SU1004986A1 - Лизиметр - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к гидрологическому приборостроению и может быть- использовано при изучении испа рени  воды с поверхности различных почвогрунтов и определении других составл вхчих во;рного баланса почвогруитов с посто нным, измен ющимс  или моделированным по заданной программе уровнемгрунтовых вод, напри мер при воднобалансовых и гидромели оративных исследовани х. Известна конструкци  лизиметра, в которой имеетс  цилиндр Ь монолитом , цилиндр с водорегулирующим устройством, скважина. В этой конструкции переменный уровень воды, равный уровню грунтовой воды, поддерживаетс  с помощью плавающего бачка и. жестко прикрепленного к нему сосуда с карбюраторной системой которые располагаютс  в цилиндре. В указанном цилиндре уровень воды соответствует уровню грунтовых вод При изменении уровн  грунтовых вод относительно уровн  в цилиндре с монолитом плавающий бачок поднимаетс  или опускаетс  и вода из него начинает стекать в почвенный монолит или из него. Количество отлива емой или доливаемой воды регистрируетс  самописцами 1. Недостатком известного устройства  вл етс  низка  надежность работьо поплавки и из-за - наличи  гибких шлангов. Наиболее близким к изобретению  вл етс  лизиметр со след щим уровнем , содержащий цилиндр с почвой, бачок долина с рейкой уровн , бачок слива с трубкой дл  откачивани  воды , водогегулирующее устройство, установленное в понтоне, плаваюием в скважине с грунтовой водой Водог регулирующее устройство выполнено в виде понтона, к которому присоединены трубки со шлангами, один из них св зан с долинным 6akoM,. второйс почвенным цилиндром, третий - со сливным баком. Трубка доливного шланга закрыта мембраной. При подъеме уровн  в скнажике поплавок понтона поднимаетс , мембрана отходит от трубки и вода из сливного бака поступает в мoнoJJИт. При понижении уровн  грунтовых вод понтон с укрепленной в нем сливной, трубкой опускаетс  и вода из монолита сливаетс  . в сливной бак 2.. Недостатком данного устройства  вл етс  также низка  надежность ра водорегулирующего устройства из-за нгпнчи  гибких шлангов в водо регулирующем устройстве, которые при перемещении понтона складываютс  самопроизвольно и при этом возмо но по вление воздушных пробок, преп тствующих свободному протеканию волы через него, что может привести к нарушению работы лизи.мегра. Кроме этого, шланг обладает определенной жесткостью. Поэтому необходимы значительные размеры понтона дл  сохранени  его плавучести, что влечет за собой увеличение размеров скважины . Недостатком этого прибора также следует считать отсутствие дистанци онности и автоматизации процесса измерений . Здесь измерение количества долитой воды производитс  рейкой, установленной в доливном сосуде, а измерение слитой воды производитс  при выкачивании ее из сливного сосуда . Еще одним существенным недостатком  вл етс  образование зоны нечувствительности (около 2. мм) у сливной трубки, обусловленной вли нием образовани  мениска. Цель изобретени  - повышение надежности и точности лизиметра в соответствии с заданной программой. