RU2576121C1

RU2576121C1 - Method of drying closed terrain depressions

Info

Publication number: RU2576121C1
Application number: RU2014152398/13A
Authority: RU
Inventors: Михаил Иванович Голубенко
Original assignee: Михаил Иванович Голубенко
Priority date: 2014-12-23
Filing date: 2014-12-23
Publication date: 2016-02-27

Abstract

FIELD: reclamation.

SUBSTANCE: invention can be used for drying agricultural fields, underground parts of buildings, closed depressions and local depressions. A method of closed depressions dehumidification includes two draining elements are laid and shallower depressions formed in a green area, which is provided with a draining mouth of the water inlets 3, 4 are connected via conduits to the collector 1. After laying open collector zone 1 set of possible pressurization of the reservoir 1 and pipe 4 is laid with a slope of not less than 0.002 with the placement of a water intake 3, also equal to the slope of the pipe 4. Water intakes 3 has a series of polyethylene perforated vertical tube 6 with stubs 7 at the top, with the location of the top of the filter backfill above the expected level of pressurization of the filter 5 when filling material 8 filling the space between the perforated tube 6 with plugs 7. Volume of each tube is proportional to the length of the hollow area of the mouth to the source. Use a perforated vertical tube with increased bandwidth with an inlet area of not less than 15 cm² per meter.

EFFECT: increase in water intake capacity and operational reliability of draining water intakes at the exchange flow of water from the troughs in the pipe.

3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к строительству и к гидромелиорации и может быть использовано для осушения сельскохозяйственных полей, подземных частей зданий и сооружений, замкнутых впадин и местных понижений.The invention relates to the construction and hydromelioration and can be used to drain agricultural fields, underground parts of buildings and structures, closed depressions and local depressions.

Известна мелиоративная система, содержащая расположенные параллельными ярусами чередующиеся дрены и коллектор, выполненная дополнительным параллельным ярусом дрен, расположенных ниже ярусов чередующихся дрен и ограничивающих систему (Авторское свидетельство SU 1330257, кл. Ε02В 11/00,1987).A reclamation system is known that contains alternating drains arranged in parallel tiers and a collector made by an additional parallel tier of drains located below the alternating drains tiers and restricting the system (Copyright certificate SU 1330257, class No. 02B 11 / 00.1987).

Недостатком данной системы является ее недостаточная эффективность работы в условиях, когда трудно учитывать междренное расстояние каждого яруса, взаимосвязанных между собой. Кроме того, она не учитывает образование большого количества ложбин, к которым предъявляются особые требования к их управлению, и тем самым ускорению дренирующих свойств. При этом для отвода скопившихся в понижении избытков поверхностных вод, работа планового расположения дрен по ярусно недостаточно эффективно учитывает фильтрующие свойства слабопроницаемого пахотного слоя почвы, т.е. заложение дрен поярусно должно определяться в каждом конкретном случае отдельно по глубине почвы. Стоимость строительства дрен поярусно также высока и связана с выемкой и обратной засыпкой грунта, т.е. разная глубина горизонтального дренажа вызывает увеличение объема земляных работ, при этом в низинах вода скапливается в понижении и застаивается в нем более или менее продолжительное время. Такое застаивание воды приводит к ее растворению и необратимому образованию в этой зоне пластинчатого слоя с очень низкой водопроницаемостью. Связано это с тем, что недосточно полно учитывает физико-механические свойства, особенно глинистых грунтов, их набухание и размокаемость (по новой технологии - растворением). Таким образом, она недостаточно полно учитывает литологическое строение грунтов и гидрологические условия при проектировании и строительстве осушительных систем. Кроме того, такая система должна быть экономически обоснована только при большой водосборной площади. При небольшой водосбросной площади, с образованием понижений (ложбин) обычно используют агромелиоративные приемы, например, в виде дренирующих водоприемников.The disadvantage of this system is its lack of operational efficiency in conditions when it is difficult to take into account the median distance of each tier, interconnected. In addition, it does not take into account the formation of a large number of hollows, which have special requirements for their management, and thereby accelerate the drainage properties. At the same time, to drain excess surface water accumulated in the lowering, the operation of the planned arrangement of drains along the tier does not take into account the filtering properties of the poorly permeable arable layer of soil, i.e. the laying of drains in tiers should be determined in each case separately according to the depth of the soil. The cost of constructing drains is tiered also high and is associated with excavation and backfilling of the soil, i.e. different depths of horizontal drainage cause an increase in the volume of earthwork, while in the lowlands water accumulates in the lowering and stagnates in it for a more or less long time. Such stagnation of water leads to its dissolution and the irreversible formation of a plate layer in this zone with very low permeability. This is due to the fact that it does not fully take into account the physicomechanical properties, especially clay soils, their swelling and soaking (according to a new technology - dissolution). Thus, it does not fully take into account the lithological structure of soils and hydrological conditions in the design and construction of drainage systems. In addition, such a system should be economically justified only with a large catchment area. With a small spillway area, with the formation of depressions (troughs), agricultural reclamation techniques are usually used, for example, in the form of draining water receivers.

