СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ ПОТЕРЬ
METHOD FOR DETERMINING FILTRATION LOSSES

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к способам определения потерь воды на фильтрацию из оросительных каналов гидромелиоративных систем.
Известен способ определения потерь воды при свободной фильтрации через грунт (патент RU 2111310, опубл. 20.05.1998), включающий проходку выемки до отметки дна канала, заполнение ее водой на заданную глубину, поддержание постоянного уровня воды, измерение слоя сработки уровня, расчет скорости сработки уровня, фиксирование значения установившейся скорости сработки уровня при различных значениях глубины в заданном диапазоне глубины наполнения выемки, установление зависимости сработки уровня и определение удельных потерь воды при свободной фильтрации через грунт для различных значений глубины.
К основным недостаткам данного способа можно отнести необходимость поддержания постоянного уровня воды, что достаточно сложно выполнить на реальных действующих объектах, а также низкую точность проводимых измерений.
Известен способ определения потерь воды на фильтрацию из каналов с противофильтрационной облицовкой (патент RU 2530995, опубл. 20.10.2014), заключающийся в устройстве в канале изолированного отсека, состоящего из двух полимерных водонепроницаемых перемычек, которые на время определения фильтрационных потерь заделывают в пазы на дне канала на расстоянии 30÷50 м с последующей гидроизоляцией мест стыка. Поддержание полимерных водонепроницаемых перемычек в устойчивом положении осуществляется при помощи металлополимерного троса, продетого в монтажные отверстия в верхней части перемычек и закрепленного к береговым анкерам. Измерение уровня воды в отсеке осуществляют в специальных карманах, прикрепленных с внешней стороны перемычками, сообщающимися с изолированным отсеком с помощью трех рядов отверстий в верхней, средней и нижней частях.
Недостатком данного способа является сложность производства работ по устройству в канале изолированного отсека из полимерных водонепроницаемых перемычек, что потребует полного опорожнения канала. Выполненные полимерные перемычки являются недостаточно надежными и могут быть разрушены потоком воды, ветром, повреждены крупными включениями водного потока. Наряду с этим для установки уровнемера и снятия показаний со шкалы существует необходимость использования плавсредств.
Наиболее близким техническим решением является способ определения потерь воды на фильтрацию из каналов с использованием изолированных водных отсеков (патент RU 2312182, опубл. 10.12.2007), включающий выполнение пазов по границам отсека на всю толщину облицовки по периметру опорожненного от воды канала на участке изолированного отсека, заделку пазов цементным раствором, установку в изолированном отсеке мерных реек и прибора для учета испарения воды с водной поверхности канала, заполнение отсека водой и длительное его промачивание, замеры объема потерь воды на фильтрацию и испарение в изолированном отсеке в условиях установившегося фильтрационного режима и расчетное определение удельного фильтрационного расхода и отсека канала, интенсивности фильтрации и коэффициента фильтрации облицовки.
Недостатком данного технического решения является высокая трудоемкость производства работ по устройству изолированного отсека в канале, монтажу металлических перегородок и заделки всех пазов цементным раствором. Кроме того, при измерении потерь воды на фильтрацию данным способом необходима остановка и полное опорожнение оросительного канала.
Целью является разработка нового способа по определению фильтрационных потерь из облицованных мелиоративных каналов без их предварительной остановки и опорожнения, повышение точности измерения потерь воды на фильтрацию, простота производства работ.
Технический результат, на который направлено настоящее изобретение, заключается в определении фильтрационных потерь из каналов мелиоративных систем без их остановки и опорожнения, а также повышение точности измерения.
Технический результат достигается за счет устройства вблизи действующего оросительного канала изолированного измерительного отсека, выполненного с подводом и сбросом воды из канала, с вертикальными стенками из водонепроницаемого материала - геомембраны, защитными прокладками из геотекстиля, креплением вертикальных стенок деревянными щитами и регулированием уровня воды в отсеке плоскими затворами. При этом противофильтрационный элемент из геомембраны и двух защитных прокладок из геотекстиля выполнен в виде зуба на глубину 0,5 м с каждой из сторон измерительного отсека, а удельный фильтрационный расход в измерительном отсеке определяется по расчетной зависимости.
Изобретение поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - оросительный канал с выполненным измерительным отсеком; фиг. 2 - устройство измерительного отсека с вертикальными стенками из геосинтетических материалов.
Цифрами на чертежах обозначено:
1 - измерительный отсек; 2 - подвод воды; 3 - сброс воды; 4 - полимерная геомембрана; 5 - геотекстиль; 6 - вертикальные стенки; 7 - деревянные щиты; 8 - обратная отсыпка из грунта; 9 - плоские затворы.
Способ определения фильтрационных потерь осуществляется следующим образом (фиг. 1-2).
Вблизи действующего оросительного канала без его предварительной остановки и опорожнения создается изолированный измерительный отсек 1 с заданными параметрами - длиной 30-50 м, шириной 2,0-3,0 м, на котором в двух местах выполняется подвод 2 и сброс 3 воды из оросительного канала, что тем самым позволяет создавать условия в отсеке, близкие к условиям эксплуатации канала без его остановки и опорожнения. При подводе 1 воды из канала происходит заполнение измерительного отсека водой и выдерживается длительное его промачивание. В свою очередь измерительный отсек выполнен из полимерных водонепроницаемых перемычек в виде противофильтрационного элемента из бесшовной полимерной геомембраны 4 с двумя защитными прокладками из геотекстиля высокой плотности 5. Для поддержания противофильтрационного элемента в устойчивом положении, а также исключения обвала вертикальных стенок 6 выполнено крепление деревянными щитами 7 с обратной отсыпкой грунта 8. При этом противофильтрационный элемент с двумя защитными прокладками выполнен в виде зуба на глубину 0,5 м с каждой из сторон. На изолированном отсеке в местах подвода и сброса воды выполнены плоские затворы 9 (из водонепроницаемого материала с герметичными уплотнителями), регулирующие уровень воды в изолированном отсеке. Водонепроницаемость затворов и герметичность стыковых соединений является одним из необходимых условий поддержания постоянного уровня воды в измерительном отсеке в момент проведения исследований.
После проведения всех операций по выполнению измерительного отсека проводятся замеры объема потерь воды на фильтрацию в условиях установившегося фильтрационного режима. Для измерения уровня воды измерительный отсек оборудуется уровнемерами, удельный фильтрационный расход определяется по следующей расчетной зависимости:
,
ф
ф
отс
отс
4
2
где q - удельный фильтрационный расход (л⋅с)/(сут⋅м); Q - суммарный фильтрационный расход из измерительного отсека длиной L, л/сут; L - длина изолированного отсека, м; α - коэффициент соответствия размерностей, α=8,64⋅10 (л⋅с)/(сут⋅мм⋅м); Δh - падение уровня воды в отсеке, мм; t - время, в течение которого происходит падение уровня воды на величину Δh, с; b - ширина канала по дну, м.
Для максимальной точности измерений поверх изолированного отсека может быть натянут светопроницаемый тент из полиэтиленовой пленки, что позволит частично исключить потери воды на испарение.
Преимущество разработанного способа заключается в том, что замеры потерь воды на фильтрацию осуществляются без предварительной остановки и опорожнения канала путем устройства изолированного измерительного отсека.