Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do badania wielkosci wsiakania i zmian jakosci wody w warunkach naturalnych, znajdujace zastosowanie w osrodkach naukowo-badawczych i eksploatacyjnych systemy irygacyjne pracujace dla potrzeb rolnictwa, melioracji i ochrony wód.Badanie procesów przemian jakosciowych i ilosciowych wody w warunkach naturalnych prowadzone jest praktycznie w strefie nasycenia pierwszego poziomu wodonosnego, natomiast strefa napowietrzania (areacji) profilu glebowego i gruntowego, która ze wzgledu na swe wlasciwosci w zasadzie decyduje o przebiegu tych procesów z braku odpowiednich metod nie byla poddawana bezposrednim badaniom w warunkach naturalnych.Dotychczas badania te prowadzone byly w lizymetrach, w których nastepowaly w wiekszym lub mniejszym stopniu zaburzenia warunków naturalnych. Porównywalnosc i przenoszenie wyników z tych badan do warunków naturalnych sprawialo wiele trudnosci i watpliwosci. Lizymetry nie mogly stanowic równiez urzadzen pomiarowych w warunkach produkcyjnych.Celem wynalazku jest opracowanie urzadzenia do badania i kontroli doplywu na powierzchnie nawad¬ niana faktycznej ilosci wody, jej rozkladów na tej powierzchni, a takze wplywu okreslonej warstwy profilu glebowego na przebieg zmian ilosciowych i jakosciowych opadów, wód i scieków uzywanych do nawodnien.Cel ten zostal osiagniety przez opracowanie urzadzenia do badania wielkosci i zmian jakosci wody w warunkach naturalnych, które sklada sie z powierzchni chwytnej, gumowego przewodu wprowadzonego w jeden z otworów pojemnika przez plastikowa nakretke, dwuotworowego pojemnika, rury szczelnie polaczo¬ nej z drugim z otworów, wyprowadzonej ponad grunt i szczelnie zamknietej plastikowanakretka,a ponadto z czerpalnego przewodu, wyskalowanego naczynia oraz prózniowej pompki z odplywem powietrza.Powierzchnia chwytna posiada ksztalt szufli i ma wywiniete do góry boczne sciany w ksztalcie trójkatów o kacie prostym w czesci górnej, sciane tylna w ksztalcie dwu trapezów polaczonych szerszymi podstawami oraz dno dwuspadowe w kierunku jego srodka, przy czym w srodku dna przy tylnej scianie przyspawanajest odprowadzajaca rurka.Urzadzenie wedlug wynalazku zostalo uwidocznione w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia powierzchnie chwytna w widoku aksonometrycznym, fig. 2—wciskanie powierzchni chwytnej w grunt w widoku z boku z pokazana linia przerywana pozycja powierzchni chwytnej przed wciskaniem, fig. 3—urzadzenie zamontowane i zbierajace wode, w gruncie w widoku z boku, a fig. 4— urzadzenie podczas poboru z niego wody do analiz i pomiaru objetosci w widoku z boku.2 116 365 Urzadzenie do prowadzenia badan zmian ilosciowych i jakosciowych w strefie aeracji sklada sie z powierzchni chwytnej 1, gumowego przewodu 2 0 14 mm wprowadzonego w jeden z otworów pojemnika 4 przez plastikowa nakretke 3, dwuotworowego pojemnika 4 na przechwycona wode wyposazonego w szczelnie polaczona z drugim z otworów rura 5 wprowadzona na powierzchnie lub nieco ponad powierzchnie gruntu i szczelnie zamknieta plastikowa nakretka 6. Dodatkowo do oprózniania pojemnika 4 uzywa sie czerpalnego przewodu 7 wyskalowanego naczynia 8 oraz prózniowej pompki 9 z odplywem 10 powietrza.Powierzchnia ehwytna 1 posiada ksztalt szufli i ma wywiniete do góry boczne sciany 11 w ksztalcie trójkatów o kacie prostym w czesci górnej, sciane tylna 12 w ksztalcie dwu trapezów polaczonych szerszymi podstawami oraz dno 14 dwuspadowe w kierunkujego srodka, przy czym w srodku dna 14, przy tylnej scianie 12, przyspawanajest odprowadzajaca rurka 15. Powierzchnie ehwytna 1 wykonuje sie najkorzystniej zblachy stalowej grubosci 3mm o wymiarach 500x500mm.Ksztalt powierzchni chwytnej dobrano tak, aby wykazywala odpowiednia wytrzymalosc, zachowywala