Известна мелиоративная система, включающая дренирующие элементы, проложенные с чередованием на различной глубине и подключенные к коллекторам отводящей сети, при этом дренирующие элементы, заложенные на меньшей глубине, выполнены в виде ложбин и снабжены в устьях дренирующими водоприемниками, соединенными посредством трубопроводов с коллекторами отводящей сети (Авторское свидетельство SU 1631120, кл. Ε02В 11/00 от 28.02.1991).A reclamation system is known, including drainage elements laid alternately at different depths and connected to collectors of the outlet network, while drainage elements laid at a shallower depth are made in the form of troughs and are equipped at the mouth with drainage inlets connected via pipelines to collectors of the outlet network ( Copyright certificate SU 1631120, class Ε02В 11/00 of 02.28.1991).

Недостатком известной системы является то, что размещение дренирующего водоприемника в слабопроницаемом слое почвы является малоэффективным мероприятием для отвода воды скопившихся в понижении избытков поверхностных вод, так работа дренирующего водоприемника будет определяться свойствами слабопроницаемого слоя почвы. Таким образом, слабая проницаемость дренажной засыпки водоприемника, через который в таких грунтах преимущественно поступает вода с понижений (ложбин), оказывается недостаточно эффективно. Это обусловлено тем, что переток воды из фильтрующего материала водоприемника в отводную трубу ограничен водоприемной площадью, отсюда невозможно увеличить пропускную способность водоприемника из-за отсутствия достичь необходимо осушительного эффекта в случае выхода из строя части объема дренирующего водоприемника, вследствие увеличения подпора со стороны коллектора, так как водопроницаемость стенок коллектора будет зависеть от состава почвогрунтов в зоне устья сбросной трубы и недостаточной гидравлической связи скапливанием в понижении воды. При этом уклон дна ложбин обычно копирует уклон поверхности, а уровень в нем перемещается по направлению уклона в сторону коллектора сбросного отвода.A disadvantage of the known system is that the placement of a drainage water intake in a poorly permeable soil layer is an ineffective measure for draining water accumulated in a decrease in excess surface water, so the operation of a drainage water intake will be determined by the properties of a poorly permeable soil layer. Thus, the low permeability of the drainage backfill of the water intake, through which mainly water comes from lowlands (hollows) in such soils, is not effective enough. This is due to the fact that the flow of water from the filter material of the water intake to the outlet pipe is limited by the water intake area, hence it is impossible to increase the water intake capacity due to the lack of the necessary draining effect in case of failure of a part of the drainage water intake volume, due to an increase in pressure from the collector, how the permeability of the walls of the collector will depend on the composition of the soil in the zone of the mouth of the discharge pipe and the insufficient hydraulic connection by accumulation in water is lowered. In this case, the slope of the bottom of the troughs usually copies the slope of the surface, and the level in it moves in the direction of the slope towards the collector of the waste outlet.

Задачей изобретения является повышения эффективности способа путем усиления степени дренирования при перетоке воды из ложбин в трубы.The objective of the invention is to increase the efficiency of the method by increasing the degree of drainage during the flow of water from the hollows into the pipes.

Указанный технический результат достигается тем, что способ осушения замкнутых понижений рельефа, включающий дренирующие элементы, выполненные в виде ложбин, снабженные в устьях дренирующими водоприемниками, соединенными посредством трубопроводов с коллектором, после прокладки открытого коллектора устанавливают зону возможного подпора от коллектора, а дренирующие водоприемники снабжают перфорированными вертикальными трубками в ряд, верхний участок которых размещают выше уровня подпора, причем объем каждой трубки пропорционален длине участка ложбины от устья к истоку.The specified technical result is achieved by the fact that the method of draining closed relief depressions, including drainage elements made in the form of hollows, equipped with drainage water inlets at the mouths, connected via pipelines to the collector, after laying an open collector, establish a zone of possible backwater from the collector, and drainage water inlets provide perforated vertical tubes in a row, the upper portion of which is placed above the backwater level, and the volume of each tube is proportional to the line of the section of the hollow from the mouth to the source.

