Oblast techniky

Technické řešení se týká zadešťovacího zařízení pro měření infiltrace vody do půdy, kteréžto zadešťovací zařízení obsahuje stojan, k němuž je připevněna postřikovači tryska, napojená na zdroj tlakové vody a uzpůsobená pro rozptýlení vody do podoby umělého deště shora dopadajícího na měřicí stanoviště.

Dosavadní stav techniky

Změna půdní struktury po zpracování půdy přináší změnu vodivosti a propustnosti pro vodu, teplo a vzduch. Pokud je půda ve stavu, kdy už nemůže přijmout další vodu, dochází k odtoku vody z povrchu půdy. Následkem je tvorba erozních potůčků a struh. Snižování propustnosti půdy pro vodu vede ke zvyšování povrchového odtoku a erozi půd. Přemisťování půdy erozní vodou může mít výrazný vliv na degradaci půdy, zejména na svažitých pozemcích. Uplatňování hraničního sklonu pozemku pro používané technologie zpracování půdy v praxi může mít výrazný vliv na životní prostředí. Je proto důležité mít možnost stanovit velikost infiltrace a vodní eroze v závislosti na svažitosti pozemku, použité technologii zpracování půdy a množství rostlinných zbytků v povrchové vrstvě půdy.

K měření infiltrace a rychlosti infiltrace vody do půdy se používají různá zařízení, z nichž jeden typ je založen na kropení měřicího stanoviště pomocí simulátoru deště. Toto zadešťovací zařízení sestává ze stojanu, k němuž je připevněna postřikovači tryska, napojená na zdroj tlakové vody a uzpůsobená pro rozptýlení vody do podoby umělého deště shora dopadajícího na měřicí stanoviště. Měřicí stanoviště je vymezeno mantinely zapuštěnými do půdy. Do nejnižšího bodu měřicího stanoviště je zapojen odtokový kanál, zaústěný do odměrné nádoby. Zdroj tlakové vody je uzpůsoben pro odečet odebraného množství vody. Porovnáním množství odebrané vody a vody nasbírané do odměrné nádoby se určí velikost infiltrace vody do půdy, případně rychlost této infiltrace.

Známá zadešťovací zařízení tohoto typu jsou často napájena ze zdroje vody o konstantním tlaku. To je nevýhodné, protože na různé typy půdy je žádoucí nechat dopadat umělý déšť o volitelné intenzitě, což zdroj tlakové vody o konstantním tlaku neumožňuje. U známých zadešťovacích zařízení bývají použity postřikovači trysky, z nichž se voda rozptyluje do úzkého kužele, a to často s různou intenzitou v jednotlivých bodech měřicího stanoviště. Aby se tyto nevýhody eliminovaly, postřikovači trysku je nutno umístit do výšky až 5 m nad měřicí stanoviště. To však sebou přináší nevýhodu projevující se tím, že umělý déšť je strháván mimo měřicí stanoviště proudícím vzduchem, resp. větrem. Tím jsou zjišťované výsledky zkresleny.

Podstata technického řešení

Uvedené nevýhody jsou podstatně zmenšeny zadešťovacím zařízením pro měření infiltrace vody do půdy podle technického řešení, kde zadešťovací zařízení obsahuje stojan, k němuž je připevněna postřikovači ryska. Postřikovači tryska je napojena na zdroj tlakové vody a současně je uzpůsobena pro rozptýlení vody do podoby umělého deště, shora dopadajícího na měřicí stanoviště. Měřicí stanoviště je vymezeno mantinely zapuštěnými do půdy. Do nejnižšího bodu měři40 čího stanoviště je zapojen odtokový kanál, který je zaústěn do odměrné nádoby. Podstata technického řešení spočívá v tom, že zdroj tlakové vody je tvořen čerpadlem, jehož vstup je propojen sacím potrubím s vodním prostorem nádrže. Výstup čerpadla je paralelně připojen jednak k výtlačnému potrubí a jednak ke zpětnému potrubí. Výtlačné potrubí je zakončeno postřikovači tryskou, uzpůsobenou pro výstřik plného kužele vody o úhlu rozptylu 120°. Zpětné potrubí je zaústěno do nádrže. Do zpětného potrubí je vřazen regulační tlakový ventil.

