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

При   комп’ютер починає вираховувати   - розрахункове дозволоження грунту. Коли кількість опадів   досягне значення  , комп’ютер видасть сигнал у виді напруги  , яка забезпечить перевід регулятора з режиму підпору в режим стоку. В результаті надлишкова вода через осушувальну мережу почне поступати на скид.

Після припинення опадів під дією сумарного випаровування вологість ґрунту почне зменшуватись і коли вона стане рівною  , комп’ютер зніме сигнал   і регулятор переведе систему в режим підпору. Одночасно поступить сигнал   на спорожнення опадоміра. Цим будуть забезпечені бажане накопичення вологи в грунті і підготовка системи керування до подальшої роботи.

Описана система керування забезпечує мінімальний час пере зволоження кореневмісного шару, який дорівнюватиме часу транзиту надлишкової вологи через нього. Використання комп’ютера забезпечить не тільки високу надійність і точність, але і робить систему керування гнучкою, так як дозволить оперативно змінювати   і   з ростом рослин. Окрім того, можна передбачити вивід на екран дисплея зміну вологості і рівня ґрунтових вод при випаданні опадів та подальшому осушенні.

 

1.3. Автоматизація осушувальних систем за рівнем ґрунтових вод

Крім керування осушувальною системою за вологістю ґрунту, нею можна керувати і за рівнем ґрунтових вод. На рис.2,а наведений фрагмент осушувальної мережі з осушувальними каналами і регуляторами стоку. Така система при рівні ґрунтових вод  , меншим норми осушення    , повинна працювати в режимі стоку, а при   - автоматично переходити в режим підпору. Це забезпечить максимальне накопичення вологи в ґрунті, але буде деяке перезволоження.

При великих опадах рівні ґрунтових вод почнуть підвищуватись і, коли вони стануть меншими норми осушення, систему необхідно перевести в режим стоку. Цей алгоритм керування можна забезпечити різними технічними засобами. Одним із них є влаштування клапанних затворів (рис. 2,б).

                                            абРис. 2 Фрагмент осушувальної системи (а) і схема клапанного затвора (б).

 

Осушувальна система з клапанними затворами (рис.2,а) обмежує скид води з осушувальних каналів нижче розрахункової відмітки Нр, яка відповідає нормі осушення. При  , меншим Нр, під дією гравітаційних сил ґрунтова вода рухається в сторону регулюючої мережі 1 і далі - в провідні канали 2, із яких через клапанні затвори 3 вона поступає в магістральний канал 4. Затвор (рис.2,б) складається з поворотного клапана 4, вісь обертання якого розташована в ніші дна каналу, троса 3, барабана 1 і редуктора з приводом 2. Така конструкція дозволяє змінювати скид від нульового до максимального значення.

Клапанний затвор призначений для роботи в двох експлуатаційних режимах: скид паводка і пропуск надлишку води через верх. При скиді весняних паводків затвор вкладають в горизонтальну нішу і він не перешкоджає пропуску льодоходу і плаваючих предметів. Положення затвора регулюють в залежності від стадії розвитку сільськогосподарських культур. Так, при вирощуванні зернових культур на торф’яному ґрунті в посівний період необхідно мати рівень ґрунтових вод  м, до кінця першого місяця вегетації його треба понизити до 0.65м, до кінця другого місяця – до 0.75м і до кінця третього місяця – до 0.85м, а при збиранні врожаю бажано, щоб він був рівний 0.9м. 

 

Рис. 3. Фрагмент осушувальної системи з закритою дросельною 

мережею (а) і схема телескопічного регулюючого пристрою (б).

 

Отже, положення затвора весь час потрібно змінювати. Це роблять за допомогою електропривода з місцевим або дистанційним керуванням. При дистанційному керуванні бажано використовувати крокуючий двигун, що спрощує систему керування по радіоканалу (один імпульс буде відповідати повороту ротора двигуна на один крок, який зумовить переміщення затвора, наприклад, на 1 мм).

На осушувальних системах з закритою регулюючою мережею (рис.3,а) з метою обмеження відводу вологи з ґрунту через дрени 1 на виході колекторів 2 влаштовують дренажні колодці 5, в яких встановлюють пристрої, що регулюють стік ґрунтової води. Самим простим пристроєм, який дозволяє змінювати норму осушення, є телескопічний обмежувач з дросельною заслінкою (рис.3,б).

При   дросельна заслінка 4 закрита і рівень ґрунтової води обмежується положенням телескопічної трубки 3. Змінюючи її положення, можна встановлювати різні норми осушення відповідно до потреб технології вирощування сільськогосподарських культур. В передпосівний період і при випаданні великих опадів виникає потреба швидкого зниження рівня ґрунтових вод. Для цього відкривають дросельну заслінку 4, що призводить до збільшення фільтрації із-за збільшення перепаду тиску.

Якщо телескопічний затвор доповнити електромагнітним приводом у поєднанні з храповим механізмом, то можна буде дистанційно змінювати положення телескопічної трубки (норми осушення) згідно до потреб вирощуваних сільськогосподарських культур. Недоліком є те, що регулятор стоку автоматично не переходить в режим стоку при великих опадах. Цього недоліку немає регулятор дренажного стоку, конструктивна схема якого наведена на рис.4.

Цей регулятор дренажного стоку складається із запірного механізму 1, який кріпиться кронштейном 2 до водовипускної труби, шланга 3, який з’єднує вихід колектора з клапанною коробкою, клапана 4, який з’єднаний тягою 5