Кроме того, перфорированные вертикальные трубки в верхней части имеют дополнительные заглушки.In addition, the perforated vertical tubes at the top have additional plugs.

Кроме того, перфорированные отверстия вертикальной трубки с дырчатым фильтром просверлены наклонно вверх в сторону подошвы дренирующего устройства.In addition, the perforated holes of the vertical tube with a hole filter are drilled obliquely upward to the side of the sole of the drainage device.

Отличительными от прототипа признаками являются:Distinctive features of the prototype are:

- в пределах зоны влияния дренирующего водоприемника устанавливают дополнительные вертикальные перфорированные трубки с заглушками с просверленными отверстиями наклонно вверх, в сторону подошвы дренирующего элемента;- within the zone of influence of the draining water intake, additional vertical perforated tubes with plugs with drilled holes are installed obliquely upward, towards the sole of the draining element;

- вертикальные перфорированные трубки служат повышенной пропускной способностью, проникшей воды через фильтрующий материал, практически не оказывают застойной зоны по глубине фильтрующего материала, что увеличивает водоприемную способность при большем порядке диаметра трубок, т.е. площади входных отверстий обеспечивают быстрое без застоя проникновение воды в дрены.- vertical perforated tubes serve as an increased throughput penetrating water through the filter material, practically do not have a stagnant zone in the depth of the filter material, which increases the water reception capacity with a larger order of the diameter of the tubes, i.e. the inlet areas provide quick, non-stagnant water penetration into drains.

В пределах дренирующих элементов площадь водозабора по длине увеличивается в поперечном его створе - створе расположения ряда перфорированных трубок, при этом вода быстро освобождает выемки (ложбин) дренирующих элементов. В свою очередь, это позволяет в короткие сроки постоянно оптимальное снижение воды в ложбинах.Within the drainage elements, the water intake increases along its length in the transverse section — the alignment of a number of perforated tubes, while the water quickly releases the ditches (hollows) of the drainage elements. In turn, this allows for a short time to constantly optimally reduce the water in the troughs.

Таким образом, обеспечивается причинно-следственная связь совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения и достигаемого технического результата: регулирование режима освобождения ложбин от воды по замкнутым понижениям рельефа, в частности за счет увеличения перфорированных отверстий вертикальной с дырчатым фильтром, которые просверлены с наклоном в сторону подошвы дренирующих элементов.Thus, a causal relationship is ensured between the set of distinctive features of the claimed invention and the achieved technical result: regulation of the mode of emptying the troughs from the water according to closed relief depressions, in particular by increasing the perforated holes vertical with a hole filter, which are drilled with an inclination towards the sole of the drainage elements .

Способ схематически представлен на чертежах, где на фиг. 1 изображен план участка осушения; на фиг. 2 - разрез Α-A на фиг. 1.The method is schematically represented in the drawings, where in FIG. 1 shows a plan of a drainage site; in FIG. 2 is a section Α-A in FIG. one.

Способ осушения после строительства состоит из коллектора 1 отводящей сети, дренирующие элементы 2, заложенные на меньшей глубине и выполненные в виде ложбин с зеленой зоной, которые в устье снабжены дренирующим водоприемником 3, соединенные посредством трубопроводов 4 с коллектором 1.The method of drainage after construction consists of a collector 1 of the outlet network, drainage elements 2, laid at a shallower depth and made in the form of hollows with a green zone, which at the mouth are equipped with a drainage water intake 3, connected through pipelines 4 to the collector 1.

