УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОФИЛИРОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПОЧВЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ СТОКА АТМОСФЕРНЫХ ОСАДКОВ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ
DEVICE FOR PROFILING SOIL SURFACE AND DETERMINING DIRECTION OF FLOW OF ATMOSPHERIC PRECIPITATIONS IN FIELD

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для изучения водной эрозии, и может быть использовано в почвоведении, мелиорации и гидрологии.
Известен профилометр почвы ИП 250, предназначенный для измерения профиля поверхности почвы при испытаниях почвообрабатывающих машин [1, с. 19]. Профилометр предоставляет собой основание с тремя регулируемыми по высоте опорами, устанавливаемое по уровню. По направляющим основания перемещается каретка с установленным на ней измерительным преобразователем. Ход каретки фиксируется шагом 50 мм, длина участка одного цикла измерений равна 1800 мм. Количество циклов измерений - до 50 [1, с. 19].
Недостатком известного устройства является измерение профиля поверхности почвы только в одной продольно-вертикальной плоскости по ходу каретки за 1 цикл измерений, что не позволяет определить направление стока атмосферных осадков.
Цель изобретения - повышение точности измерения профиля поверхности почвы и определения направления стока атмосферных осадков в полевых условиях.
Цель достигается тем, что устройство для профилирования поверхности почвы на склоновых землях и определения направления стока атмосферных осадков в полевых условиях содержит раму с регулируемыми по высоте опорами и установленным на ней уровнем, подвижную в вертикальной плоскости платформу, установленную на опорах рамы при помощи втулок и соединенного с рамой винтового механизма, состоящего из винта с рукояткой со счетчиком оборотов и угла поворота рукоятки, центральной гайки-упора, установленной на раме, нижней гайки, установленной жестко на подвижной платформе, в отверстиях которой на одинаковых расстояниях друг от друга в узлах двухмерной сетки размещены подвижные щупы-стержни, выполненные из диэлектрического материала, причем щупы-стержни со своими верхними концами закреплены на выполненных из электропроводящего материала упорах-кольцах, замыкающих электрическую цепь.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства, на фиг. 2 - вид сверху (в разрезе), на фиг. 3 - электрическая схема, на фиг. 4 - поверхность отклика для определения направления стока атмосферных осадков в полевых условиях.
Устройство состоит из рамы 1 с четырьмя втулками 2, в которых установлены опоры 3 с фиксаторами 4, а в центре рамы 1 размещен винтовой механизм, состоящий из винта 5 с рукояткой 6 со счетчиком оборотов и угла поворота рукоятки 7, центральной гайки-упора 8, нижней гайки 9, установленной на платформе 10, в отверстиях которой находятся подвижные щупы-стержни 11. На раме установлен уровень 12.
Для повышения точности определения момента контакта щупа-стержня 11 о профилируемую поверхность почвы используется электрическая цепь (фиг. 3), включающая последовательно положительный полюс источника питания 13, ключ 14, диод 15, гибкий провод 16, упоры-кольца 17, выполненные из электропроводящего материала, и платформу 10, являющуюся общей «массой» и соединенную с помощью гибкого провода с отрицательным полюсом источника питания 13. Причем щупы-стержни 11 выполнены из диэлектрического материала с металлическими шляпками, а платформа 10 является общей массой и соединена с помощью гибкого провода 16 с отрицательным полюсом источника питания 13. Щупы-стержни 11 расположены в отверстиях на одинаковом расстоянии друг от друга в узлах двухмерной сетки 18, образованной из продольных и поперечных прямых (фиг. 2). Все диоды 15 имеют нумерацию, соответствующую нумерации щупов-стержней 11, с которыми они соединены и установлены в экран, жестко закрепленный на раме (условно не показан). Устройство функционирует следующим образом.
Предварительно перед измерением рама 1 устройства устанавливается горизонтально с помощью опор 3 по уровню 12 и закрепляется винтовыми фиксаторами 4. Включают ключ 14 для замыкания электрической цепи и загорания всех диодов 15 на экране.
Далее рукояткой 6 вращают винт 5 и опускают платформу 10 со щупами-стержнями 11 до первого касания одного из стержней с поверхностью почвы. Этот момент определяют по разрыву цепи и по погасанию соответствующего диода 15. Номер погасшего диода 15 записывают в журнал наблюдений, а положение платформы 10 берут за исходное.
Далее продолжают вращать винт 5 до следующего погасания диода 15 вследствие разрыва электрической цепи при касании соответствующего стержня о поверхность почвы. Количество выполненных оборотов и угол поворота от исходного положения рукоятки при неполном обороте в градусах считывают со счетчика оборотов и угла поворота рукоятки 7 и записывают в журнал наблюдений для погасшего диода.
Величину поступательного перемещения платформы 10 определяют по формуле
где L - поступательное перемещение основания, мм; s - шаг резьбы, мм; к - число полных оборотов винта; γ - угол поворота от исходного положения рукоятки при неполном обороте, град.
Затем продолжают вращать винт 5 с рукояткой 6 и проводят опыты по вышеприведенной методике, пока не погаснут все диоды 15. Полученные результаты заносятся в журнал наблюдений, где строится схема в виде двухмерной сетки (см. фиг. 2), в каждом узле которой записываются данные (вертикальное перемещение) для соответствующего щупа-стержня 11. На основе этих данных строится поверхность отклика (стационарное возвышение узлов), по которой определяется направление стока атмосферных осадков в полевых условиях.
Экспериментальные исследования были проведены на различных агрофонах, всего более 5 (многолетние травы, пашня, пашня с боронованием, мульчирование, посев озимых, стерня зерновых и др.). Результаты исследований после обработки в программе «Ехсеl» представлены на фиг. 4 - график, представляющий поверхность отклика на пашне с боронованием.
Источники информации
1. Аннотированный сборник средств измерения и испытательного оборудования. - Новокубанск: ФГНУ «РосНИИТиМ», 2012. - 51 с.