RU2686691C1 - Lysimeter - Google Patents
Lysimeter Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686691C1 RU2686691C1 RU2019101275A RU2019101275A RU2686691C1 RU 2686691 C1 RU2686691 C1 RU 2686691C1 RU 2019101275 A RU2019101275 A RU 2019101275A RU 2019101275 A RU2019101275 A RU 2019101275A RU 2686691 C1 RU2686691 C1 RU 2686691C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- siphon
- branch
- drainage well
- lysimeter
- tank
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims description 14
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
- 210000003464 cuspid Anatomy 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 11
- 238000003973 irrigation Methods 0.000 abstract description 5
- 230000002262 irrigation Effects 0.000 abstract description 5
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 abstract description 3
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 19
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 9
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 8
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000004746 geotextile Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 241000380130 Ehrharta erecta Species 0.000 description 1
- 241000282326 Felis catus Species 0.000 description 1
- 238000006424 Flood reaction Methods 0.000 description 1
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 1
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000003905 agrochemical Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 210000002445 nipple Anatomy 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/24—Earth materials
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D9/00—Level control, e.g. controlling quantity of material stored in vessel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к приборам, применяемым в сельском хозяйстве при балансовых исследованиях на мелиорируемых землях, в частности для определения инфильтрации поливных, талых и дождевальных вод.The invention relates to devices used in agriculture for balance studies on reclaimed land, in particular to determine the infiltration of irrigated, thawed and rainwater.
Известен лизиметр, включающий в себя емкость с монолитом почвы, связанный через клапан с питающим устройством, имеющим самописец уровня воды с поплавковым приводом (Авторское свидетельство SU №298887, G01N 33/24 от 16.03.1971).Known lysimeter, which includes a container with a monolith of the soil, connected through a valve with a feeding device having a recorder of the water level with a float drive (Copyright Certificate SU №298887, G01N 33/24 from 03.16.1971).
Недостатком данного устройство является то, что не обеспечивает измерения искомых параметров при переменном уровне в емкости синхронно с изменяющимся уровнем грунтовых вод. Кроме того, оно слишком сложное для полевых лизиметров опытных делянок, исследования по изучению научно-обоснованных параметров агрохимической мелиорации на деградированных почвах, например, в условиях лизиметрических опытов, когда необходимо использовать полив или дождевание. Другим недостатком является то, что он сложен в работе, а это приводит к занижению показателей инфильтрации.The disadvantage of this device is that it does not provide measurement of the desired parameters at a variable level in the tank synchronously with the changing groundwater level. In addition, it is too complicated for field lysimeters of experimental plots, research studies of scientifically based parameters of agrochemical melioration on degraded soils, for example, in lysimetric experiments, when it is necessary to use watering or sprinkling. Another disadvantage is that it is difficult to operate, and this leads to an underestimation of infiltration rates.
Известны лизиметры SU: №№889015, A01G 25/02, 1513400, G01N 33/24; 763794, G01N 33/24; 423106, G05D 9/00; 1004986, G05D 9/00; 1052198, A01G 25/16; 1681781, A01G 25/16.Known SU lysimeters: №№889015,
Однако данные устройства характеризуются недостаточной точностью измерения и большой инерционностью из-за применения поплавков на электроприводе и т.п.Кроме того, сложность конструкции из-за дополнительного колодца, невозможность искусственного изменения уровня грунтовых вод. При этом необходимо менять уровень не монотонно, а ступенчато, учитывая рост растений по фазам развития.However, these devices are characterized by insufficient measurement accuracy and high inertia due to the use of floats on an electric drive, etc. Moreover, the complexity of the design is due to the additional well, the impossibility of artificially changing the groundwater level. It is necessary to change the level is not monotonous, but in steps, taking into account the growth of plants in the phases of development.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является лизиметр, включающий емкость с монолитом почвы, сообщающуюся с вертикально установленной емкостью, поддон и элементы контроля уровня воды, причем вертикально установленная емкость разделена на измерительную емкость и дренажный колодец перегородкой, в средней части которой выполнено отверстие в виде проема, перекрываемого щитком, снабженным устройством для сброса воды в виде сифона, нисходящая ветвь которого выведена в дренажный колодец в сторону оголовка отводящего закрытого коллектора, при этом сифон закреплен внутри отверстия в щитке, выполнен с возможностью вертикального фиксированного перемещения относительно проема в перегородке, причем вертикально установленная емкость сообщена гидравлически с поддоном емкости с монолитом почвы, при этом лизиметр снабжен дренажной трубкой с регулируемым клапаном, один конец которой герметично пропущен через щиток в нисходящую ветвь сифона и направлен вверх к его колену, а второй - в мерную емкость и расположен ниже восходящей ветви сифона, восходящая ветвь устройства в виде сифона снабжена Г-образным рычагом, в средней части которого шарнирно закреплен двуплечий рычаг, на одном плече которого закреплен запорный орган, а на другом плече - поплавок (Патент RU №2642261, G01N 33/24, G05D 9/00 от 24.01.2018).The closest in technical essence to the present invention is a lysimeter, including a tank with a soil monolith, communicating with a vertically installed tank, a pallet and water level control elements, the vertically installed tank being divided into a measuring tank and a drainage well with a partition in the middle part of which opening, covered with a flap, equipped with a device for discharge of water in the form of a siphon, the descending branch of which is put into the drainage well towards the end of the discharge pipe covered siphon with siphon fixed inside the hole in the shield, made with the possibility of vertical fixed movement relative to the opening in the partition, and the vertically installed container is hydraulically connected to the container tray with a monolith of the soil, while the lysimeter is equipped with a drainage tube with an adjustable valve, one end of which is sealed passed through the flap into the descending branch of the siphon and is directed upwards to its knee, and the second - into the measured capacity and is located below the ascending branch of the siphon, the ascending branch The device in the form of a siphon is equipped with an L-shaped lever, in the middle part of which a double-arm lever is hinged, on one shoulder of which a locking member is fixed, and on the other shoulder - a float (Patent RU No. 2642261, G01N 33/24, G05D 9/00 of 24.01 .2018).