wymagane wymiary powierzchni chwytnej, umozliwiala splyw przechwyconej wody do otworu polozonego w najnizszej czesci, a nastepnie do pojemnika 4. Wytrzymalosc powierzchni chwytnej 1 musi byc wieksza od oporu, jaki stawia podczas wciskania jej do gleby sciany grunt. Wielkosc powierzchni chwytnej 1 musi byc dobrana tak, aby spelniala warunki wynikajace z programu badan oraz zbierala potrzebna ilosc do analiz jakosciowych wody z uwzglednieniem pojemnosci naczynia zbiorczego. Zwiekszenie powierzchni chwytnej wymaga wzmocnienia jej konstrukcji oraz uzycia ciezszych podnosników mechanicznych w celu wcisniecia jej do gruntu. Górna krawedz powierzchni chwytnej musi byc ustawiona w poziomie ajej powierzchnia dolna posiada spadek wynikajacy z konstrukcji umozliwiajacy odprowadzenie do otworu przechwycona wode.Wykonanie powierzchni chwytnej z blachy stalowej uniemozliwia teoretycznie badan zachowania sie zelaza w glebie, bowiem moze ono wystepowac w zwiekszonej ilosci ze wzgledu na korozje powierzchni chwytnej.Pozostale wskazniki nie powinny budzic zastrzezen. Otwór odprowadzajacy przechwycona wode do poje¬ mnika wykonano o srednicy 010 mm. Aby nie nastapilo zaklinowanie otworu przez wieksze ziarna lub grudki gruntu, otwór ten jest zabezpieczony, po sprawdzeniu droznosci, perforowana blache i stylonowa siatke filtracyjna o splocie rypsowym nr 10.Takie zabezpieczenie uniemozliwia zatykanie sie otworu.W celu polaczenia powierzchni chwytnej z pojemnikiem na wode uzyto weza gumowego 014 mm nalozonego na odcinek rurki przyspawanej do blachy od dolu na przedluzeniu otworu odprowadzajacego.Do gromadzenia wody wykorzystano bedace w handlu pojemniki z tworzyw sztucznych o pojemnosci okolo 301 z dwoma otworami zamykanymi za pomoca nakrecanych korków 3 i 6 z uszczelkami gumowymi.W celu polaczenia powierzchni chwytnej 1 z pojemnikiem 301, wykonuje sie otwór w nakretce 3 zamykajacej pojemnik 4 o srednicy nieco mniejszej niz zewnetrzna srednica weza 2 wcisnietego na rurke odplywowa 15 z powierzchni chwytnej w celu zapewnienia odpowiedniej szczelnosci polaczenia bez dodatko¬ wych uszczelek. Waz gumowy wprowadzonyjest na dno pojemnika 4 w celu unikniecia mozliwosci dodatko¬ wego napowietrzenia wody wpadajacej do pojemnika. Takie rozwiazanie pozwala na badanie warunków tlenowych przechwytywanej wody. Drugi otwór pojemnika wykorzystany jest do instalacji przewodu czerpalnego.W tym celu wykorzystuje sie rury 5 z PCV do instalacji kanalizacyjnych 0 50 lub 0 40mm w przypadku rur 50 mm nalezy polaczenie z pojemnikiem uszczelnic za pomoca uszczelki gumowej, zas w przypadku rury o srednicy 040 mm polaczenie nastepuje poprzez wcisniecie do otworu pojemnika odpowiednio dopasowa¬ nej rury. Pasowanie to polega na nieznacznym zmniejszeniu grubosci scianki rury za pomoca pilnika lub szlifierki. Wygodniejsze w eksploatacji sa przewody czerpalne wykonane z rur 040 mm. Pozostala nakretka 6 sluzy do zatkania ucietej równo z powierzchnia terenu rury 5. Na terenach nawadnianych grawitacyjnie, gdzie poziom wody uklada sie okresowo powyzej górnej krawedzi przewodu czerpalnego, konieczne jest wykonanie zamkniecia elastycznego uzupelnianego wspomniana wyzej nakretka. Zamkniecie elastyczne wykonuje sie z odcinka detki rowerowej naciagnietej jednym koncem na górny odcinek przewodu czerpal¬ nego, drugi koniec tego odcinka detki jest pod odpowiednim zlozeniu silnie zaciskany zaciskiem laboratoryj¬ nym, klamra, paskiem gumy lub sznurkiem tak, aby uniemozliwial przelewanie sie uzywanej wody do nawodnien bezposrednio przez otwór czerpalny do podstawionego pojemnika. Górna krawedz rurki, z której wykonano przewód czerpalny musi znajdowac sie na powierzchni wzglednie nieco pod powierzchnia terenu tak, aby nie przeszkadzala w normalnej eksploatacji