбуватися циклічне зволоження за рахунок чергування зволоження й осушення. Однак витрата води при цьому збільшується в 1,5—2 рази.

 

Використання мембранних регуляторів водоподачі не дозволяє упереджувати перехід з режиму зволоження на осушення при значних опадах. Цього недоліку не мають регулятори водоподачі з клиновидними запірними механізмами, які за будовою подібні до регуляторів дренажного стоку.

 Регулятор водоподачі (рис.6.), як і регулятор дренажного стоку з поплавковим опадоміром, має клиноподібний запірний механізм 1, який кронштейнами 2 і 3 кріпиться до водовипускної труби, яка з’єднується зі зволожувальним каналом. Шланг 4 з’єднує через клапанну верхній і нижній б’єфи регулятора. Клапанна коробка має клапан 6, який закріплений на трубці 7, в середині якої знаходиться тяга 8. На стояк 9 надіта труба 10, до якої кріпиться поплавок 11.

 

Рис.6. Гідравлічний регулятор водоподачі.

Зверху труби 10 на трубці 7 закріплений упор 12. В кришці люка зволожувального колодця вмонтовано опадомір 13, поплавок якого зв’язаний з тягою 8. Поплавок 11 кріпиться до труби 10. Його положення визначає величину напору в колекторно-дренажній мережі.

Коли рівень води в колодязі відповідає заданому, клапан 6 закритий. При закритому клапані порожнина клиноподібної камери з’єднана через трубку 5, клапанну коробку, трубку 4 і водовипускну трубу зі зволожувальним каналом, рівень води в якому вищий за рівень води в колодязі. Внаслідок цього сила тиску F1, що діє на передню пластину затвора зі сторони водовипускної труби, буде меншою, ніж сила тиску води F2, яка діє на цю ж пластину зі сторони камери, в стільки разів, в скільки площа поперечного перерізу водовипускної труби буде меншою площі передньої пластини. Тому водовипускна труба буде щільно закрита.

Із-за витрати на зволоження рівень води в колодязі буде зменшуватись, поплавок опускатись, а разом з ним буде переміщуватись вниз тяга 8 з клапаном. Вода із камери почне витікати, тиск в ній почне зменшуватись, зменшуватиметься відповідно і сила тиску F2. Сила тиску F1 стане більшою сили F1 і передня пластина затвора почне повертатись вправо, відкриваючи затвор. Вода почне поступати в колодязь. Відкриття затвора буде продовжуватись до тих пір, поки сили F1 і F2 не зрівняються. Подальше відкриття затвора припиниться, бо приток води в колодязь і витрата з нього зрівняються. При зменшенні витрати води з колодязя відбуватиметься зворотний процес.

Якщо гідравлічний опір клапана 6 і трубок 4 і 5 вибрані не з умови аперіодичного перехідного процесу, то може виникнути коливальний усталений процес: затвор буде то закриватись, то відкриватись.

При випаданні заданої вантажем 14 кількості опадів поплавок опадоміра 11 через тягу 8 закриває клапан, вода із камери зливається, бо рівень води у зволожувальному каналі повинен бути нижчим, ніж у колодязі. В результаті затвор відкриється і вода із колодязя зможе витікати у зволожувальний канал, забезпечуючи режим осушення.

На осушувально-зволожуваних системах з малоуклінним (0,0001...0,0005) або безуклінним дренажем осушення і зволоження здійснюють через безуклінний колектор, на якому влаштовують один колодязь. Щоби забезпечити через нього процеси осушення і підгрунтового зволоження, в ньому необхідно влаштувати регулятор двосторонньої дії, який автоматично повинен забезпечувати перехід з режиму осушення до режиму зволоження в залежності від рівня вод в каналі і кількості опадів.

На рис.7. зображений поперечний переріз регулятора двосторонньої дії. Його встановлюють у водорегулюючому колодязі 1. Він складається із розміщеного на водовипускній трубі 2 запірного органу 3 та