Недостатком устройства, наиболее близкого по технической сущности к предлагаемому лизиметру, заключается в том, что он обеспечивает объем сброса воды через сифон, при этом небольшая часть потока жидкости, набегающая на конец дренажной трубки, расположенной внутри сифона, поступает в мерную емкость, т.е. удлиняет процесс быстрого отвода воды из мерной емкости. Кроме того, сама дренажная трубка увеличивает сопротивления для жидкости, вытекающей из нисходящей ветви сифона -создает сопротивлению для свободного истечения жидкости в дренажный колодец. При этом на момент зарядки работы полным сечением сифон через гребень, несколько удлиняет время его работы, а значит, имеет место запаздывания процесса полного сброса жидкости в дренажный колодец. Причем даже в случае, если начинается перелив жидкости через гребень сифона, то отток (отсасывание) жидкости имеет место замедленного действия с захватом воздуха, поступающего вместе с жидкостью, следствием чего пропускная способность несколько уменьшается по происшествии замедленного начала действия сифона, т.е. использование замкнутой гидравлической системы для управления выпуска жидкости клапаном дренажной трубки усложняет конструкцию для стабилизации заданного расхода при сифонном выполнении всасывающей ветви (восходящей ветви) сифона.The disadvantage of the device, the closest in technical essence to the proposed lysimeter, is that it provides the volume of water discharge through the siphon, while a small part of the fluid flow incident on the end of the drainage tube located inside the siphon enters the measuring capacity, i.e. . lengthens the process of rapid removal of water from the measuring tank. In addition, the drainage tube itself increases the resistance to the fluid flowing from the downward branch of the siphon — creates resistance to the free flow of fluid into the drainage well. At the same time at the time of charging the work with a full cross section of the siphon through the ridge, it slightly lengthens its operation time, which means that there is a delay in the process of complete discharge of fluid into the drainage well. Moreover, even if a liquid begins to overflow through the siphon ridge, then the outflow (suction) of the liquid takes place in a delayed manner with air trapping along with the liquid, as a result of which the throughput decreases somewhat after an incident of the delayed onset of the siphon, i.e. The use of a closed hydraulic system to control the discharge of a fluid by a drain valve tube complicates the design for stabilizing a given flow rate when siphoning the suction branch (rising branch) of the siphon.
Технической задачей является упрощение конструкции и выполнение возможности повышения надежности работы устройства, и изменения этим путем величины подачи сигнала на включение эжектора для отсасывания скопившейся в гребне сифона воздуха.The technical task is to simplify the design and the implementation of the possibility of improving the reliability of the device, and changing this way the signal supply to turn on the ejector for suction of air accumulated in the crest of the siphon.
