Колонка-поглотитель поверхностного стока

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусская государственная сельскохозяйственная академия(72) Авторы Михальченко Николай Николаевич Желязко Владимир Иосифович Лагун Тихон Данилович Алехин Аркадий Викторович Михальченко Лия Игоревна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусская государственная сельскохозяйственная академия(57) Колонка-поглотитель поверхностного стока, включающая вертикальный фильтрующий элемент, гидравлически связанный с пахотным слоем почвы и дреной или коллектором и выполненный в виде участка дренажной траншеи, заполненной высоководопроницаемым материалом, отличающаяся тем, что вертикальный фильтрующий элемент гидравлически связан с четырьмя дополнительными фильтрующими элементами, выполненными в виде траншей или борозд, заполненных в подпахотном слое высоководопроницаемым материалом и расположенных в плане в виде отрезков, расходящихся от вертикального фильтрующего элемента под углом 60 к дренажной линии и друг к другу,причем дополнительные фильтрующие элементы выполнены с площадью поперечного сечения, увеличивающейся по мере приближения этого сечения к вертикальному фильтрующему элементу за счет того, что нижняя часть дополнительных фильтрующих элементов выполнена с уклоном в сторону вертикального фильтрующего элемента, причем дополнительные фильтрующие элементы выполнены многослойными с наибольшей водопроницаемостью в их середине и нижней части, а верхний слой дополнительных фильтрующих элементов, контактирующий с пахотным слоем почвы, выполнен из материала,не подверженного деструкции в этом слое, например из крупнозернистого песка.- М. Агропромиздат, 1985. - 447 с. 2. Сооружения для отвода поверхностных вод на осушительных системах. Рабочий проект Альбом 1. - Мн. Белгипроводхоз, 1993. - 64 с. 3. ТКП 45 - 3.04-8-2005 (02250). Мелиоративные системы и сооружения. Нормы проектирования. - Мн. Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь,2006. - С. 8. 4. Преображенский К.И. Биологическая утилизация древесины на мелиорируемых землях. - М. Росагропромиздат, 1988. - 31 с. Полезная модель относится к сельскому хозяйству и может быть использована для осушения избыточно увлажненных земель. Известно устройство для организации и ускорения поверхностного стока, особенно при атмосферном типе водного питания переувлажненных земель - мелиоративная система с закрытыми собирателями, в которой поверхностные воды через пахотный горизонт и траншейную хорошо фильтрующую засыпку поступают в дренажные трубы и отводятся за пределы осушаемой территории 1. Недостатком известного устройства является его высокая стоимость, вызванная необходимостью устройства хорошо фильтрующей засыпки, причем в большинстве случаев из дорогих привозных материалов. Кроме того, применение известного устройства приводит к большой неравномерности осушения площади, так как с наибольшей эффективностью закрытые собиратели отводят воду с поверхности и из почвенных слоев, расположенных над собирателями и в непосредственной близости от них. Это приводит к недобору урожая. Известно также устройство для отвода поверхностных вод - колонка-поглотитель поверхностного стока, в котором поверхностные воды через пахотный горизонт поступают в дренажные трубы (закрытую дрену или дренажный коллектор) через вертикальный фильтрующий элемент, выполненный в виде отрезка траншейной засыпки из материала с высокой водопроницаемостью 2. Это устройство является ближайшим аналогом (прототипом) предлагаемого технического решения. Прерывистая засыпка траншеи материалом с высокой водопроницаемостью снижает стоимость мелиоративной системы (относительно собирательной сети). Недостатком известного устройства является большая неравномерность осушения площади поля. Известное устройство также с наибольшей эффективностью отводит воду с поверхности и из почвенных слоев, расположенных над колонкой-поглотителем и в непосредственной близости от него. Поэтому подобные колонки-поглотители поверхностного стока устраивают в пониженных элементах рельефа. Однако даже при проведении планировочных работ в процессе обработки почвы микропонижения (глубиной 515 см) постоянно перемещаются по площади поля, сдвигаясь на 510 и более метров, причем при выпадении осадков они заполняются водой, которую необходимо отводить за нормативные сроки (0,52 суток) 3 на большие расстояния, причем, в основном, по пахотному слою почвы. Учитывая то, что коэффициент фильтрации пахотного слоя для плоховодопроницаемых почв обычно