ОСУШИТЕЛЬНО-УВЛАЖНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
COMBINED IRRIGATION SYSTEM

Изобретение относится к гидротехнической мелиорации, преимущественно к осушению земель для сельскохозяйственных целей с автоматическим регулированием уровней грунтовых вод.
Известен регулятор уровня грунтовых вод, включающий запорный орган с поплавковым приводом, установленный на оголовке дрены, расположенном в дренажном колодце, запорный орган выполнен в виде поворотного в вертикальной плоскости Г-образного патрубка с водосливными окнами, снабженного съемным стаканом-затвором, установленным на нем с возможностью свободного перемещения и фиксации в крайних положениях и связанных с поплавковым приводом, при этом стакан соединен посредством съемных крепежных скоб со штоком поплавкового привода при изменении положения Г-образного патрубка на противоположное (Авторское свидетельство SU №1645360, E02B 11/00 от 30.04.1991).
Недостатком регулятора является наличие затвора-стакана с перекрываемыми окнами сложно в изготовлении и, как следствие большая металлоемкость. Устройство окон предусматривает периодическую очистку их, что затрудняет эксплуатацию регулятора. При этом стакан с трущейся поверхностью, входящий в состав регулятора значительно снижает его надежность. Наличие узлов и их положения в нем делают работу устройства в ручном режиме, т.е. из режима осушения в режим увлажнения и наоборот, оно является мало надежной в необходимости точной взаимной центровки на цилиндрической трубе и других элементов определяет жесткие требования к конструкции регулятора.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является осушительно-увлажнительная система, включающая водоприемник-водоисточник, водопроводящие и дренажные коллекторы с колодцами, снабженными автоматическими поплавковыми регуляторами уровня двухстороннего действия, водопроводящие и дренажные коллекторы совмещены, а поплавки регуляторов уровня в серединных колодцах снабжены в верхней части водонаполняемыми емкостями с калиброванными водовыпускными отверстиями, при этом емкости сообщены с верхним бьефом совмещенного коллектора телескопической трубкой (Авторское свидетельство SU №1323647, E02B 11/00 от 15.07.1987).
Недостатком данной системы является то, что узел устья коллектора, в котором установлен регулятор уровня в положение регулируемого осушения не обеспечивают с большой задержкой времени, необходимой для аэрации почвы из-за открытого участка устья коллектора при наполнении колодца. Другим недостатком является то, что устройство узла регулятора является громоздкость и, как следствие большая материалоемкость. При этом конструкция подвижного запорного диска и цилиндрического затвора с направляющей втулкой требуют точной взаимной центровки на цилиндрической трубе и других элементов, определяет жесткие требования к конструкции регулятора и к наносам насыщенных в воде.
Технический результат от использования заявленного изобретения заключается в упрощении конструкции, повышения надежности и точности регулирования.
Технический результат достигается тем, что осушительно-увлажнительная система, включающая водоприемник-водоисточник, водопроводящие и дренажные коллекторы с колодцами, снабженными автоматическими регуляторами уровня двухстороннего действия, на выходном устье коллектора установлен регулятор уровня в положении регулирования осушения, колодец разделен перегородкой на две емкости, в одной из которых установлена управляющая мембранная камера, а вторая емкость снабжена водосливным коленообразным патрубком, имеющим на выходной своей части клапан, соединенный механически с плечом двуплечего рычага поплавкового датчика уровня, при этом коленообразный патрубок входной частью жестко закреплен на конце канала сообщения с вентилем с управляющей мембранной камерой.
Кроме того, управляющая мембранная камера сообщена с устьем коллектора посредством канала сообщения с вентилем.