Получение указанного технического результата обеспечивается тем, что заявленный лизиметр, включает емкость с монолитом почвы, сообщающуюся с вертикально установленной емкостью, поддон и элементы контроля уровня воды, причем вертикально установленная емкость разделена на измерительную емкость и дренажный колодец перегородкой, в средней части которой выполнено отверстие в виде проема, перекрываемого щитком, снабженным устройством для сброса воды в виде сифона, нисходящая ветвь которого выведена в дренажный колодец в сторону оголовка отводящей трубы, при этом сифон закреплен внутри отверстия в щитке, выполнен с возможностью вертикально фиксированного перемещения относительно проема в перегородке, причем вертикально установленная емкость сообщена гидравлически с поддоном емкости с монолитом почвы, крышку с градуированной стойкой в виде шкалы и регулировочное приспособление в виде винта, согласно изобретения, нисходящая ветвь сифона в дренажном колодце снабжена внутри телескопическим сбросным патрубком, который имеет выходное колено, выходное отверстие которого направлено вверх, колено расположено в дренажном колодце ниже выпускного отверстия отводящей трубы, при этом нисходящая ветвь в верхней части сифона имеет механизм запуска сифона, выполненный в виде соединенных между собой трубки-датчика уровня жидкости и эжектора, причем трубка-датчик сообщена с одной стороны – с находящейся в измерительной емкости восходящей ветвью сифона через отверстие, выполненное в боковой перегородке щитка, а с другой стороны - с полостью дренажного колодца посредством эжектора выше конца телескопического сбросного патрубка, который имеет выходное колено, телескопический патрубок жестко зафиксирован к боковой стенке дренажного колодца, а нисходящая ветвь сифона имеет возможность фиксированного перемещения посредством винта относительно закрепленного к стенке дренажного колодца телескопического патрубка.The receipt of this technical result is ensured by the fact that the declared lysimeter includes a tank with a soil monolith communicating with a vertically installed tank, a tray and water level control elements, the vertically installed tank being divided into a measuring tank and a drain well with a partition in the middle part of which as an opening, covered with a flap, equipped with a device for discharge of water in the form of a siphon, the descending branch of which is brought into the drainage well in the direction of the tip leading pipe, while the siphon is fixed inside the hole in the shield, made with the possibility of vertically fixed movement relative to the opening in the partition, and the vertically installed capacity is communicated hydraulically with the container tray with a monolith of the soil, the cover with a graduated stand in the form of a scale and adjustment device in the form of a screw, According to the invention, the downward branch of the siphon in the drainage well is provided inside with a telescopic discharge nozzle, which has an exit elbow, the outlet of which is Directed upwards, the knee is located in the drainage well below the outlet of the discharge pipe, while the downward branch in the upper part of the siphon has a siphon trigger mechanism made in the form of interconnected liquid level sensor tubes and an ejector, the sensor tube communicating on one side - with the ascending branch of the siphon located in the measuring tank through an opening made in the side wall of the shield and, on the other hand, with the cavity of the drainage well by means of an ejector above the end of the telescopic vent th nozzle which has an outlet knee telescopic tube is rigidly fixed to the side wall of the drainage wells, and the descending branch of the siphon has the ability to move by a screw fixed with respect to the fixed wall of the drainage wells telescopic pipe.
Кроме того, восходящая ветвь сифона имеет на конце калиброванное отверстие, сообщенное с измерительной емкостью.In addition, the ascending branch of the siphon has a calibrated orifice at the end communicated with the measuring capacitance.
Кроме того, полость дренажного колодца сообщена с атмосферой через трубку -датчика, верхний конец который связан с эжектором, а нижний конец находится на уровне конца сливной нисходящей ветви сифона.In addition, the cavity of the drainage well communicates with the atmosphere through a sensor tube, the upper end of which is connected to the ejector, and the lower end is at the level of the end of the downwardly descending branch of the siphon.
Такая конструкция лизиметра в условиях эксплуатации позволяет не только настраивать лизиметр с помощью настройки фиксатора положения с винтом в виде вертикального стержня щитка, размещенного в направляющих рамки, закрепленной в перегородке в щитке, с отверстием, в котором закреплено колено сифона, но нисходящая ветвь сифона снабжена пусковым устройством эжектора всасывающий воздух из полости сифона в атмосферу через трубку-датчика, расположенную в дренажном колодце, но при этом эжектор соединен с трубкой-датчиком уровня жидкости, которая закреплена на восходящей ветви сифона, через отверстие, выполненное в боковой стенке перегородки, в щитке со стороны измерительной емкости. Причем расположение сбросного телескопического патрубка с коленом, который направлен вверх в потоке дренажного колодца приводит к его затапливанию и, к исключению доступа атмосферного воздуха снизу, так как оно погружено ниже уровня дна сбросной дренажной трубы (коллектора), имеющей положительный уклон дна в сторону движения жидкости (воды), в которой давление ниже, чем в сифоне, работающем при зарядке его с относительно большим расходом через сифон, следствием чего пропускная способность резко увеличивается.This design of the lysimeter allows not only to adjust the lysimeter by setting the latch with a screw in the form of a vertical shield pin placed in the frame guides fixed in the partition in the shield with a hole in which the siphon knee is fixed, but the descending siphon branch is equipped with a trigger the ejector device suction air from the siphon cavity into the atmosphere through a sensor tube located in the drainage well, but the ejector is connected to the liquid level sensor tube, the cat paradise is fixed on the ascending branch of the siphon through hole formed in the side wall partitions in the shield by the measuring vessel. Moreover, the location of the waste telescopic pipe with a knee that is directed upwards in the flow of the drainage well leads to its flooding and, to prevent access of atmospheric air from the bottom, as it is submerged below the bottom of the drainage drainage pipe (collector) that has a positive slope of the bottom in the direction of fluid flow (water), in which the pressure is lower than in the siphon, working when charging it with a relatively high flow rate through the siphon, the result of which throughput increases sharply.