obiektu. Na polach ornych rurka 5 wymaga dodatkowego zabezpieczenia przed uszkodzniem w czasie prac polowych, a glównie w czasie wykonywania orek.Sposób badania wielkosci wsiakania i zmian jakosci wody w warunkach naturalnych za pomoca urzadzenia wedlug wynalazku polega na wybraniu odpowiednio reprezentatywnego miejsca w terenie, wykonaniu odkrywki glebszej o okolo 10-20cm od poziomu, na jakim chcemy badac zmiany ilosciowe i jakosciowe wsiakajacej wody. W wykopanej odkrywce ponizej poziomu pomiarowego o wartosc równa116 365 3 wysokosci tylnej sciany 12 powierzchni chwytnej 1 ustawia sie powierzchnie chwytna 1 tak, aby mozna bylo umiescic lewar mechaniczny o udzwigu P= 5t oraz aby jej krawedz byla ustawiona w poziomie. Nastepnie, stale kontrolujac ustawienie powierzchni chwytnej 1, wciska sie ja az do pionowej sciany odkrywki. Ab\ uniknac splywu wody po scianie pionowej gruntu miedzy czescia rodzima, nienaruszona, a odkopana, tylna sciana powierzchni chwytnej 1 powinna byc wcisnieta w sciane rodzima o okolo 2-3 cm do wczesniej wykonanej niszy w tej scianie odkrywki. Przed docisnieciem powierzchni chwytnej 1 nalezy zabezpieczyc otwór przed zatkaniem przypadkowa grudka ziemi lub wiekszym ziarnem Zwiru. W tym celu zaklada sie plyte perforowana i siatke rypsowa, a nastepnie dociska do konca we wlasciwe polozenie plyte powierzchni chwytnej 1. Nastepnie nalezy wykonac poglebienie wykopu z wykonaniem podkopu pod powierzchnie chwytna 1 tak, aby mozna bylo bez przeszkód podlaczyc pojemnik etylenowy 4 i ustawic go pionowo. Pó wykonaniu podkopu naklada sie waz gumowy 2 014 mm na przyspawana rurke 15 powierzchni chwytnej 1 i wklada sie go do wykonanego otworu w korku 3 pojemnika 4 z zapewnieniem szczelnosci i uniemozliwienia do tego pojemnika doplywu wód przypadkowych. Koniec weza gumowego 2 musi siegacdo dna pojemnika 4 dla uniemozliwienia napowietrzania sie zbieranej wody. Szczelne zamkniecie pojemnika 4 moze powodowac sprezanie sie w nim powietrza nad gromadzona woda. Aby tego uniknac, w zamkniecie elastyczne, jesli przewiduje sie stagnacje wody powyzej górnej krawedzi przewodu czerpalnego, wlozyc nalezy niezamknieta czesc metalowa wentyla detki od roweru lub motocykla, aby nadmiar sprezonego woda powietrza mógl odplywac do atmosfery. Wydostajace sie powietrze waska szczelina uniemozliwia praktycznie doplyw przez ten otwór wody do pojemnika 4 z pominieciem powierzchni chwytnej 1. Jesli nie przewiduje sie stagnacji wody w miejscu zainstalowania tego urzadzenia, wówczas wystarczy zabezpieczenie otworu czerpalnego tylko drugim, pozostalym, korkiem 6 pojemnika etylenowego 4 i odpowiedniego zabezpieczenia go przed ewentualnym przypadkowym zdjeciem lub uszkodzeniem. Zabezpieczenie to mozna wykonac w dowolny sposób, np. za pomoca sruby itp. Otwór czerpalny uzyskuje sie poprzez wcisniecie oszlifowanego konca rury 5 w drugi otwór pojemnika 4.Przed rozpoczeciem nawodnienia pojemnik 4 nalezy dokladnie opróznic i przeplukac woda czystadesty¬ lowana. Wode z plukania odpompowac pozostawiajac pojemnik pusty i dobrze umyty. W czasie nawadnia¬ nia przesiakajaca woda przez glebe po natrafieniu na powierzchnie chwytna 1 skierowana zostanie do wykonanego w jej dnie otworu dzieki spadkowi, pod jakim ustawiona ona jest w gruncie. Po zakonczeniu nawodnienia i po wsiaknieciu wody do gruntu pojemnik nalezy otworzyc i nagromadzona w nim wode odpompowac za pomoca pompki prózniowej 9 i czerpalnego przewodu 7 do naczynia wyskalowanego 8 w celu umozliwienia okreslenia objetosci nagromadzonej wody. Po zmierzeniu przesiaku wykonuje sie próbki badan jakosciowych z wyjatkiem zawartosci zelaza, bowiem moze ono pochodzic z korozji powierzchni chwytnej. Aby tego uniknac, mozna powierzchnie chwytna wykonac ze stali nierdzewnej. W okresie