Tím, že se v zadešťovacím zařízení podle technického řešení použije tryska s výstřikem plného kužele vody, známá např. z protipožárních zařízení, dosáhne se rovnoměrného zkrápění měřicího

- 1 CZ 17247 Ul stanoviště, a to i při malé výšce postřikovači trysky nad měřicím stanovištěm, např. 1 m, nanejvýš 1,5 m. Tím jsou na minimum eliminovány vlivy okolního prostředí, zejména vítr. Při regulaci tlaku vody regulačním tlakovým ventilem, zapojeným do zpětné větve, se rovnoměrného zkrápění měřicího stanoviště dosáhne i při malém tlaku vody, např. od 50 do 150 kPa. To má vliv na malou spotřebu vody, což je důležitá výhoda, které vynikne při práci v terénu, kdy se voda potřebná k měření musí k měřicímu stanovišti dopravit.

Z důvodů bezporuchové činnosti postřikovači trysky je do sacího potrubí před vstup čerpadla vřazen hrubý čistič, jehož úkolem je zachytit případné hrubé nečistoty v používané vodě.

Pro účely dalšího dočištění vody a zabránění zavzdušnění zadešťovacího zařízení je do výtlačnéío ho potrubí mezi výstup čerpadla a postřikovači trysku vřazena sériová kombinace uzavíracího ventilu a jemného čističe.

Z kontrolních důvodů je k výtlačnému potrubí připojen tlakoměr. Tlakoměr je s výhodou umístěn ve shodné výšce s postřikovači tryskou.

I když zadešťovací zařízení je v důsledku nízko umístěné postřikovači trysky značně odolné proti strhávání rozprašované vody mimo měřicí stanoviště, přesto je účelné, je-li prostor mimo akční dosah vody z postřikovači trysky z návětmé strany zakryt větrnou clonou.

Aby bylo možno nastavit parametry postřikovacího kužele vody, aniž by došlo ke smáčení měřicího stanoviště, je k postřikovači trysce zaústěn vtokový otvor odnímatelného svodu, jehož výtokový otvor je vyveden mimo měřicí stanoviště.

Přehled obrázků na výkresech

Na připojených výkresech je schematicky znázorněn příklad provedení zadešťovacího zařízení pro měření infiltrace vody do půdy podle technického řešení, kde znázorňuje obr. 1 zapojení jednotlivých prvků zadešťovacího zařízení, obr. 2 axonometrický pohled na zadešťovací zařízení, obr. 3 totéž jako na obr. 2, ale s přidanou větrnou clonou a svodem zaústěným mimo měřicí sta25 noviště.

Příklad provedení technického řešení

Základem zadešťovacího zařízení pro měření infiltrace vody do půdy je stojan 12, k němuž je připevněna postřikovači tryska JO. Stojan 12 může být z důvodů stability opatřen v souladu s vyobrazením příčníkem spočívajícím na čtyřech nohách opřených o půdu, nebo v neznázoměné alternativě příčníkem upevněným ke dvěma nohám zabodnutým do půdy. Jako stojan může být využita i trojnožka. Postřikovači tryska JO je napojena na zdroj tlakové vody. Zdroj tlakové vody je tvořen čerpadlem 1, jehož vstup je propojen sacím potrubím 3 s vodním prostorem nádrže 4 a jehož výstup je paralelně připojen jednak k výtlačnému potrubí 6 a jednak ke zpětnému potrubí 5. Do sacího potrubí 3 je před vstup čerpadla 1 vřazen hrubý čistič 2. Zpětné potrubí 5 je zaústě35 no do nádrže 4. Do zpětného potrubí 5 je vřazen regulační tlakový ventil 7. Výtlačné potrubí 6 je zakončeno postřikovači tryskou 10 pro rozptýlení vody do podoby umělého deště shora dopadajícího na měřicí stanoviště 20. S výhodou je použita postřikovači tryska 10 označovaná odborným termínem jako tiyska pro výstřik plného kužele vody. Úhel kužele rozprašované vody je alespoň 120°. Postřikovači tryskou 10 tohoto typu je zabezpečen rovnoměrný vývin umělého deště dopadajícího na měřicí stanoviště 20. Do výtlačného potrubí 6 mezi výstup čerpadla 1 a postřikovači trysku 10 je vřazena sériová kombinace uzavíracího ventilu 11 a jemného čističe 8. K výtlačnému potrubí 6 je s výhodou ve shodné výšce s postřikovači tryskou 10 připojen tlakoměr 9. Tlakoměr 9 může být umístěn mezi jemným čističem 8 a uzavíracím ventilem H (obr. 1), nebo až těsně před postřikovači tryskou 10 (obr. 2). Měřicí stanoviště 20 je vymezeno mantinely