Таким образом, при повышении уровня в измерительной накопительной емкости трубка-датчик подает сигнал на включение эжектора, который отсасывает скопившейся в сифоне воздух. При этом это дает возможность вертикально и свободного перемещения вертикального фиксатора положения винта и настройки на поддержание оптимального уровня через сифон в емкости монолита почвы в зависимости от проведения опытов на делянке и с применением культуры выращивания на ней, т.е. многолетние травы, зерновые, картофель и т.п. Данная связь с переходными процессами самого сифона, в частности, когда нисходящая ветвь сифона обхватывает внутри сбросной телескопический патрубок, который зафиксирован в стенке дренажного колодца ниже конца нисходящей ветви при нижнем положении сифона в измерительной наполняемой емкости. Все элементы сифона в режиме срабатывания трубки-датчика и эжектора в диапазоне различных уровней емкости монолита почвы, позволяет поддерживать автоматический режим и фиксировать положение сифона, с его элементами создавая перемещение фиксатора при помощи винта, вместе с которым перемещается сифон, трубка-датчик, эжектор и воздушная трубка-датчик в полости дренажного колодца, при этом сбросной телескопический патрубок с коленом постоянно остается в одном вертикальном положении в дренажном колодце, и тем самым упрощает конструкцию лизиметра, позволяет медленно накапливать жидкость в измерительной емкости и резко запускать сифон под большим расходом для последующего наполнения измерительной емкости, которая гидравлически через поддон связана с емкостью монолита почвы, в случае ее перенаполнения от полива или дождевых осадков и т.п.Имеется возможность, когда через определенное время установленный сифон на перегородке, щитке срабатывает по программе заданного цикла полива емкости монолита почвы. Горизонт жидкости в измерительной емкости падает ниже отметки конца восходящей ветви, при этом калиброванное отверстие на входе восходящей ветви сифона обеспечивает надежную отсечку расхода сифона 8 конце понижения уровня жидкости в измерительной емкости при большом диапазоне изменения поступления при гидравлической связи через поддон с емкостью монолита почвы.Thus, as the level in the measuring storage capacity rises, the tube-sensor sends a signal to turn on the ejector, which sucks the air accumulated in the siphon. At the same time, it allows vertically and free movement of the vertical screw position fixture and adjustment to maintain the optimum level through the siphon in the soil monolith tank depending on the experiments on the plot and using the culture of growing on it, i.e. perennial grasses, cereals, potatoes, etc. This connection with transients of the siphon itself, in particular, when the descending siphon branch wraps inside the waste telescopic pipe, which is fixed in the wall of the drainage well below the end of the descending branch at the lower position of the siphon in the measuring filled tank. All elements of the siphon in the mode of operation of the sensor tube and the ejector in the range of different levels of the soil monolith capacity allow you to maintain the automatic mode and fix the position of the siphon, with its elements creating a movement of the lock with a screw, with which the siphon, sensor tube, ejector and air tube sensor in the cavity of the drainage well, while the discharge telescopic pipe with the knee always remains in the same vertical position in the drainage well, and thus simplifies the design of it allows you to slowly accumulate liquid in the measuring tank and sharply start the siphon at a high flow rate for subsequent filling of the measuring tank, which is hydraulically connected through the pan to the soil monolith capacity, in case of its overflow from irrigation or rainfall, etc. There is a possibility when after a certain time, the installed siphon on the partition, the dashboard is triggered by the program of a given cycle of irrigation of the soil monolith capacity. The horizon of the liquid in the measuring tank falls below the end of the ascending branch, while the calibrated orifice at the inlet of the ascending branch of the siphon ensures reliable cut-off of the siphon consumption at the end of lowering the level of the liquid in the measuring capacitance with a large range of input during the hydraulic connection with the soil monolith capacity.
В таких условиях при простоте устройства можно проводить экспресс-информацию для визуального замера уровня воды в емкости циклически при свободном перемещении вертикального фиксатора положения винта и настройки на поддержание оптимального уровня через сифон в емкости монолита почвы в зависимости от проведения опытов на делянке, а значит, повышает при простоте производительность труда и качества полученной информации при определении элементов водного баланса почвогрунтов при заполнении емкости монолита почвы. Кроме того, наличие разноцветной полосы шкалы системы индикации позволяет дополнительно допускать заданную погрешность приборов контроля ±1,0 см, и вычислять расход, сбрасываемый в дренажный колодец посредством сифона, когда нисходящая ветвь с эжектором, сбросным телескопическим патрубком с коленом и воздушная трубка-датчика в полости дренажного колодца, далее в отводящую трубу (коллектор). Таким образом, мерная емкость наполняется только через гидравлическую связь с монолитом почвы, а значит, точность замера расхода жидкости повышается в разы.Under such conditions, with simplicity of the device, it is possible to carry out express information to visually measure the water level in the tank cyclically with the free movement of the vertical screw position lock and adjustment to maintain the optimum level through a siphon in the soil monolith tank, depending on the experiments on the plot, which means with simplicity, labor productivity and the quality of the information obtained in determining the elements of the water balance of soil and soil when filling the capacity of the soil monolith. In addition, the presence of a multi-colored bar of the display system scale additionally allows the specified error of control devices to be ± 1.0 cm, and calculate the flow rate discharged into the drainage well by means of a siphon when the descending branch with an ejector, a waste telescopic elbow with a knee and an air tube sensor cavity drainage well, then into the discharge pipe (collector). Thus, the measuring tank is filled only through a hydraulic connection with the monolith of the soil, which means that the accuracy of measuring the flow rate of the fluid increases several times.