не превышает 2 м/сут, это резко снижает эффективность работы известных колонокпоглотителей поверхностного стока. Часть избыточной воды, протекающей по поверхности почвы на относительно большие расстояния, способствует эрозионным процессам. Следует также отметить, что поглотительная способность известной конструкции значительно меньшая, чем, например, у закрытых собирателей, так как значительно меньшая и площадь фильтрующего элемента. Поэтому для повышения равномерности осушения 2 49002008.12.30 площади поля и повышения эффективности работы колонок-поглотителей приходится уменьшить расстояние между ними, то есть уменьшить как расстояние между вертикальными фильтрующими элементами вдоль дрены, так и расстояние между самими дренами. Это резко увеличивает стоимость мелиоративной системы, так как основные затраты идут на укладку дренажных труб и устройство засыпки из материала с высокой водопроницаемостью. Техническая задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении эффективности работы колонки-поглотителя поверхностного стока за счет повышения ее поглотительной способности, уменьшения времени отвода воды с поверхности и пахотного слоя почвы, увеличения равномерности осушения площади поля, а также снижении стоимости мелиоративной системы и предотвращении водной эрозии почвы. Поставленная задача решается тем, что колонка-поглотитель поверхностного стока включает вертикальный фильтрующий элемент, гидравлически связанный с пахотным слоем почвы и дреной или коллектором и выполненный в виде участка дренажной траншеи, заполненной высоководопроницаемым материалом, причем вертикальный фильтрующий элемент гидравлически связан с четырьмя дополнительными фильтрующими элементами, выполненными в виде траншей или борозд, заполненных в подпахотном слое высоководопроницаемым материалом и расположенных в плане в виде отрезков, расходящихся от вертикального фильтрующего элемента под углом 60 к дренажной линии и друг к другу, причем дополнительные фильтрующие элементы выполнены с площадью поперечного сечения, увеличивающейся по мере приближения этого сечения к вертикальному фильтрующему элементу за счет того, что нижняя часть дополнительных фильтрующих элементов выполнена с уклоном в сторону вертикального фильтрующего элемента, причем дополнительные фильтрующие элементы выполнены многослойными с наибольшей водопроницаемостью в их середине и нижней части, а верхний слой дополнительных фильтрующих элементов, контактирующий с пахотным слоем почвы, выполнен из материала, не подверженного деструкции в этом слое, например из крупнозернистого песка. Таким образом, предлагаемые технические решения имеют следующие существенные отличия от прототипа. 1. Колонка-поглотитель поверхностного стока снабжена четырьмя дополнительными фильтрующими элементами. 2. Дополнительные фильтрующие элементы соединены с вертикальным фильтрующим элементом. 3. Дополнительные фильтрующие элементы выполнены в виде траншей или борозд,заполненных в подпахотном слое почвы материалом с высокой водопроницаемостью. 4. Дополнительные фильтрующие элементы расположены в плане в виде отрезков,расходящихся от вертикального фильтрующего элемента под углом 60 к закрытой дренажной линии и друг к другу. 5. Дополнительные фильтрующие элементы выполнены с площадью поперечного сечения, увеличивающейся по мере приближения этого сечения к вертикальному фильтрующему элементу. 6. Верхняя граница дополнительного фильтрующего элемента контактирует с пахотным слоем почвы. 7. Нижняя граница дополнительного фильтрующего элемента выполнена с уклоном в сторону вертикального фильтрующего элемента. 8. Дополнительные фильтрующие элементы выполнены многослойными с наибольшей водопроницаемостью в их середине и нижней части. 49002008.12.30 9. Верхний слой дополнительных фильтрующих элементов, контактирующий с пахотным слоем почвы, выполнен из материала, не подверженного деструкции в этом слое, например из крупнозернистого песка. Сущность полезной модели и возможность ее осуществления поясняются чертежом фиг. 1 - схематичное сечение колонки-поглотителя поверхностного стока вертикальной плоскостью по оси дополнительного фильтрующего элемента, фиг. 2 - вид колонкипоглотителя поверхностного стока сверху (план). Колонка-поглотитель поверхностного стока состоит из вертикального фильтрующего элемента 1, выполненного из материала с высокой водопроницаемостью и соединяющего закрытую дрену (или дренажный коллектор - колонка-поглотитель может устраиваться как на дрене, так и на коллекторе) 