Предлагаемое изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для определения эрозионного действия дождя на почву.The present invention relates to agriculture and can be used to determine the erosive effect of rain on the soil.
Известно множество способов определения эрозионного действия дождя (Методы исследования водной эрозии почв. - Кишинев.: 1976. - С.129-136), (Гидротехника и мелиорация. - София, 1983. - №7. - С.21-23).There are many ways to determine the erosive effect of rain (Methods of research of soil water erosion. - Chisinau .: 1976. - P.129-136), (Hydrotechnics and land reclamation. - Sofia, 1983. - No. 7. - P.21-23).
Недостаток известных способов - высокая трудоемкость оценки определения эрозионного действия дождя.A disadvantage of the known methods is the high complexity of evaluating the determination of the erosive action of rain.
Наиболее близким по цели и совокупности существенных технических признаков к предлагаемому техническому решению является способ определения эрозионного действия дождя, включающий полив каплями почвенного образца, измерение величины радиуса разлета почвенных частиц и определение эрозионного действия дождя / Жигимонт Ю.Г. Экспериментальное исследование процесса капельной эрозии почвы / Материалы научно-технической студенческой конференции «Роль молодых ученых в модернизации мелиоративной науки». - М.: ФГБОУ ВПО МГУП, 2011. - С.59-66. ISBN 978-5-89231-350-6).The closest in purpose and set of essential technical features to the proposed technical solution is a method for determining the erosive action of rain, including watering with drops of a soil sample, measuring the radius of expansion of soil particles and determining the erosive effect of rain / Zhigimont Yu.G. An experimental study of the process of drip soil erosion / Materials of the scientific and technical student conference "The role of young scientists in the modernization of reclamation science." - M.: FSBEI HPE MGUP, 2011 .-- P.59-66. ISBN 978-5-89231-350-6).
Недостаток известного способа - ограниченные функциональные возможности, которые не позволяют определить величину угла относительно горизонтальной поверхности вылета почвенных частиц.The disadvantage of this method is the limited functionality that does not allow to determine the angle relative to the horizontal surface of the soil particles.
Целью изобретения является расширение функциональных возможностей.The aim of the invention is the expansion of functionality.
Сущность способа измерения эрозионной опасности дождя, который включает полив каплями дождя почвенного образца, измерение величины радиуса разлета почвенных частиц и измерение по максимальной величине радиуса разлета эрозионной опасности дождя, заключается в том, что по слоям почвенного образца размещают группы меченых почвенных частиц, поливают каплями дождя почвенный образец, фиксируют радиусы разлета почвенных частиц и их метки, по максимальной величине радиуса разлета и меткам почвенных измеряют эрозионную опасность дождя.The essence of the method of measuring the erosion hazard of rain, which includes pouring rain on a soil sample, measuring the radius of expansion of soil particles and measuring the maximum radius of expansion of the erosion hazard of rain, is that groups of labeled soil particles are placed on the layers of the soil sample, watered with rain drops soil sample, fix the radii of expansion of soil particles and their labels, the maximum value of the radius of expansion and labels of soil measure the erosion hazard of rain.
Способ реализуют следующим образом. Над почвенным образцом, установленным на горизонтальной поверхности, размещают мишень с отверстием. Мишень размещают в горизонтальной плоскости, совмещая ее отверстие с центром почвенного образца. Нижнюю плоскость мишени покрывают клеящим составом. Подают одиночные капли дождя в центр почвенного образца. Почвенные частицы вылетают из почвенного образца и фиксируются на нижней поверхности мишени, которая покрыта клеящим составом. Измеряют радиус разлета почвенных частиц, расстояние от поверхности почвенного образца до мишени. По измеренным величинам и формуле β=arctg (h/r), где β - величина угла вылета почвенных частиц относительно горизонтальной плоскости, градус; arctg - функция, обратная тригонометрической функции тангенса; h - расстояние от поверхности почвенного образца до мишени, см; r - средний радиус разлета почвенных частиц, см, рассчитывают угол вылета почвенных частиц относительно горизонтальной плоскости, и далее по величине угла вылета почвенных частиц относительно горизонтальной плоскости определяют эрозионное действие дождя. Максимальное эрозионное действие дождя отмечается при угле вылета почвенных частиц в 45°. При таком угле частицы почвы отбрасываются на максимальное расстояние от места падения капли. Увеличение или уменьшение угла вылета сокращает величину расстояния от места удара капли. Диаметр отверстия в мишени принимают не менее 1.2 от максимального диаметра капель, используемых в опыте. Увеличение диаметра сопровождается вылетом части почвенных частиц в отверстие. При меньшем размере отверстия повышается вероятность падения капель дождя на мишень. В качестве клеящего состава применяют полимерные гидрогели на основе N-винилпирролидона, полиаминов, целлюлозы.The method is implemented as follows. A target with a hole is placed over a soil sample mounted on a horizontal surface. The target is placed in a