Эти конструктивные отличия от прототипа позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого лизиметра критерию изобретения «новизна».These design differences from the prototype allow us to conclude that the proposed lysimeter complies with the criteria of the invention of "novelty."
Автору не известны конструкции лизиметра аналогичной конструкции, поэтому он считает, что предложенное техническое решение отвечает критерию «существенные отличия».The author is not aware of the lysimeter design of a similar design, so he believes that the proposed technical solution meets the criterion of "significant differences."
На чертеже показана схема лизиметра, общий вид в разрезе.The drawing shows a diagram of the lysimeter, a general view in section.
Лизиметр содержит корпус емкости 1, заполненный монолитом почвогрунта, причем емкость заполняется двумя различными водопроницаемыми слоями фильтра: верхнего хорошо проницаемого 2 исследуемого образца почвы и нижнего слабо проницаемого 3 дна-фильтра, выполненного из геотекстильного материала, уложенного на сетку 4, перекрывающих сверху поддон 5, который соединен гидравлически с металлической вертикальной трубой в виде емкости 6. В хорошо проницаемом 2 образце почвы размещен датчик влажности 7. Вертикально установленная емкость 6 разделена на измерительную накопительную емкость 9 и дренажный колодец 10 перегородкой 8, и в средней части которой выполнено отверстие 11 в виде проема. Отверстие перекрывается подвижным щитком 12 с механизмом подъема в виде винта 13 размещенного в направляющих 14, закрепленных в перегородке 8. В средней части перекрываемого щитка 12 выполнено отверстие, через которое пропущено устройство в виде сифона 15, закрепленного к подвижному щитку 12. Колено сифона 15 закреплено внутри отверстия 11 в щитке 12, выполненное с возможностью фиксированного перемещения относительно отверстия 11 в перегородке 8.The lysimeter contains a tank body 1 filled with a monolith of soil and the tank is filled with two different permeable filter layers: the top well-permeable 2 soil sample and the bottom weakly permeable 3 bottom filter made of geotextile material laid on grid 4, overlying the
Нисходящая ветвь сифона 15 содержит внутри телескопический патрубок 16, закрепленный нижним концом к боковой стенке дренажного колодца 10, и нисходящая ветвь сифона 15 установлена с возможностью перемещения относительно неподвижного сбросного патрубка 16, который имеет выходное колено 17, в дренажном колодце 10 ниже выпускного отверстия отводящей трубы 21 (коллектора). Восходящая ветвь сифона 15, имеющая на конце калиброванное отверстие 18, сообщена с мерной накопительной емкостью 9 через трубку-датчик 19. Лизиметр содержит также механизм запуска сифона 15, который состоит из трубки-датчика 19 уровня жидкости в мерной накопительной емкости 9, эжектора 20, активное сопло которого присоединено к трубке-датчика 19 подающей воду из измерительной емкости 9 в сторону нисходящей ветви сифона 15 в дренажный колодец 10. Конец трубки-датчика 19 уровня жидкости расположен на одном уровне конца подвижной нисходящей ветви сифона 15 с возможностью одновременно вертикального перемещения вместе с сифоном 15 вверх или вниз, не доходя оголовка отводящей трубы 21.The descending branch of the siphon 15 contains inside the
Нисходящая ветвь сифона 15 имеет возможность фиксированного перемещения вместе с трубкой-датчиком 19 относительно закрепленного к стенке дренажного колодца 10 через уплотнение телескопического сбросного патрубка 16 с коленом 17, затапливая колено 17 патрубка 16, который установлен ниже уровня оголовка дна отводящей трубы 21. Все элементы выполнены съемными и взаимозаменяемыми при настройке. Таким образом, нисходящая ветвь сифона 15 в верхней части сифона имеет механизм запуска сифона 15 выполненный в виде соединенных между собой трубки-датчика 19 уровня жидкости и эжектора 20, причем трубка-датчик 19 сообщена с одной стороны – с находящейся в измерительной емкости 9 восходящей ветвью сифона 15 через отверстие, выполненное в боковой перегородке 8 щитка 12, а с другой стороны – с помощью дренажного колодца 10 посредством эжектора 20 выше конца