Способ восстановления водоприемной способности закрытой горизонтальной дрены

 

Использование: в мелиорации земель при строительстве, эксплуатации и реконструкции закрытого горизонтального дренажа . Сущность изобретения: восстановление водоприёмной способности дрены достигается за счет формирования структуры грунта повышенной водопроницаемости на контакте с защищенным фильтрующим материалом . Для этого ведут разрушение кольматанта ультразвуковым воздействием, источник которого предварительно перед подачей воды помещают в полость дрены и перемещают его навстречу потоку воды. Удаление образующейся взвеси происходит одновременно с воздействием ультразвука. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э Е 02 В 11/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 5021944/15 (22) 08,06.91 (46) 23.08.93, Бюл. М 31 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им.

А.Н. Костя кова (72) Л.В.Кирейчева и B.Ì.ßmèí (73) Всесоюзный научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации им.

А.Н.Костякова (56) Мелиорация Энциклопедический справочник. M., 1984, с.409. (54) СПОСОБ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВОДОПРИЕМНОЙ СПОСОБНОСТИ ЗАКРЫТОЙ

ГОРИЗОНТАЛЬНОЙ ДРЕНЫ

Изобретение относится к области мелиорации земель и может быть использовано при строительстве, эксплуатации и реконструкции закрытого горизонтального дрейажа.

Целью изобретения является повышение эффективности и качества восстановления водоприемной способности закрытой дрены.

Цель достигается тем, что в известном способе, включающем разрушение кольматажа защитно-фильтрующего материала и удаление образовавшейся взвеси из дрены обратным током воды, предварительно в полость дрены помещают источник ультразвука с возможностью его перемещения и разрушение кольматажа осуществляют путем направленного воздействия на защит„„ Ц „„1836525 АЗ (57) Использование: в мелиорации земель при строительстве, эксплуатации и реконструкции закрытого горизонтального дренажа. Сущность изобретения; восстановление водоприемной способности дрены достигается за счет формирования структуры грунта повышенной водопроницаемости на контакте с защищенным фильтрующим материалом. Для этого ведут разрушение кольматанта ультразвуковым воздействием, источник которого предварительно перед подачей воды помещают в полость дрены и перемещают его навстг,зчу потоку воды.

Удаление образующейся взвеси происходит одновременно с воздействием ультразвука, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. но-фильтрующий материал ультразвука, а удаление образующейся взвеси ведут одновременно с перемещением источника ульт-, развука в полости дремы.

Кроме того, скорость перемещения ис- Ы точника составляет не более 2 см/с, а часто- Ch та ультразвукового воздействия составляет (Я

15-20 кГц. Ю

Сущность предлагаемого способа за- Щ ключается в следующем.

Известно, что при работе дренажа происходит постепенное закольматирование защитно-фильтрующего материала частицами грунта размерам 0,03 — 0,05 мм. Расход фильтрующейся воды уменьшается и может полностью прекратиться. Для восстановления водопропускной способности в дрему в противоток основному движению подают

1836525 воду под давлением, которая приводит в движение частицы грунта эакольматировавшие фильтр, и частично освобождает поры фильтра, что приводит к увеличению расхода. Однако после прекращения противоточного движения под воздействием фильтрации воды частицы грунта, вовлеченные в движение, вновь возвращаются в исходное состояние и из-за недостаточности кинетической энергии не выносятся в дренажный трубопровод.

В предлагаемом способе гидродинамическое воздействие на закольматированный защитно-фильтрующий материал в процессе промывки дренажа усиливают ультразвуковым воздействием. В этом случае за счет кавитации и возникающих при захлопывании кавитационнцх пузырьков микроударных волн происходит более существенное разрушение кольматанта и частицы грунта приходят в подвижное состояние, а звукокапиллярный эффект и избыточное давление в трубопроводе способствуют увеличению длины переноса их в грунте, обусловленной увеличением скорости и высоты капиллярного поднятия воды.

После прекращения ультразвукового воздействия и снятия избыточного давления направления движения жидкости через защитно-фильтрующий материал изменяется на противоположное, но в отличие от известного способа частицы разрушенного кольматанта оказываются в данный момент в более подвижном состоянии эа счет того, что они оказались на большем удалении от исходного положения и имеют больше энергетических воэможностей для прохождения фильтровых пор защитно-фильтрующего материала и за счет увеличения гидродинамического градиента в прифильтровой зоне, возникшего в результате увеличения высоты слоя воды над дренажным трубопроводом под действием звукокапиллярного эффекта.

В результате воздействия указанных факторов в совокупности увеличивается количество частиц 0,03-0,05 мм, выносимых через поры защитно фильтрующего материала в дренажный трубопровод, что обуславливает увеличение. фильтрационного расхода и восстановление водоприемной способности закрытой горизонтальной дрены. Частота ультразвукового воздействия была подобрана экспериментальным путем и таким образом, чтобы в подвижное состояние перешли частицы грунта размером

0,03-0,1 мм, которые являются цементообразующими для основных фильтрационных пор защитно-фильтрующего материала.

