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

Принцип роботи регулятора стоку такий. Поплавок 7 виставляють на відмітці, яка відповідає нормі осушення. Коли  , запірний орган, який має вигляд клиновидної камери із двох жорстких пластин, з’єднаних з боків прогумованою тканиною, закритий, бо вода по шлангу 3 поступає в камеру і притискує ліву рухому пластину до труби.

Коли рівень води в колодязі досягне поплавка 7, останній під дією виштовхувальної сили піднімається і через тягу 5 відкриває клапан 4, вода із запірної камери витікає в колодязь і водовипускна труба відкривається. При зниженні рівня ґрунтових вод відбувається зворотний процес. 

Щоб відкрити регулятор при випаданні заданої кількості опадів при  , у кришці колодязя розташований опадомір 8, поплавок якого може вільно вспливати і через тягу 5 відкривати клапан 4. При цьому вода витікає з запірного пристрою і водовипускна труба відкривається. Кількість опадів, при якій відбувається відкриття регулятора, регулюється величиною вантажу 10: чим більший вантаж, тим більше потрібно води в опадомірі, щоб відкрити клапан.

Рис. 4. Конструктивна схема регулятора дренажного стоку.

 

Недоліком регулятора є те, що перехід регулятора від режиму підпору до режиму стоку не залежить від рівня ґрунтових вод, що може призвести до зменшення накопичення вологи проти оптимального значення. Цей недолік можна усунути, якщо поплавок опадоміра переміщувати пропорційно рівню ґрунтових вод.

Для зменшення витрат на влаштування колодязя конструкція регулятора дренажного стоку дозволяє його встановлювати безпосередньо на водовипускній трубі, як зображено на рис.5. Для цього труба регулятора кріпленнями 5 і 8 кріпиться до водовипускної труби та до бетонної плити, а опадомір закріплюється зверху.

 

Рис. 5. Гідравлічний регулятор дренажного стоку (без колодязя).

 

Окрім описаних можна використовувати і інші конструкції регуляторів дренажного стоку, зокрема, гідропневматичний регулятор.

 

Коли природне формування вологості в ґрунті у вегетаційний період таке, що в окремі проміжки часу між випаданням опадів вологість кореневмісного шару знижується під дією сумарного випаровування нижче мінімально-допустимого значення, то необхідно проводити зволоження. Штучне зволоження можна здійснювати шляхом підгрунтового зволоження або поверхневим зрошенням.

Системи, які забезпечують відвід надлишкової вологи із кореневмісного шару і зволоження при її недостачі, називаються осушувально-зволожувальними системами. Конструкції таких систем бувають різними і визначаються засобами керування процесами руху вологи в ґрунті.

Вперше осушувально-зволожувальна система з автоматичним регулюванням водного режиму шлюзуванням на площі 800 га була побудована у 1978 р. на землях Поліської дослідної болотної станції. Шлюзування здійснювалось за допомогою регульованих перегороджуючих споруд, обладнаних електроприводом. Для регулювання стоку застосовувались коробчаті колісні затвори, а для регулювання водоподачі – колісні плоскі затвори.

Система передбачає два режими роботи: скидання паводкових вод з масиву й автоматичне регулювання рівня ґрунтових вод між дренажами. В період скидання паводкових вод усі затвори стоку і шлюз на магістральному каналі МК відкриваються, а затвори водоподачі і шлюз на зволожувальному каналі ЗК закриваються. При спаді паводка, рівень якого контролює оператор за допомогою засобів телемеханіки, усі споруди переводяться на роботу в автоматичному режимі: шлюз на магістральному каналі автоматично регулює рівень води у верхньому б'єфі, шлюз на зволожувальному каналі – у нижньому б'єфі, а скидні споруди перекриваються до відміток, які відповідають необхідним нормам осушення полів (рис.6). У цей час, зазвичай, рівень ґрунтових вод менше норми осушення і надлишкова вода через скидні споруди надходить у магістральний канал і відбувається процес осушення.

 

2.1. Автоматизація осушувально-зволожувальних систем з мережею відкритих регулюючих каналів

Автоматичне регулювання вологості в кореневмісному шарі ґрунту на осушувально-зволожувальних системах з мережею відкритих регулюючих каналів здійснюється шляхом зміни рівня ґрунтових вод, яке забезпечують шлюзуванням.

 

Рис. 6. Фрагмент осушувально–зволожувальної системи з подачею води у верхів’я осушувальних каналів

 

В залежності від рельєфу місцевості подача води на зволоження може проводитись як в гирла, так і у верхів’я провідних каналів. Система (рис. 6) з подачею води на зволоження у верхів’я провідних каналів найбільше гнучка у керуванні. Вона має регулятори стоку в гирлах провідних каналів і регулятори водоподачі – у верхів’ях.

В якості регуляторів стоку і водоподачі використовують електромеханічні або гідравлічні регулюючі споруди. При наявності поблизу меліорованих полів джерел електричної енергії використовують регулюючі споруди з електроприводом, що дозволяє не тільки автоматизувати процеси осушення і зволоження, але і контролювати їх положення та керувати ними на віддалі за допомогою засобів телемеханіки. При відсутності джерела електричної енергії використовують гідравлічні засоби автоматизації, в яких використовується енергія водного потоку.

Дискретна система автоматичного регулювання рівня ґрунтових вод

В електромеханічних системах регулювання стоку здійснюють за допомогою коробчатих колесних затворів, а водоподачу – за допомогою колесних плоских затворів, обладнаних електроприводом. Побудована на їх використанні система автоматизації передбачає два режими роботи: скид паводкової води із масиву і автоматичне регулювання рівня ґрунтових вод між регулюючими каналами. В період скиду паводкової води всі затвори стоку і шлюз на магістральному каналі МК відкриті, а затвори водоподачі і шлюз на зволожувальному