телескопический патрубок 16 жестко зафиксирован в боковой стенке дренажного колодца 10. Нисходящая ветвь сифона 15 имеет возможность фиксированного перемещения посредством винта 13 относительно закрепленного к стенке дренажного колодца 10 телескопического сбросного патрубка 16. Полость дренажного колодца 10 связана с атмосферой через отверстие 25 в крышке 22, что позволяет выходить воздуху при сливе поступающей воды через эжектор 20 из трубки-датчика 19 в сторону нисходящей ветви сифона 15, конец которой расположен на уровне конца нисходящей ветви сифона 15 при его перемещении вверх или вниз.The descending branch of the siphon 15 has the ability to move with the
Мерная емкость 9 является основной деталью лизиметра. Она объединяет нисходящую ветвь, имеющее на конце калиброванное отверстие 18, трубку-датчика 19 с эжектором 20 и остальные детали и, служит для сброса излишков воды в дренажный колодец 10, в котором размещен сбросной телескопический патрубок 16 с коленом 17 с отводящей трубой 21. Изменение выполнение механизма запуска в виде трубки-датчика 19, эжектора 20 и дренажного колодца 10 позволяет медленно накапливать воду в измерительной емкости 9, в которую жидкость гидравлически поступает из емкости 1, заполненной монолитом почвогрунта 2 и, зависящей от его проницаемости, фильтра 3, выполненного из геотекстильного материала и, затем резко запустить сифон 15 под большим расходом для сброса в дренажный колодец 10, выданный за один период работы лизиметра для данной конкретной сельскохозяйственной культуры. При этом калиброванное отверстие 18 обеспечивает надежную отсечку расхода сифона 15 в конце опорожнения до заданного уровня в измерительной емкости 9 в случае большого диапазона изменения подводимого через гидравлическую связь из емкости 1.Measuring
Подвижный щиток 12 с механизмом подъема в виде винта 13, размещенного в направляющих 14, закрепленных в перегородке 8 с сифоном 15, который объединяет все остальные детали на восходящей ветви и нисходящей ветви устройства в виде сифона 15 со сбросной телескопической трубкой 16 с коленом 17, последний в начале заполняется жидкостью из трубки-датчика 19 через эжектор 20, являются регулируемыми в целом для работы сифона 15.The
Для измерения поступившей фильтрующей воды (жидкости) в мерную емкость 9 над крышкой 22 емкости 6 закреплена градуированная стойка 23 с возможностью размещения на ней системой индикации в виде шкалы из разноцветных светящихся отсчетных и разделительных полос. Имеется возможность экспресс-контроля значений уровней в мерной емкости 9 в заданных интервалах изменений расхода. Разноцветные светящиеся отсчетные полосы, соответствующие расчетному расходу воды, могут быть, например, белыми, а разделительная полоса черная, что соответствует перемещением зафиксированного положения вертикального винта 13, вместе с которым перемещается щиток 12, сифон 15 и все другие его связанные между собой элементы в целом, кроме стационарно закрепленного сбросного телескопического патрубка 16 с коленом 17 для сброса воды, а также светящиеся краской указательной стрелки 24 на винте 13.To measure the incoming filtering water (liquid) into the measuring
Следует отметить, что крышка 22 на дренажном колодце 10 имеет воздушное отверстие 25 для сообщения полости дренажного колодца с атмосферой, что связано с выпуском воздуха, подключенного к эжектору 20 трубки-датчика 19 для удаления воздуха из сифонной подающей ветви, которая содержит трубку-датчик 19, и поступления в полость дренажного колодца 10 воздуха.It should be noted that the
Таким образом, состояние УГВ от поверхности почв и влажности почвы зависит как по периодам проведения работ, так и по культурам и их фазам развития сельскохозяйственных культур, т.е. на данный период роста растений. Все элементы выполнены съемными и взаимозаменяемыми при настройке.Thus, the condition of GWL from the soil surface and soil moisture depends both on the periods of work, and on the crops and their phases of crop development, i.e. for this period of plant growth. All elements are removable and interchangeable when setting up.
Лизиметр работает следующим образом.Lysimeter works as follows.