Кроме того, ультразвук оказывает воздействие на приконтактный с фильтром грунт, в результате чего появляется возможность удаления суффозионных частиц из грунта (размером менее 0,05 мм), которые являются цементообразующими для основных фильтрационных пор фильтра (0.1 — 0.3 мм), из грунта через прочищенный фильтр. 8 результате такого воздействия происходит формирование устойчивой приконтактной

10 структуры грунта повышенной водопроницаемости, что способствует увеличению эффективной работы дрен.:

Предложенный способ обладает новизной и существенными отлйчиями, так как

15 других известных технических решений с подобными признаками заявитель при анализе патентной и научно-технической литературы не обнаружил.

При осуществлении способа выявлен20 ные отличительные признаки в совокупности с известными техническими решениями обеспечивают получение положительного эффекта, заключающегося в восстановлении водоприемной способности дрены за

25 счет раскольматации фильтра, формировании устойчивой структуры грунта повышенной водопроницаемости, выноса суффозионных частиц из приконтактного с фильтром грунта в дренажный трубопровод

30.и очистки последнего от образовавшейся смеси.

На фиг,1 представлена принципиальная схема осуществления предлагаемого способа; на фиг,2 представлены графики измене35 ния фильтрационного расхода при восстановлении водоприемной способности горизонтальной дрены предлагаемым способом (кривая а) и известным способом (кривая б).

® Пример. Испытания проводили на фильтрационных лотках с защитно-фильтрующим материалом типа "Бидим". Модель дремы с защитно-фильтрующим материалом "Бидим" была уложена в водонвсыщен 15 ный грунт. Через трое суток расход воды через систему грунт-фильтр прекратился.

Фильтр был закольматирован частицами . грунта размером 0,03-0.05 мм.

Для восстановления водопропускной

50 способности по предлагаемому способу подана вода для создания гидродинамического давления. Одновременно с этим в течение 10 сек работал источник ультразвука с частотой 18 кГц. Последний обеспечил со55 здание ультразвуковых аффектов, описанных выше. раскольматацию фильтра, что выражалось визуально в увеличении расхода воды с 0,2 до 0,6 л/сут. Частицы кольматанта, приобретя. подвижность и достаточную кинетическую энергию, после

1836525 прекращения воздействия воды и ультразвука были вынесены через защитно-.фильтрующй материал, что характеризовалось увеличением мутности вытекающего раствора в течение 10 мин. Автоматический гранулометрический анализ взвеси на седиграфе показал, что в растворе преимущественно находились частицы грунта

0,03-0,05 мм. После прекращения воздействия ультразвука расход на вторые сутки стабилизировался и в течение семи суток не изменялся (кривая а).

При восстановлении водоприемной способности по известному способу была подана вода под давлением для создания гидравлического удара. Последний обеспечил перераспределение частиц грунта в фильтре и.прифильтровой зоне и переток воды через систему "грунт-фильтр . Расход увеличился с 0,2 до 0,55 л/сут; но через семь суток прекратился вновь, что наглядно показывает кривая б.

Таким образом, проведенные исследования показывают, что при восстановлении водоприемной способности по предлагаемому способу расход увеличивается и- стабилизируется, в то время как в известном вновь возникает необходимость в промывке.

В реальных условиях для реализации предлагаемого способа можно использовать дренопромывочную машину МДВ-10. В полость дрены 1, обмотанной защитнофильтрующим материалом 2, устанавливают реактивную головку 3, впереди которой размещен и жестко соединен с последней источник ультразвука 4. Источник 4 соединен с электрогенератором (на фиг. не показан) кабелем 5, Направление движения реактивной головки 3 с источником 4 от ус6 тья 6 показано стрелкой 7, а обратный ток воды к устью 6 показан стрелкой 8. Под действием ультразвукового излучения капиллярная кайма 9 в зоне действия ультразвукового излучения резко поднимается вверх, что в последующем способствует увеличению градиента на вход воды в дрену.

Экономический эффект будет складываться из создания благоприятного мелио10 ративного режима, что в конечном итоге приведет к увеличению сельскохозяйственной продукции. В капитальном строительстве эффект составит 3000 руб/га, в эксплуатационные затраты уменьшатся в

15 1,5-2 раза.

Формула изобретения

1. Способ восстановления водоприемной способности закрытой горизойтальной дрены, включающий разрушение кольма20 танта защитно-фильтрующего материала и удаление его путем подачи под напором воды вистокдрены,отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и

25. качества восстановления водоприемной способности дрены эа счет формирования структуры грунта повышенной водопроводимости на контакте с защитно-фильтрую-. щим материалом, предварительно в устье

3С дрены помещают источник ультразвука и . одновременно с подачей воды перемещают его навстречу потоку, при этом разрушение коломатанта осуществляют путем направленного воздействия ультразвука на защитно35 фильтрующий материал и приконтактную с ним зону грунта.

2. Способ по п.1 ° отличающийся тем, что скорость перемещения источника

40 ультразвука составляет не более 2 см/с, а

его частота 15-20 кГц.

1836525

Составитель Б.Шумаков

Техред M.Ìîðãåíòàë .. Корректор М.Максимишинец

Редактор

Заказ 3013 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

СР и

Ф Ю м С) войо9ийд хяннои1твйлчииф сы Ъохэео

Оц, и Ь

Ф ф а