miedzy nawodnieniami moga byc przechwytywane wody opadowe oraz okreslony ich wplyw na przemieszczanie sie róznych substancji wglab profilu glebowego.Znajac objetosc zgromadzonej wody i wielkosc powierzchni chwytnej, mozna okreslic warstwe przesia¬ kajacej wody na poziomie jej zalozenia to jest górnej krawedzi powierzchni chwytnej 1 oraz okreslic w oparciu o badania jakosciowe przebieg procesów eluacji zwiazków przez wody opadowe badz wody uzyte do nawodnien przez okreslona warstwe strefy areacji.W celu okreslenia wielkosci dawki nawadniajacej podczas nasiakowych nawodnien grawitacyjnych, powierzchnia chwytna 1 powinna byc tak zalozona, aby jej górna krawedz znajdowala sie na powierzchni terenu lub nieznacznie pod jej powierzchnia, aby nie zmieniac warunków ruchu wody po powierzchni nawadnianej. Ilosc przechwyconej i zgromadzonej w pojemniku wody pozwoli na okreslenie w danym miejscu wielkosci dawki nawadniajacej. Dla duzych dawek nawadniajacych nalezy zwiekszyc wielkosc otworu odplywowego z powierzchni chwytnej 1 dla zrównowazenia doplywu i odplywu wody z powierzchni chwytnej 1. Mozna to ustalic na podstawie szybkosci wsiakania metoda Ostromeckiego. Instalacja na wiekszych glebokosciach powierzchni chwytnej 1 pozwala na okreslenie intensywnosci i wplywu budowy profilu glebowego badz geologicznego ponizej 1,5 m na procesy wymywania zwiazków chemicznych i bakterii za pomoca wody w glab oraz na procesu oczyszczania scieków w strefie aeracji profilu glebowego.W celu uzyskania wyników miarodajnych nalezy zainstalowac to urzadzenie w sposób losowy na rozpatrywanych glebokosciach i w okreslonym rejonie uwzgledniajac zmiennosc budowy profilu glebowego.W przypadku spodziewania sie duzych dawek nawadniajacych nalezy równiez dobrac odpowiednia poje¬ mnosc naczynia na przechwytywana wode.Zastosowanie urzadzenia do badania wielkosci wsiakania i zmian jakosci wody w warunkach natural¬ nych stwarza mozliwosc okreslania wielkosci dawek nawadniajacych w systemach grawitacyjnych co poz-4 116 365 woli na wlasciwe projektowanie powierzchni przystosowanej do nawodnien oraz na uregulowanie wielkosci doplywu w celu uzyskania odpowiedniej wielkosci dawek nawadniajacych, a takze okreslenia wielkosci niezbednego doplywu, aby zabezpieczyc te równomiernosc. Wplynie to na dobranie systemów tak, aby mozna je bylo swobodnie eksploatowac bez nadmiernej ilosci wykonywanych grobli itp. Równiez przydatne jest to dla okreslania skutecznosci nawodnien deszczownianych.Urzadzenie wedlug wynalazku moze stanowic takze element systemu w zakresie kontroli wlasciwej eksploatacji systemu irygacyjnego.Zastrzezenia patentowe 1. Urzadzenie do badania wielkosci wsiakania i zmiany jakosci wody w warunkach naturalnych, znamienne tym, ze sklada sie zpowierzchni chwytnej (1), gumowego przewodu (2) wyprowadzonego w jeden z otworów pojemnika (4) przez plastikowa nakretke (3), dwuotworowego pojemnika (4), rury (5) szczelnie polaczonej z drugim z otworów, wyprowadzonej ponad grunt i szczelnie zamknietej plastikowa nakretka (6), a ponadto z czerpalnego przewodu (7), wyskalowanego naczynia (8) oraz prózniowej pompki (9) z odplywem (10) powietrza. 2. Urzadzenie wedlug zastrz. 1, znamienne tym, ze powierzchnia ehwytna (1) posiada ksztalt szufli i ma wywiniete do góry boczne sciany (11) w ksztalcie trójkatów o kacie prostym w czesci górnej, scianetylna (12) w ksztalcie dwu trapezów polaczonych szerszymi podstawami oraz dno (14) dwuspadowe w kierunku jego srodka, przy czym w srodku dna (14) przy tylnej scianie (12) przyspawana jest odprowadzajaca rurka (15).Fly Z116 365 '/^/< v/^7vj0C?*4va '/¦w^^V,'SJ^F^lTtti Flj. 3116 365 //AV//\W\v//t///y/Ay/A MMV//vv//\v//\S^A//7\y77\vZ7?vv/AW/\K///\ \ ns.4 Prac. Poligraficzna UP PRL. Naklad 120 egz.Cena 100 zl PL