Предлагаемая осушительно-увлажнительная система направлена на устранение указанных недостатков за счет конструкции, в которой могут поддерживаться заданные три режима работы, а именно: первый режим (основной) работы, когда под действием напора воды в устье коллектора клапан со штоком и с мембранной работает в режиме пропуска воды через перегородку, заполняет вторую емкость колодца и регулирование происходит в автоматическом режиме; второй режим может обеспечивать постоянный сброс воды из обеих емкостей в режиме осушения, когда вентиль на канале сообщения с управляющей мембранной камерой закрыт, и давление воды над мембранной полостью отсутствует, обеспечивая разгрузку надмембранной полости мембранной управляющей камеры, клапан в корпусе ее открыт и происходит пропуск воды через выпускной патрубок полным сечением; третий режим может обеспечивать подпочвенное орошение, когда вентиль на конце канала сообщения с коленообразным патрубком закрыт, а вентиль канала сообщения с устьем коллектора наоборот закрыт, в этом случае управляющая мембранная камера находится под напором воды и клапан в ее корпусе также закрыт.
Таким образом, по сравнению с прототипом устье коллектора позволяет осуществить регулирование уровня воды в обеих емкостях колодца в автоматическом режиме с высокой точностью, задерживая воду на время, определяемое истечением из коленообразного патрубка с каналами сообщения с клапаном и исполнительного поплавкового датчика уровня, соединенного штоком, связанного шарниром с одним плечом изогнутого двуплечего рычага, размещенного на горизонтальной оси вращения, размещенной на упоре, зафиксированном жестко на коленообразном патрубке, перекрываемого сверху клапаном.
Все это в целом улучшает качество и точность регулирования уровня грунтовых вод на осушительно-увлажнительной системе.
На фиг. 1 изображен схематический план осушительно-увлажнительной системы; на фиг. 2 - установка регулятора уровня устья коллектора в колодце, разделенного перегородкой на две емкости на осушительно-увлажнительном коллекторе.
Осушительно-увлажнительная система состоит из водоприемника 1, водопроводящих каналов (обводнительного 2 и сбросного 3), шлюзов-регуляторов 4, закрытых коллекторов: осушительно-увлажнительного 5, дренажных 6 и 7 дрен, водоприемных 8, водосбросных 9, срединных 10 и потайных 11 колодцев, регуляторы увлажнители (не показаны для упрощения) и регулятора устья коллектора в виде водосброса 9.
Регулятор устья коллектора 9 состоит из колодца 12, разделенного перегородкой 13 на две емкости 14 и 15. Управляющая мембранная камера 16 в емкости 14 соединена штоком 17 с клапаном 18, установленным на впускном отверстии 19 с выпускным патрубком 20, пропущенным через перегородку 13 в емкость 15. Шток 17 пропущен через направляющие в крышке 21. Вторая емкость 15 содержит поплавковый датчик уровня 22 жестко соединенный со штоком 23, связанный шарниром 24 с одним плечом изогнутого двуплечего рычага 25, размещенного на горизонтальной оси 26 вращения, размещенной на упоре 27, зафиксированном жестко на вертикальном коленообразном патрубке 28. Сбросная труба 29 второй емкости 15 с запорным органом 30 посредством штока 23 через шарнир 31 связан с поплавковым датчиком уровня 22, выполненного в виде поплавка. Коленообразный патрубок 28 сверху снабжен запорным органом в виде клапана 32 связанного жестко со вторым плечом изогнутого двуплечего рычага 25, а упор 27 устраняет возможность перекоса клапана 32 при его вертикальном перемещении. Нижняя входная часть коленообразного патрубка 28 соединена каналом сообщения 33 с вентилем 34, надмембранной полости 35 управляющей мембранной камеры 16 с каналом сообщения 36, снабженного вентилем 37, закрепленного к устью коллектора с трубой 38 в виде водосброса 9.
Диаметр условного прохода отверстия 19 корпуса управляющей мембранной камеры 16 определяют исходя из максимального поступления воды через выпускной патрубок 20 во вторую емкость 15 и уровня воды в последней.