13 zapuštěnými do půdy do hloubky 5 až 10 cm. Mantinely 13 jsou s výhodou tvořeny plechovými pásy. Měřicí stanoviště 20 se umístí na místo v terénu, které je bez prohlubní a má minimální sklon 2°. Do nejnižšího bodu měřicího stanoviště 20 je zapojen odtokový kanál 15, zaústěný do odměrné nádoby 16. V praxi se nejlépe postupuje tak, že na spodní straně měřicího stano-2CZ 17247 Ul viště 20 se umístí sběrač 14, z něhož je odtokový kanál 15 vyveden. Je výhodné, je-li ke stojanu 12 připevněn odnímatelný svod Γ7 tak, že k postřikovači trysce J_0 je zaústěn vtokový otvor 19 svodu 17, zatímco výtokový otvor 21 je vyveden mimo měřicí stanoviště 20. Dále je účelné, jsou-li mechanické spoje na stojanu 12 provedeny jako rozebíratelné a hydraulické spoje realizo5 vány rychlospojkami. Prostor mimo akční dosah vody z postřikovači trysky 10, tj. prostor mimo kužel rozstřikované vody, může být s výhodou z návětmé strany zakryt větrnou clonou 18.

Před započetím činnosti se na zvoleném terénu bez prohlubní, se sklonem alespoň 2°, vymezí pomocí mantinelů 13 měřicí stanoviště 20. Mantinely 13 se zapustí do půdy do hloubky 5 až 10 cm. K nejnižší hraně měřicího stanoviště 20 se umístí sběrač 14, který se napojí na odtokový ío kanál 15. Odtokový kanál 15 se zaústí do odměmé nádoby 16. Nad měřicím stanovištěm 20 se vztyčí stojan 12 s postřikovači tryskou 10. Postřikovači tryska 10 se hydraulicky napojí na výtlačné potrubí 6 osazené tlakoměrem 9, uzavíracím ventilem 11 a jemným čističem 8. Výtlačné potrubí 6 se spojí se zdrojem tlakové vody. Nyní se spustí čerpadlo i, které sacím potrubím 3 přes hrubý čistič 2 nasává vodu z nádrže 4. Voda se na výstupu z čerpadla 1 rozděluje do výtlač15 ného potrubí 6 a zpětného potrubí 5. Pomocí regulačního tlakového ventilu 7 ve zpětném potrubí 5 se seřídí tlak vody. Potřebná voda se dostává do výtlačného potrubí 6, zatímco nadbytečná voda se vrací zpětným potrubím 5 do nádrže 4. Aby voda, která při tomto seřizování vytéká z postřikovači trysky 10, neovlivnila výsledky budoucího měření, pod postřikovači trysku 10 se umístí svod 17 (obr. 3), který vodu svede mimo měřicí stanoviště 20. Po seřízení tlaku vody se svod 17 odstraní a může nastat měření, v jehož rámci vodou z postřikovači trysky 10 je v podobě umělého deště zkrápěno měřicí stanoviště 20. Objem vody dopadající na měřicí stanoviště 20 je dán nastavením tlaku vody regulačním tlakovým ventilem 7 a automatickým udržováním tohoto tlaku na konstantní hodnotě po celou dobu měření. Potom je i průtok vody postřikovači tryskou 10 konstantní a při známém průřezu postřikovači trysky 10 a nastaveném tlaku je tak známo množství vody, které dopadne na měřicí stanoviště 20. Při měření se ve stanovených časových intervalech zjišťuje velikost objemu vody, zachyceného do odměmé nádoby 16. Porovnáním jednak množství vody proteklého postřikovači tryskou 10, čímž je dána intenzita kropení, a jednak časového průběhu odtoku vody ze známé plochy měřicího stanoviště 20 se vypočítá množství a rychlost infiltrované vody do půdy. Prozkoumáním obsahu odměmé nádoby 16 je též možno stanovit podíl půdy v odtoku vody z měřicího stanoviště 20, čímž se určí tzv. vodní eroze půdy.

Při přerušení postřiku se uzavře uzavírací ventil 11, čímž se zabrání zavzdušnění soustavy výtlačného potrubí 6, zpětného potrubí 5 i sacího potrubí 3.

Jestliže při měření vane vítr, který by umělý déšť zanášel mimo měřicí stanoviště 20, z návětmé strany se umístí větrná clona 18.

Průmyslová využitelnost

Zadešťovací zařízení pro měření infiltrace vody do půdy podle technického řešení je využitelné přímo v terénu na konkrétních vybraných stanovištích pro posouzení povrchového odtoku vody při různé intenzitě dešťových srážek.