На опытной делянке, на исследуемом поле, отрывается траншея, в которой на заданной глубине 1,0…1,8 м устанавливается металлическая емкость 1 и заполняется исследуемым почвогрунтом с двумя различными водопроницаемыми слоями фильтра, т.е. верхний слой монолит почвы 2 и геотекстильный материал 3 на сетке 4, последние закреплены над поддоном 5. Поддон 5 емкости 1 соединен гидравлически посредством перетекающей трубы с вертикально установленной емкостью 6, разделенной на две неравные части: мерную емкость 9 и дренажный колодец 10 вертикальной перегородкой 8. В перегородке 8 в средней части выполнено отверстие 11. Проем перекрывается подвижным щитком 12 с сифоном 15 со связанными между собой его элементами. Это разделяет мерную часть емкости 9 и дренажный колодец 10 между собой при отсутствии работы сифона на момент заполнения водой поливом или дождеванием емкости 1 с монолитом почвы и накопления воды в измерительной емкости 9, где затем происходит выравнивание уровней воды между собой. Во избежание затопления лизиметра не рекомендуется устанавливать в микропонижениях и западинах. Таким образом, имеется перепад перед отводящим оголовком отводящей трубы 21.In the experimental plot, in the field under study, a trench is opened in which a metal tank 1 is set at a predetermined depth of 1.0 ... 1.8 m and filled with the studied soil with two different water-permeable filter layers, i.e. the top layer is a monolith of
После достижения определенного уровня свободной поверхности воды (жидкости), излишняя вода из емкости 1 монолита почвогрунта 2 медленно поступает гидравлически посредством перетекающей трубы в вертикально установленную емкость 6. При достижении уровня воды в измерительной емкости 9 к уровню всасывающей части трубки-датчика 19, диаметр которой соизмерим для перетекания воды, она при любых незначительных величинах подводимого расхода запускается как сифон, сливая воду в полость дренажного колодца 10, затем затапливает колено 17 телескопического патрубка 16, далее и сливной части нисходящей ветви подвижного сифона 15, так как нисходящая ветвь сифона 15 может перемещаться по сбросному телескопическому патрубку 16 с коленом 17 и закрепленного последнего к боковой стенке дренажного колодца 10. После затопления колена 17 вода, проходя через эжектор 20, всасывает воздух из полости сифона 15 и сбрасывает в полость дренажного колодца 10, при этом воздух перемещается в нем вверх и выходит через отверстие 25 в крышке 22 в атмосферу наружу, вследствие чего в полостях сифона 15 создается разряжение и он запускается в работу. Таким образом, из сифонного механизма всасывающей трубки-датчика 19, которая содержит эжектор 20 активное сопло, которого дальше подключено к продолжению вниз к трубке-датчика 19 параллельно нисходящей ветви сифона 15 в дренажном колодце 10, т.е. эжектор 20 отсасывает скопившейся в сифоне 15 воздух. Уровень в восходящей ветви сифона 15 при этом поднимается до его гребня, и сифон включается с относительно большим расходом через сифон 15 в дренажный колодец 10 и, далее в отводящую трубу 21. А затопление колена 17 телескопического патрубка 16 приводит к исключению доступа атмосферного воздуха снизу, так как оно погружено ниже уровня в дренажном колодце при выходе в отводящую трубу 21, имеющей положительный уклон дна в сторону движения воды, в которой давление ниже, чем в работающем сифоне 15, на величинуAfter reaching a certain level of free surface of water (liquid), excess water from the tank 1 of the monolith of the
ω - площадь поперечного сечения телескопического патрубка; Ра - плотность воздуха и выносится вместе с потоком воды из измерительной емкости 9 в виде мелких пузырьков, что исключает напорный режим в отводящей трубе 21 и гидравлический удар. Таким образом, даже в случае, если в верхней части происходит отток (отсасывание) воды через трубку-датчик 19 с эжектором 20 работа как сифон с захватом воздуха, поступающего вместе с водой, следствие чего, в общем, его пропускная способность резко увеличивается. В дальнейшем циклы относительно медленного наполнения измерительной емкости 9 и быстрого ее опорожнения до начала конца восходящей ветви с калиброванным отверстием 18 обеспечивает надежную отсечку расхода сифона 15 в конце заданного опорожнения уровня в замерной емкости 9, даже при большом диапазоне изменения расхода, поступившего из емкости 1 монолита почвогрунта.ω - the cross-sectional area of the telescopic pipe; Pa and the density of air and taken out with the flow of water from the measuring
Таким образом, мерная емкость 9 имеет начальный один отток (сброс) воды через трубку-датчик 19, далее через сифон 15, а значит уровень свободной поверхности воды, достигнув гребня сифона 15, поступает через нисходящую ветвь в дренажный колодец 10.Thus, the measuring
Влажность почвы измеряют датчиком влажности 7, а положение воды в емкости 1 определяют наличием емкости 6 с элементами контроля, установленными в ней.Soil moisture is measured by the humidity sensor 7, and the position of water in the tank 1 is determined by the presence of the
В зависимости от того какая культура выращивается на опытной делянке с испытуемым полем, какой необходимо поддерживать уровень в емкости 6 относительно емкости 1, винт 13 щитка 12, сифон 15, трубка-датчик 19 на восходящей ветви, эжектор 20 с продолжением вниз трубки-датчика 19 в дренажном колодце 10 относительно нисходящей ветви, последняя может перемещаться по телескопической трубке 16 с коленом 17, которая закреплена жестко к боковой стенке дренажного колодца 10, указатель стрелки 24, должны иметь возможность перемещения и фиксации с винт-гайкой над крышкой 22. Таким образом, наличие винта 13 позволяет задавать поднятие всего устройства или его опускания в целом.Depending on what kind of culture is grown on the experimental plot with the test field, which one needs to maintain the level in