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в лизиметре, содержащем гнездо с размещенным в нем почвенным цилиндром, св занным со взвешивакадим устройством и устройствами слива и долива, сигнализатор уровн , устройства слива и долива содержит герметичную питающую камеру, сообщенную с почвенным цилиндром и с мерной камерой , размещенной в питающей камере и жестко соединенной с ней, и раз мешенную под питающей камерой сливную камеру, сообщенную в устройстве слива с водосборным сосудом, установленным на дне гнезда, и в устройстве долива - с почвенным цилиндром в котором установлен стакан-гидрозат вор и сифон, выполненный в виде колокола , установленного в мерной камэре , и трубки, один торец которой установлен под колоколом, а другой размещен в стакане-гидрозатворе, св  занном с исполнительным органом, выполненным в виде корпуса, разделеннсго мембраной на две камеры, одна из которых сообщена трубопроводом со стаканом-гидрозатвором, а друга  снабжена электромагнитом с отверстием , в KOTOpioM установлен сердечник, св занный через шток с мембраной, причем обмотка электромагнита св зана с управл ющим блоком, первый и второй входы которого соединены соответственно с сигнализатором уровн  размещенным в емкости, сообщенной с емкостью почвенного цилиндра, и с сигнализатором уровн , размещенным в скважине с грунтовой водой, а выходы управл ющего блока соединены с устройствами слива и долива, причем ко второму входу управл ющего блока подкл.ючены генератор и программное устройство. Предложенное выполнение лизиметра дает возможность осуществл ть дистанционное измерение веса почвенного монолита, инфильтрацию и расход грунтовых вод, по которым определ ютс  элементы водного баланса почвогрунтов; посто нство уровн  грунтовых вод в лизиметре, слежение за переменным уровнем или моделирование уровн  грунтовых вод по заданной программе; надзор за работой водорегулирующего устройства- и возможность ремонта без демонтажа лизйметра , высокую точность измерений за счет высокочувствительного сигнализатора уровн  и точности дозировани  прерывател -дозатора. На фиг. 1 схематически изображен предложенный лизиметр, продольный разрез на фиг. 2 - устройство слива и долива; на фиг. 3 - функциональна  схема слива и долива. Лизиметр содержит гнездо 1 (фиг.1), в котором на подвеске взвешивающего устройства 2 установлен почвенный цилиндр 3. В нижней части почвенного цилиндра 3 смонтирован поддон 4. На дне гнезда 1 установлен водосбор- ный сосуд 5. Поддон 4 лизиметра, сообщаетс  с емкостью б, в котором расположен сигнализатор 7 уровн . Другой сигнализатор 8 уровн  расположен в скважине 9 с грунтовой водой. В состав лизиметра входит часовой механизм 10 (фиг. 3), расположенный на пульте управлени  (не показан). С помощью часового механизма задаетс  периодичность опроса сигнализаторов 7 и 8 уровн . Частоты f, и f . от сигнализаторов 7 и 8 уровн  поступают на вход схемы сравнени  (фиг. 3), котора  вырабатывает команду на исполнительные устройства 11 и 12 долива и слива воды. Каждое из устройств 11 и 12 долива и слива представл ет собой сифон с трубками 13, 14 и 15. Причем трубка 13 соедин ет устройство 11 долива с почвенным цилиндром 3, трубка 14 соедин ет , устройство 12 слива с почвенным цилиндром 3, а трубка 15 соедин ет устройство 12 слива с водосборным сосудом 5. Устройства 11 и 12 слива или до- лива имеют одинаковую конструкцию и включают в себ  питак чую камеру 16, мерную камеру 17 с отверстием дл  ее заполнени , сливную камеру 18 и сифон, составленный из стакана-гидрозатвора 19, колокола 20 и трубки 21. В сливной камере 18 имеетс  трубка