После строительства открытого коллектора 1 определяют границы зоны распространения уровня 5 возможного подпора воды от коллектора 1, например, в период весенних паводков и укладывают трубопровод 4 с уклоном не менее 0,002 с размещением водоприемника 3, также равный уклону трубопровода 4, на который в зоне расположения ожидаемого подпора от коллектора 1 устраивают водоприемник 3 с размещением в нем в ряд полиэтиленовых перфорированных вертикальных трубок 6 с дырчатыми отверстиями и с заглушкой 7, с расположением верха фильтрующей засыпки выше ожидаемого уровня подпора 5 при засыпке фильтрующего материала 8, заполняя пространство между перфорированными трубками 6 с заглушками 7. При этом сами патрубки 6 являются повышенной водоприемной способностью в виде полиэтиленовых трубок с площадью входных отверстий не менее 15 см² на одном метре. Фильтрующая засыпка между трубками 6 может быть выполнена из местных неразмокаемых материалов, например песка, гравия, шлака, синтетических отходов легкой промышленности и др., с коэффициентом фильтрации не менее 5 м/сутки. Таким образом, строительство фильтрационного водоприемника с большей водособирающей площадью и пропускной способностью, с учетом уклона трубы, обеспечивает более равномерный режим освобождения ложбин от воды по замкнутым понижениям рельефа. Таким образом, в общем случае, способ осушения представляет собой вертикальный дренаж замкнутых понижений рельефа с горизонтальным закрытым дренажем.After the construction of the open collector 1, the boundaries of the level 5 distribution zone of the possible water backwater from the collector 1 are determined, for example, during spring floods and a pipeline 4 is laid with a slope of at least 0.002 with the placement of a water intake 3, also equal to the slope of the pipe 4, which is in the expected location zone backwater from the collector 1 arrange a water inlet 3 with placement in it in a row of perforated polyethylene vertical tubes 6 with hole holes and with a plug 7, with the top of the filter filling above Gide backwater level 5 when filling the filter material 8 filling the space between the perforated tube 6 with plugs 7. Moreover, these tubes 6 are raised in the form of a water receiving ability of polyethylene tubing with an area of the inlet openings of at least 15 cm ² per meter. The filtering filling between the tubes 6 can be made of local non-wetting materials, such as sand, gravel, slag, synthetic wastes of light industry, etc., with a filtration coefficient of at least 5 m / day. Thus, the construction of a filtration water inlet with a larger water-collecting area and throughput, taking into account the slope of the pipe, provides a more uniform mode of emptying the troughs from the water along closed depressions. Thus, in the General case, the method of drainage is a vertical drainage of closed depressions with horizontal closed drainage.

Способ осушения замкнутых понижений рельефа работает следующим образом.The method of draining closed depressions works as follows.

В период паводков и дождей избытки поверхностных вод скапливаются в ложбинах (в понижении) над водоприемником 3, и основные объемы их поступают вертикально вниз через рабочую зону фильтрации 8 ложбины 2 и далее по высоте фильтрующей прослойки, из которой вода собирается вертикальными в ряд перфорационными трубками 6 и отводится в коллектор 1 посредством трубопровода 4 с уклоном не менее 0,002. Формирование водоприемника 3 из фильтрующего материала 8 и полиэтиленовых трубок 6, установленных в ряд по длине трубопровода 4, определяют фильтрационным расчетом, исходя из баланса притока воды в водоприемник 3 и оттока при известных размерах отверстий в трубках 6, отверстия которой просверлены наклонно в сторону подошвы дренирующего элемента (ложбине) и расстояний между ними. Это позволяет увеличить пропускную способность дренирующего водоприемника 3 в зависимости от фильтрации материала и от глубины заложения трубопровода 4 с уклоном не менее 0,002, соответственно, и дрен (на чертеже не показано), т.е. глубина укладки, уклона, диаметра и конструкции трубок, наклона отверстий. Наличие вертикальных перфорационных трубок 6 с наклонными отверстиями вверх позволяет пропускать по высоте большему объему воды через фильтрующий материал под углом, для осуществления большего притока в дрену в створе ложбины. Кроме того, улучшают условия эксплуатации, так как они своим нижним концом непосредственно через вырезы в стенках трубы соединяются с последней, что не требует специальных соединительных креплений, например переходных муфт, металлических или бетонных коробок, при соединении с горизонтальными трубами, что позволяет увеличить срок службы дренажного водоприемника, отсутствуют утечки между стыками. Кроме того, повышается эффективность действия осушительной системы и в случае выхода из строя части дренажных линий вследствие уменьшения водопроницаемости засыпки дренажного водоприемника в зоне подпора. Проникший воздух вместе с водой в фильтрующий материал не оказывает большого сопротивления при статическом уровне воды в ложбине.During floods and rains, excess surface water accumulates in troughs (in lowering) above water intake 3, and their main volumes flow vertically downward through the working filtering zone 8 of trough 2 and further along the height of the filtering layer, from which water is collected vertically in a row by perforation tubes 6 and is discharged into the collector 1 by means of a pipeline 4 with a slope of at least 0.002. The formation of the water inlet 3 from the filter material 8 and polyethylene tubes 6 installed in a row along the length of the pipeline 4 is determined by filtration calculation, based on the balance of the influx of water into the water inlet 3 and the outflow at known sizes of the holes in the tubes 6, the holes of which are drilled obliquely to the side of the drainage sole element (hollow) and the distances between them. This allows you to increase the throughput of the draining water inlet 3 depending on the filtration of the material and the depth of the pipeline 4 with a slope of at least 0.002, respectively, and drain (not shown), i.e. depth of laying, slope, diameter and construction of tubes, inclination of holes. The presence of vertical perforation tubes 6 with inclined holes upward allows a larger volume of water to pass through the filter material at an angle at an angle to effect a greater influx into the drain in the alignment of the trough. In addition, they improve operating conditions, since they connect directly to the latter through cuts in the walls of the pipes with their lower end, which does not require special connecting fasteners, for example reducers, metal or concrete boxes, when connected to horizontal pipes, which allows to increase the service life drainage water intake, there are no leaks between the joints. In addition, the efficiency of the drainage system increases in the event of failure of part of the drainage lines due to a decrease in the permeability of the backfill of the drainage water intake in the backwater area. Penetrated air together with water in the filter medium does not exert much resistance at a static water level in the hollow.