Преимущество предлагаемого лизиметра - упрощение конструкции, обеспечивает надежность и достаточную точность регулирования уровня воды в лизиметре с передачей сигнала для регистрации расхода на шкале стойки расхода полива или дождевания на развитие каждой фазы растения, т.е. в соответствии с потребностью растений. Кроме того, изобретение существенно повышает надежность работы устройства, обеспечивая автоматическое удаление воздуха из сифона, что способствует повышению эффективности работы всего сифона.The advantage of the proposed lysimeter is a simplified design, ensures reliability and sufficient accuracy of controlling the water level in the lysimeter with a signal transmission for recording the flow rate on the scale of the irrigation or sprinkling flow rate on the development of each plant phase, i.e. according to the need of the plants. In addition, the invention significantly improves the reliability of the device, providing automatic removal of air from the siphon, which contributes to the efficiency of the entire siphon.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019101275A RU2686691C1 (en) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | Lysimeter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019101275A RU2686691C1 (en) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | Lysimeter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686691C1 true RU2686691C1 (en) | 2019-04-30 |
Family
ID=66430510
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019101275A RU2686691C1 (en) | 2019-01-15 | 2019-01-15 | Lysimeter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686691C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113790929A (en) * | 2021-08-26 | 2021-12-14 | 重庆市生态环境科学研究院 | Automatic sampling and monitoring equipment for field farmland drenching and dissolving water |
| RU211402U1 (en) * | 2021-11-26 | 2022-06-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | IoT adsorption column |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1004986A1 (en) * | 1981-11-13 | 1983-03-15 | Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Гидрологический Институт | Lysimeter |
| CN202471697U (en) * | 2012-03-28 | 2012-10-03 | 安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院 | Buoyancy-type soil lysimeter |
| RU2642261C1 (en) * | 2017-02-21 | 2018-01-24 | Михаил Иванович Голубенко | Lizimeter |
| RU2644749C1 (en) * | 2017-06-19 | 2018-02-13 | Михаил Иванович Голубенко | Lysimeter |
-
2019
- 2019-01-15 RU RU2019101275A patent/RU2686691C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1004986A1 (en) * | 1981-11-13 | 1983-03-15 | Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Гидрологический Институт | Lysimeter |
| CN202471697U (en) * | 2012-03-28 | 2012-10-03 | 安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院 | Buoyancy-type soil lysimeter |
| RU2642261C1 (en) * | 2017-02-21 | 2018-01-24 | Михаил Иванович Голубенко | Lizimeter |
| RU2644749C1 (en) * | 2017-06-19 | 2018-02-13 | Михаил Иванович Голубенко | Lysimeter |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113790929A (en) * | 2021-08-26 | 2021-12-14 | 重庆市生态环境科学研究院 | Automatic sampling and monitoring equipment for field farmland drenching and dissolving water |
| RU211402U1 (en) * | 2021-11-26 | 2022-06-03 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) | IoT adsorption column |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2593332C1 (en) | Lysimeter | |
| CN105865965B (en) | Weighing Lysimeter a kind of ground suitable for rice terrace | |
| CN102455200A (en) | Farmland or sloping field runoff water flow monitoring device | |
| RU2686691C1 (en) | Lysimeter | |
| CN101762446B (en) | Leakage measuring instrument and method for measuring leakage by using same | |
| CN108169100B (en) | Device and method for in-situ measurement of rainfall infiltration parameters | |
| RU2644749C1 (en) | Lysimeter | |
| RU2613882C1 (en) | Lysimeter | |
| RU2596703C1 (en) | Device to control water balance of soil | |
| RU2642261C1 (en) | Lizimeter | |
| CN211669549U (en) | Evaporate full-automatic water supply and drainage device in infiltration survey hole | |
| CN206757078U (en) | It is a kind of to utilize the device for determining level of ground water collection measurement effectiv precipitation | |
| RU2633951C1 (en) | Lysimeter | |
| RU2646868C1 (en) | Lysimeter | |
| RU2694052C1 (en) | Lysimeter | |
| RU2709475C1 (en) | Lysimeter | |
| RU2641189C1 (en) | Lysimeter | |
| CN208399328U (en) | A kind of device of in-site detecting rainfall infiltration parameter | |
| CN110146654A (en) | A kind of flood stain comprehensive draining index Test device and its application method | |
| JP2003061492A (en) | Automatic bottom watering device for raising seedling | |
| RU2592446C1 (en) | Vacuum drainage system | |
| Stirzaker | Factors affecting sensitivity of wetting front detectors | |
| CN107290804A (en) | A kind of suffruticose herbaceous plant rainfall separator | |
| RU2609952C1 (en) | Vacuum drainage system | |
| CN112255052A (en) | Simple and convenient type under-forest vegetation rainfall runoff collecting and measuring device and installation method |