ЛИЗИМЕТРИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО
LYSIMETRICAL DEVICE

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для взятия проб почвенных растворов в естественных условиях, а также при отборе почвенных растворов на избыточно увлажнительных почвах, занятых рисовыми чеками.
Известна лизиметрическая установка, включающая колодец в виде пустотелого клина с отводящими трубками, сообщающими воронку с емкостью для сбора фильтрационных вод (Авторское свидетельство SU №1347907, A01G 25/00 от 30.10.1987).
Недостатком данной лизиметрической установки является низкая достоверность фильтрационных вод, низкая производительность вследствие того, что раствор поступает с малоконтурной площади. Кроме того, недостатком является неудобство в обслуживании, т.е. для определения уровня раствора в емкости необходимо отрывать почву над всем колодцем.
Известна также лизиметрическая установка, включающая установленный в одну из стенок почвенного разреза противень с фильтром и патрубком, отводящим почвенный раствор в емкость для сбора, в противне выполнены отверстия с бортиками с его верхней стороны (Патент RU №2304770, G01N 33/24 от 20.08.2007).
Недостатком лизиметра данной конструкции является недостаточная достоверность количественного и качественного состава почвенных растворов, поскольку почвенный раствор собирается только с почвенного слоя, находящегося над и под плоскостью противня (с ограниченного объема почвы). Данный лизиметр не позволяет учитывать нисходящие и восходящие капиллярные воды со слоев почвы, находящиеся сбоку противня, так как имеющиеся бортики мешают этому. Кроме того, при установке противня в соответствующие горизонты почвенного профиля между верхней поверхностью противня и верхней частью почвенного горизонта образуется пустота, которая впоследствии заполняется почвой при прохождении сельскохозяйственной техники, в результате чего нарушается строение почвы, что снижает достоверность получаемых почвенных растворов в естественных условиях.
Известна лизиметрическая установка, включающая установленный в одну из стенок почвенного разреза растворосборник с фильтром и патрубок, отводящий почвенный раствор в емкость для сбора, при этом растворосборник выполнен в форме цилиндра с отверстиями по всему периметру с размещением бортиков на внутренней стороне (Патент №2402015, G01N 33/24 от 20.10.2010).
Однако данное устройство хотя и позволяет увеличить объем почвы, с которой производится сбор почвенного раствора, но не обеспечивает возможность защиты внутренней части фильтра, расположенного внутри корпуса, как следствие возможно кольматирование (засорение) фильтра, и снижает водоприемную фильтрующую поверхность сбора почвенного раствора. Таким образом, это обуславливает необходимость его частой замены или требует затраты ручного труда. Кроме того, работа корпуса с отверстиями будет определяться свойствами их конструкции, т.е. фильтрующей способностью каждого отверстия цилиндра; затруднен процесс очистки рабочего цилиндра от засорения и различных отложений.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является лизиметрическое устройство, содержащее корпус с перфорацией и трубку для отбора влаги, корпус выполнен в виде закрытого полого цилиндра, по всей боковой поверхности которого выполнена перфорация, при этом суммарная площадь перфорацией относится к общей площади поверхности цилиндра как 0,45:1-0,50:1 (Авторское свидетельство SU №1606034, A01G 27/00 от 15.11.1990).
Недостатком известного лизиметрического устройства является то, что нарушается химический отбор отбираемых проб, т.е. водообмен между почвой и почвенным раствором в случаях того, что пропускная способность фильтрацией через наружные отверстия корпуса закрытого полого цилиндра зависит от прохождения через отверстия мелких частиц грунта, что снижает пористость стекловаты и стеклоткани внутри закрытого полого цилиндра, т.е. при дополнительном наличии применения материала фильтра из стекловаты и стеклоткани по своему объему значительно. Кроме того, наружная перфорированная поверхность с отверстиями закрытого полого цилиндра выходит из строя при продолжительном использовании в естественных условиях в результате налипания и кольматации этих отверстий от глинистых частиц почвогрунта и снижает водоприемную фильтрующую поверхность. Вследствие этого оно может быть малоэффективно на протяжении всей вегетации трансформирования, например, избыточного увлажнения, так как поле, предназначенное для взятия проб почвенных растворов в естественных условиях, может быть по своему структурному составу различно.
Задачей предлагаемого изобретения и техническим его решением является обеспечение саморегуляции и повышение интенсивности водообмена между почвенным раствором на протяжении всей вегетации с постоянным притоком раствора воды в область закрытого полого цилиндра и возможен более достоверный количественный и качественный состав почвенного раствора, собранного в корпусе с трубкой для отвода влаги.
Таким образом, заявленное изобретение позволяет достигнуть следующих технических результатов - улучшить условия для достоверного количества и качества состава почвенного раствора в условиях длительного вегетационного периода в почвах различного структурного состава.
Технический результат достигается тем, что лизиметрическое устройство, содержащее корпус с перфорацией и вакуумную трубку с перфорацией для сбора влаги, причем корпус выполнен в виде закрытого полого цилиндра, по всей боковой поверхности которого выполнена перфорация, цилиндр с перфорацией покрыт водопроницаемым материалом геотекстиля, концы которого зафиксированы между собой швом, образуя замкнутую полость цилиндра, при этом перфорированные отверстия 5 цилиндра 1 по всей боковой поверхности просверлены конусными отверстиями, сужающимися во внутрь полого цилиндра, а вакуумная трубка снаружи в пределах перфорации внутри корпуса покрыта вторым слоем водопроницаемого материала геотекстиля.