В основном, в таких случаях, служба эксплуатации объекта сосредотачивается на участках осушения ложбинами с дренами, а следовательно, возможен контроль за уровнем наполнения воды в коллекторе и регулирования водного режима осушаемого участка. Наполнение коллектора водой дает возможность создавать напорно-дренажную осушительную систему, возникает вариант для подключения перекачивающей передвижной насосной станции, например в пруды-накопители, далее в оросительную сеть на орошаемый участок в условиях дефицита оросительной воды при одновременном осушении понижений рельефа (на чертеже пруд-накопитель и орошаемый участок не показаны для упрощения схемы осушения).Basically, in such cases, the facility’s operation service focuses on drainage areas with hollows with drains, and therefore, it is possible to control the level of water filling in the reservoir and regulate the water regime of the drained area. Filling the collector with water makes it possible to create a pressure-drainage drainage system, there is an option for connecting a pumping mobile pumping station, for example, to storage ponds, then to the irrigation network to the irrigated area in conditions of shortage of irrigation water while draining the reliefs (in the drawing, the storage pond and irrigated area not shown to simplify the drainage scheme).

Таким образом, способ осушения на мелиорируемых объектах предлагаемых дренирующих водоприемников с перфорированными вертикальными патрубками позволит повысить водоприемную способность конструкции, а также ее надежность и долговечность. Кроме того, предлагаемый способ позволяет ускорить процесс сброса воды через толщу почвогрунтов и в целом сократить сроки его осуществления. В итоге достигается гидравлическая связь дренирующего водоприемника с перфорированными трубками и с коллектором, соединенным посредством трубопровода. Такие условия характерны для регионов Подмосковья, Рязани, Мещерского Полесья и других регионов на территории Российской Федерации. Предлагаемый способ осушения в целом может быть использован и в других видах грунтов, где требуется быстрый отвод поверхностной воды, подбирая вертикальные перфорированные трубки, которые просты в монтаже и демонтаже при строительстве.Thus, the method of drainage on reclaimed objects of the proposed drainage water inlets with perforated vertical pipes will increase the water reception capacity of the structure, as well as its reliability and durability. In addition, the proposed method allows to accelerate the process of water discharge through the thickness of the soil and in general to reduce the time of its implementation. The result is a hydraulic connection of the draining water intake with perforated tubes and with a collector connected by a pipeline. Such conditions are typical for the regions of the Moscow Region, Ryazan, Meshchersky Polesie and other regions on the territory of the Russian Federation. The proposed method of drainage as a whole can be used in other types of soils, where quick removal of surface water is required, picking up vertical perforated tubes that are easy to assemble and disassemble during construction.

Claims

1. A method of draining closed relief depressions, including drainage elements made in the form of hollows, equipped with drainage inlets in the mouths, connected by pipelines to a collector, characterized in that, after laying an open collector, a zone of possible backwater from the collector is established, and drainage water receivers are provided with perforated vertical tubes in a row, the upper portion of which is placed above the level of the backwater, and the volume of each tube is proportional to the length of the section of the hollow from the mouth source.

2. The method according to claim 1, characterized in that the perforated vertical tubes in the upper part have additional plugs.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the perforated holes of the vertical tube with a hole filter are drilled obliquely upward towards the sole of the drainage device.