horizontal plane, combining its hole with the center of the soil sample. The lower plane of the target is coated with an adhesive. Single drops of rain are applied to the center of the soil sample. Soil particles fly out of the soil sample and are fixed on the bottom surface of the target, which is coated with an adhesive. The radius of expansion of the soil particles, the distance from the surface of the soil sample to the target are measured. According to the measured values and the formula β = arctan (h / r), where β is the value of the angle of departure of soil particles relative to the horizontal plane, degree; arctg is the inverse of the trigonometric function of the tangent; h is the distance from the surface of the soil sample to the target, cm; r is the average radius of expansion of soil particles, cm, calculate the angle of departure of soil particles relative to the horizontal plane, and then the erosion effect of rain is determined by the value of the angle of departure of soil particles relative to the horizontal plane. The maximum erosive effect of rain is observed at an angle of departure of soil particles of 45 °. At this angle, soil particles are discarded to the maximum distance from the place where the drop fell. Increasing or decreasing the angle of departure reduces the distance from the point of impact of the drop. The diameter of the hole in the target is at least 1.2 of the maximum diameter of the droplets used in the experiment. The increase in diameter is accompanied by the departure of part of the soil particles into the hole. A smaller hole increases the likelihood of raindrops falling onto the target. As the adhesive composition, polymer hydrogels based on N-vinylpyrrolidone, polyamines, cellulose are used.
Высоту размещения мишени над поверхностью почвенного образца принимают не менее 3 см. При меньшей высоте повышается вероятность попадания брызг воды на поверхность мишени. Увеличение высоты размещения мишени более 4 см снижает точность определения угла вылета почвенных частиц относительно горизонтальной поверхности. В полете под действием тяжести искривляется траектория полета почвенных частиц. Диаметр почвенного образца принимают не менее 40 мм. При меньшем диаметре проявляются краевые эффекты. Увеличение диаметра повышает трудоемкость работ.The height of the target placement above the surface of the soil sample is at least 3 cm. At a lower height, the likelihood of splashing water on the surface of the target increases. An increase in the target placement height of more than 4 cm reduces the accuracy of determining the angle of departure of soil particles relative to a horizontal surface. In flight, under the influence of gravity, the path of the flight of soil particles is curved. The diameter of the soil sample is at least 40 mm. With a smaller diameter, edge effects are manifested. The increase in diameter increases the complexity of the work.
Пример реализации предлагаемого способа. Исследовалась дерново-подзолистая почва, по механическому составу - средний суглинок. Диаметр почвенного образца - 45 мм. На высоте 3.5 см над почвенным образцом разместили мишень, диаметр которой - 20 см. В центре мишени отверстие диаметром 7 мм. Нижняя поверхность мишени покрыта слоем гидрогеля на основе целлюлозы. Почвенный образец разместили под отверстием мишени. На почвенный образец из медицинской иглы, выполняющей функции капельницы, подали одиночную каплю дождя. Зафиксировали радиусы разлета почвенных частиц -2, 3.2, 4.1 см, средний радиус разлета (2+3.1 3.2+ 4.1)/3=3.1 см. По формуле β=arctg (3.5/3.1)=48.46° определили средний угол разлета почвенных частиц. Угол разлета близок к 45°, что говорит о повышенном уровне эрозионного воздействия дождя. Повторность опыта принимают пятикратную.An example implementation of the proposed method. The soddy-podzolic soil was studied; the average loam was found in terms of its mechanical composition. The diameter of the soil sample is 45 mm. A target with a diameter of 20 cm was placed at a height of 3.5 cm above the soil sample. A hole with a diameter of 7 mm was located in the center of the target. The bottom surface of the target is coated with a cellulose-based hydrogel layer. A soil sample was placed under the hole of the target. A single drop of rain was applied to a soil sample from a medical needle acting as a dropper. The radius of expansion of soil particles was fixed at -2, 3.2, 4.1 cm, the average radius of expansion (2 + 3.1 3.2+ 4.1) /3=3.1 cm. Using the formula β = arctan (3.5 / 3.1) = 48.46 °, the average angle of expansion of soil particles was determined. The expansion angle is close to 45 °, which indicates an increased level of erosion from the rain. The repetition of the experiment is fivefold.
Предложенный способ расширяет функциональные возможности аналога путем возможности определения величины угла вылета почвенных частиц относительно горизонтальной плоскости, за счет размещения над почвенным образцом мишени, измерения среднего радиуса разлета и высоты размещения мишени, расчета угла вылета по предложенной формуле.The proposed method extends the functionality of the analog by the ability to determine the angle of departure of soil particles relative to the horizontal plane, by placing the target above the soil sample, measuring the average radius of spread and height of the target, calculating the angle of departure according to the proposed formula.