Такое выполнение лизиметра по сравнению с прототипом позволяет обеспечить способность фильтрации, которая обуславливается специфической структурой геотекстиля. Отсутствуют засорение перфорированных стенок цилиндра и внутренней его полости при качественном пропуске почвенного раствора во внутрь цилиндра и трубки, не требуется фильтрующих материалов, как стекловаты, так и стеклоткани. Отсюда отсутствует опасность заиления отверстий и полости цилиндра при отборе почвенных растворов для различных структур почвы. Конусные отверстия, просверленные в стенках цилиндра, сужающиеся во внутрь цилиндра, повышают пропуск почвенного раствора в полость цилиндра.
Таким образом, обеспечивается причинно-следственная связь совокупности отличительных признаков заявляемого изобретения и достигаемого технического результата: регулирование взятия проб почвенных растворов в естественных условиях, в частности, за счет обеспечения стенок закрытого полого цилиндра с большой площади почвогрунта, покрытого со всех сторон водопроницаемым материалом геотекстиля, используя его большую пропитывающую способность материала, а также с возможностью выполнять функцию защиты перфорации с отверстиями лизиметра, отличающегося от известных лизиметрических установок. Кроме того, исключается кольматируемость внутри закрытого полого цилиндра с дополнительным вторым слоем водопроницаемого материала геотекстиля при отсутствии дополнительного фильтра виде стекловаты и слоя стеклоткани внутри закрытого полого цилиндра.
На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое лизиметрическое устройство; на фиг. 2 - то же, общий вид; на фиг. 3 - схема получения почвенного раствора.
Лизиметрическое устройство включает цилиндрический перфорированный корпус 1, вакуумную трубку 2. Наружная поверхность стенки корпуса 1 закрыта размотанным из рулона гибкого полотна геотекстиля 3, концы которого склеиваются или фиксируются между собой за счет прошивания нитью. Закрытый пустотелый цилиндр 1 имеет внутри пустотелую емкость, а стенки корпуса 1 выполнены перфорированными 4, снабженными конусными отверстиями 5, меньшее основание которых направлено вовнутрь емкости корпуса 1. Дополнительно вакуумная трубка 2 снаружи в пределах перфорации внутри корпуса 1 закрыта вторым слоем размотанного из рулона гибкого полотна геотскстиля 6, концы которого также склеиваются или фиксируются между собой за счет прошивания нитью. Таким образом, не требуется заполнения внутри емкости корпуса 1 фильтра из стекловаты, как и слоя стеклоткани (применение их вызывает трудности правильного слоя укладки и очистки). В результате получают замкнутую систему устройства с применением водопроницаемого качественного полотна материала геотекстиля, который в то же время является технологически удобным и экологически чистым в практике применения, исключает доступ грунта внутрь корпуса и трубки, что позволяет защитить перфорированные устройства 1 и 2 при качественной гидроизоляции. Кроме того, доступ почвенного раствора во внутрь корпуса 1 зависит от конструкции перфорации, размера впускных отверстий, их частоты размещения, перекрываемых замкнутым материалом в виде геотекстиля. Таким образом, все размеры определяются расчетом в процессе установки устройства.
Лизиметрическое устройство работает следующим образом.
Почвенные растворы, просочившиеся через пахотные или иные горизонты почвенного профиля в засыпанное устройство, смачивают большую часть поверхности полотна геотекстиля 3 вокруг наружной стороны закрытого полого цилиндра 1, материал которого имеет способность фильтрации с его специфической структурой изготовления. Материал предотвращает засоры конусных отверстий 5 в стенках цилиндра 1 (корпуса) и при этом качественно пропускает почвенный раствор во внутреннюю емкость корпуса 1 и заполняют ее. Таким образом, в качестве применения дренажа вокруг корпуса 1 и вакуумной трубки 2 с перфорацией, с помощью геоткани почвенный раствор просачивается во внутрь как в емкость корпуса 1, так и в вакуумную трубку 2. Для отбора почвенного раствора конец вакуумной трубки 2 соединяют с вакуум-насосом через двугорловую колбу-сборник. При этом конец вакуумной трубки 2 находится сверху над почвой или воды (фиг. 3). Герметичная упаковка устройства не только обеспечит качественный сбор почвенного раствора, но и предохраняет от внешний воздействий, что позволяет повысить надежность качественного пропуска почвенного раствора и достоверность его состава.
Такая совокупность существенных признаков позволяет сохранить работоспособность лизиметрического устройства - надежно увеличить объем получаемого почвенного раствора, получаемого из почвы, с которой производится сбор почвенного раствора, при этом снизить трудозатраты и повысить достоверность его качественного (химическою) состава, а также уменьшить время для получения, поскольку не потребуется дополнительного фильтрующего материала для заполнения емкости корпуса, при этом имеется возможность учитывать литологическое строение грунтов и гидрологические условия при подготовке скважины или почвенного разреза, в которые опускают предложенное устройство в целом.
Условия сбора почвенного раствора при этом максимально приближены к естественным условиям по движению почвы и ее структуре.
В результате не наблюдается заиление полости корпус приборов, замкнутое полотно геоткани позволяет поддерживать условия получения химического состава почвенного раствора и отсутствия обволакивания корпуса цилиндра тонкодисперсными илистыми частицами и оседание, и обволакивание корпуса. Отсутствуют помехи для корневой системы растений, приводящие к снижению точности опыта в естественных условиях, следовательно, повышается достоверность его качественного (химического) состава. Это устройство может широко применено для взятия проб почвенных растворов в естественных условиях.