Таким образом, управляющая мембранная камера 16 отделена перегородкой 13 от поплавкового привода с датчиком уровня 22 с изогнутым двуплечим рычагом 25 и коленообразным патрубком 28.
Осушительно-увлажнительная система работает следующим образом.
Для перепуска избыточного дренажного стока с верхнего в нижний бьеф и далее до колодца 9, на выходе устья коллектора с трубой 38, при открытых вентилей 34 и 37, обеспечивается разгрузка надмембранной полости 35 мембранной управляющей камеры 16 и пропуск воды из емкости 14 через впускное отверстие 19 в патрубок 20 полным сечением. При заполнении емкости 14 и напором в трубе 38 устья коллектора, уровень воды в емкости соответственно поднимается вверх и вода через коленообразный патрубок 28, при открытом клапане 32 сливается во вторую емкость 15, поплавок 22 в это время опущен вниз и переводит рычаг 25 с клапаном 32 в положение «Открыто», а запорный орган 30 закрывает сбросную трубу 29 и происходит заполнение второй емкости 15.
По мере наполнения вода во второй емкости 15 постепенно поднимается до высоты расположения поплавка 22. При наполнении этой емкости 15 под действием напора, поплавок 22 всплывает вверх, обеспечивающее требуемую силу для открытия запорного органа 30 и одновременно перевода рычага 25 с клапаном 32 «Закрыто» коленообразного патрубка 28. При этом давление в надмембранной полости 35 повышается, так как истечение через коленообразный патрубок 28 прекращается на сброс через канал сообщения 33, который может, отрегулирован вентилем 34 до малого. Так как вытекание из канала сообщения 33 может быть отрегулировано вентилем 34, то через это отверстие поступление воды в коленообразный патрубок 28 происходит медленнее, чем отток воды из емкости 15 в сбросную трубу 29 открытую запорным органом 30. Опускание поплавка 22 и, следовательно, рычага 25 с клапаном 32, который открывает верхнюю часть коленообразного патрубка 28, тем самым определяется время до нового открытия клапана 18 управляющей мембранной камеры 16. Это обеспечивает поддержание заданного уровня с большой точностью в емкости 14. В дальнейшем процесс повторяется. Период повторения зависит от регулировки вентилей 34 и 37. Разделение части колодца 12 перегородкой 13 увеличивает надежность работы узлов каждой из емкостей 14 и 15 и увеличивает точность регулирования поплавком 22 на работу клапана 32 и запорного органа 30 от емкости 14 в результате гашения энергии воды.
Устройство устья коллектора обеспечивает в первом режиме (основном) поддержание заданного уровня, задерживая подачу воды на время. Во втором режиме сброса достаточно будет закрыть регулируемый вентиль 37 на канале сообщения 36, что обеспечивает полную разгрузку надмембранной полости 35 управляющей мембранной камеры 16, приток воды из закрытой сети к устью коллектора повышает уровень в емкости 14, открывая клапан 18 под давлением, через камеру 16 и патрубок 20, вода поступает в емкость 15, заполняет ее и сбрасывается при всплытии поплавка 22 при открытом запорном органе 30, открывая сбросную трубу 29. В третьем режиме наполнения, открывают регулируемый вентиль 37 на канале сообщения 36 и, наоборот, закрывают регулируемый вентиль 34 на канале сообщения 33, заполняя надмембранную полость 35 управляющей мембранной камеры 16 и закрывая клапаном 18 впускное отверстие 19, емкость 14 заполняется, обеспечивая подпочвенное орошение любых культур.
Таким образом, предлагаемое устройство устья коллектора на осушительно-увлажнительной системе обеспечивает автоматическое регулирование заданных уровней грунтовых вод в режиме увлажнения и сброс дренажных вод в режиме осушения. Кроме того, упрощается конструкция за счет исключения исполнения сложных узлов механизма регулирования уровня в колодце и, конструкция надежна в работе при различных перепадах заданного уровня грунтовых вод.