2 с пахотным слоем 3 почвы. Вертикальный фильтрующий элемент 1 соединен с дополнительными фильтрующими элементами 4, выполненными из нескольких слоев материалов с высокой водопроницаемостью, причем слои 5 в середине и нижней части дополнительного фильтрующего элемента 4 выполнены с наибольшей водопроницаемостью, а верхний слой 6 дополнительного фильтрующего элемента 4, контактирующий с пахотным слоем 3 почвы, выполнен из материала, не подверженного деструкции в этом слое, например из крупнозернистого песка. Возможность достижения технической задачи поясняется принципом действия предлагаемого устройства. Устройство работает следующим образом. Вода с поверхности почвы фильтруется через пахотный слой 3 почвы, попадает в дополнительные фильтрующие элементы 4 и вертикальный фильтрующий элемент 1, а через них передается в закрытую дрену (или закрытый коллектор) 2 и отводится за пределы участка. Благодаря наличию дополнительных фильтрующих элементов 4 и расположению их в плане в виде отрезков, расходящихся от вертикального фильтрующего элемента 1 под углом к закрытой дрене 2, значительно уменьшается путь фильтрации по пахотному слою 3 почвы из любой точки поля до фильтрующих элементов, а также путь движения воды по поверхности поля. Это уменьшает время отвода воды с поверхности и пахотного слоя почвы и увеличивает равномерность осушения площади поля. Угол 60 расположения дополнительных фильтрующих элементов относительно дренажных линий и друг к другу обеспечивает наиболее равномерное расположение дополнительных фильтрующих элементов по площади поля. По мере приближения к вертикальному элементу 1 водосборная площадь каждого дополнительного фильтрующего элемента 4 возрастает, а следовательно, возрастает и расход воды, проходящей по нему. Поэтому для обеспечения оптимальных условий пропуска расходов дополнительные фильтрующие элементы 4 выполнены с площадью поперечного сечения, увеличивающейся по мере приближения этого сечения к вертикальному фильтрующему элементу 1. Для этой же цели нижняя граница дополнительного фильтрующего элемента 4 выполнена с уклоном в сторону вертикального фильтрующего элемента 1 - это увеличивает скорость движения воды. В целом все это также повышает водоотводящую способность колонки-поглотителя поверхностного стока и способствует уменьшению времени отвода воды с поверхности и пахотного слоя почвы. Дополнительные фильтрующие элементы 4 выполнены многослойными с наибольшей водопроницаемостью в их середине и нижней части, то есть образуют обратный фильтр,препятствующий заилению дополнительных фильтрующих элементов 4 при поступлении в них воды из пахотного слоя 3 почвы. Конструктивно дополнительные фильтрующие элементы 4 выполняются заполнением материалом с высокой водопроницаемостью траншеи, выполненной многоковшовым узкотраншейным экскаватором, или борозды, выполненной плугом или бороздоделом. Для снижения стоимости колонки-поглотителя поверхностного стока при устройстве фильт 4 49002008.12.30 рующих элементов могут применяться местные материалы солома, фашина (хворостяной канат) и технологическая щепа, являющиеся побочным продуктом при ликвидации древесно-кустарниковой растительности. При этом для увеличения срока службы конструкции верхний слой фильтрующих элементов контактирующий с пахотным слоем 3 почвы,выполняется из материала, не подверженного деструкции в этом слое, например из крупнозернистого песка. Это значительно увеличивает сроки разложения древесины и других органических материалов 4. Следует также учитывать то, что предлагаемая конструкция допускает простую и технологичную замену дополнительных фильтрующих элементов 4 без переустройства вертикального фильтрующего элемента 1, который находится в лучших условиях с точки зрения долговечности работы, а кроме того, может быть выполнен из более долговечных материалов. Применение предлагаемой конструкции позволит существенно увеличить расстояние между колонками-поглотителями поверхностного стока как расстояние между вертикальными фильтрующими элементами 1 вдоль дренажных линий 2, так и расстояние между самими дренажными линиями. Учитывая то, что основные затраты идут на устройство дренажных линий 2 и вертикальных фильтрующих элементов 1, в целом предлагаемая конструкция позволяет существенно снизить стоимость мелиоративной системы, увеличивая эффективность ее работы. Использование предлагаемой конструкции предотвращает поверхностный сток, а следовательно, водную эрозию почвы. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5