15 (фиг. 1 и 2), соедин юша  устройство слива с водосборным сосудом 5, а устройство долива трубкой 13 соедин етс  с почвенным цилиндром 3. Стакан гидроэатвора 19 соединен шлангом 22 с устройством 23, где установлена мембрана 24. Мембрана 24

св зана с сердечником электромагнита 25, соединенного с выходом управл ющего блока 26. Управл ющий блок 26 содержит делители 27 и 28 частоты, выходы .которых соединены со входом схемы 29 сравнени  частот, котора .соедин етс с реле 30 и реле 31. Реле 30 св зано с обмоткой электромагнита в устройстве долива, а реле 31 св зано с обмоткой электромагнита в устройстве слива. Контакты реле слива св заны со счетчиком 32 долива, а контакты реле 31 св заны со счетчиком 33 слива.

В комплект лизиметра входит перестраиваемый генератор 34 частоты (фиг, 3), необходимый дл  осуществлени  моделировани  уровн  грунтовых вод по заданной програ ме через программное устройство 35. Выход генератора 34 частоты соединен со вторым входом управл ющего блока 26. . Лизиметр работает следующим образом .

По команде часового механизма Ю (фиг. 3) включаютс  сигнализаторы 7 и 8 уровн  и управл ющий блок 26. Сигнализаторы 7 и 8 уровн  (фиг. 1) измер ют уровень воды в почвенном цилиндре 3 и скважине 9, а сигналы от сигнализаторов уровн  в виде, частоты поступают на вход управл ющего блока 26. Управл ющий блок 26 осуществл ет сравнение частот

струнных сигнализаторов 7 и 8 уровн . Сигнал .от сигнализатора уровн  7 поступает на вход делител  27, а от сигнализатора 8 уровн  - на вход делител  28. После делени  частоты эти сигналы поступают на схему 29 срсшнени .

.В случае, когда уровень воды в почвенном цилиндре лизиметра ниже уровн  в скважине с грунтовой водой на заданную величину, частота струнного сигнализатора 7 уровн  будет выше, чем сигнализатора 8 уровн , то схема 29 сравнени  (фиг. 3) выдает сигнал на реле 30. Это реле подключает питание к обмотке электромагнита устройства 36 долива, происходит долив воды, одновременно счетчик 32 долива фиксирует импульс долива.

В случае, когда уровень воды в почвенном цилиндре 3 лизиметра выше уровн  в скважине 9 с грунтовой водой на заданную величину, частота струнного сигнализатора 7 уровн  будет ниже сигнализатора 8 уровн , то схема 29 сравнени  выдаст сигнал на реле 31. Счетчик 33 слива подключает питание к обмотке электромагнита устройства 37 слива, происходит слив воды, одновременно счетчик 33 слива фиксирует импульс слива.

В случае, если частоты сигнализа 5 торов 7 и 8 уровн  равны или не отличаютс  на определенную заданную величину , то. слива или долива не происходит .

0 Устройства 12 и 11 слива и долива , в которые поступает команда на, слив или долив воды, служат дщ  пре дотврамени  самопроизвольного слИва воды с верхнего уровн  нанижний (фиг. 1) и пропускани  дозированных

5 порций воды по команде управл ющего блока.

Устройства слива и долива работают следующим образом.

В рабочем положении камеры 16,

0 17 и стакан-гидрозатвор 19 заполне- ны водой. Воздух в сифоне, составленном из трубки 21 и колокола-20, уравновешен силами о gh. и рдЬл (фиг. 2). 5

Вывести систему из равновеси можно путем кратковременного понижени  уровн  в сифонной трубке на величину, превышающую h-, . Это достигаетс  тем, что по команде управл 0 ющего блока 26 мембрана 24 приходгт в движение, при этом равнове-сШе системы нарушаетс , воздух, заключенный в -сифоне, протс1лкиваетс  и вода стекает из мерной камеры 17 на уро5 вень Hj,, заполн ет сливную камеру 18 и стекает по трубке 15 в поддон 5 лизиметра или в случае долива воды по трубке 13 (фиг. 1) в почвенный цилиндр 3. При уменьшении уровн  воа ды в мерной камере до уровн  Н. в сифон засасываетс  воздух, слив прекращаетс . Далее мерна  камера через отверстие в ней заполн етс  водой из питающей камеры 16 и система приходит в исходное состо ние.

5

Дл  осуществлени  моделировани  уровн  грунтовых вод по заданной программе вместо сигнализатора 8 уровн  в схему управлени  сливом и доливом подключаетс  перестраиваемый

0 генератор 34 частоты.

Использование предложенного лизиметра позвол ет автоматизировать процесс измерени  элементов водного баланса почвогрунтов, повысить точ5 ность измерени , кроме того, по вл етс  возможность изучать водный баланс почвогрунтов путем моделировани  уровн  грунтовых.вод или работы . его в режиме с посто нным уровнем

0 или в режиме с переменным уровнем (грунтовых вод. Использование лизиметра повьшает производительность труда и качество полученной информации при определении элементов водного

5 баланса почвогрунтов.

Ожидаемый экономический эффект от использовани  лизиметра на единицу продукции составл ет 16441 р.

Claims (2)

1.Приборы и методы балансовых исследований дл  мелиорации. Сборник

статей. Ч. 1, М., Колос, 1972, с. 8.

2.Авторское свидетельство СССР

423106, кл. G 05 D 9/00, 1974 (прототип ) .