RU2021647C1 - Method and device for determining antierosion stability of soil - Google Patents
Method and device for determining antierosion stability of soil Download PDFInfo
- Publication number
- RU2021647C1 RU2021647C1 SU904836995A SU4836995A RU2021647C1 RU 2021647 C1 RU2021647 C1 RU 2021647C1 SU 904836995 A SU904836995 A SU 904836995A SU 4836995 A SU4836995 A SU 4836995A RU 2021647 C1 RU2021647 C1 RU 2021647C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tray
- soil
- sample
- flow
- suspension
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
- Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
- Y02A40/22—Improving land use; Improving water use or availability; Controlling erosion
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам и устройствам для изучения эрозионных процессов, возникающих на поверхности почвогрунтов от стока талых, дождевых вод и может быть использовано в почвоведении, мелиорации и гидрологии. The invention relates to agriculture, in particular to methods and devices for studying erosion processes that occur on the surface of soil from runoff melt, rainwater and can be used in soil science, land reclamation and hydrology.
Известны способы определения противоэрозионной стойкости почвогрунтов, заключающиеся в определении размывающей скорости потоком воды образца почвогрунта, помещенного в камеру гидролотка и расположенного в ней своей дневной поверхностью выше дна лотка на 1..2 мм. Known methods for determining the erosion resistance of soil, which consists in determining the erosion speed of the water flow sample of soil placed in the chamber of the hydrowell and located in it with its day surface above the bottom of the tray by 1..2 mm.
Известно устройство для определения противоэрозионной стойкости почвогрунта, включающее наклонный лоток, питатель, успокоитель, камеру для образца почвогрунта, помещенную в рабочей части лотка, регулятор расхода воды и устройство для учета смываемой почвы. A device for determining the erosion resistance of soil, including an inclined tray, feeder, damper, a chamber for a sample of soil placed in the working part of the tray, a water flow controller and a device for accounting for washed away soil.
К основным недостаткам известного способа и устройства относятся: искажение полученных результатов размывающих скоростей вследствие взаимодействия потока воды с выступающей частью образца почвогрунта над дном лотка; необъективность и трудоемкость определения начала движения разрушенных частиц почвогрунта потоком воды; определяемая размывающая скорость потока воды имеет размерность м/с и не выражает физическую сущность и величину потенциала противоэрозионной стойкости почвогрунтов: устройством нельзя определять действительную размывающую скорость потока воды, так как эта величина переменная и зависит от многих параметров: расхода воды, плотности воды и почвогрунта, высоты потока воды на входной и выходной частях лотка, гидравлических размеров лотка. The main disadvantages of the known method and device include: distortion of the results of erosion speeds due to the interaction of the water flow with the protruding part of the soil sample above the bottom of the tray; bias and the complexity of determining the beginning of the movement of the destroyed particles of soil by the flow of water; the determined erosion velocity of the water flow has a dimension of m / s and does not express the physical nature and value of the potential of the erosion resistance of soil: the device cannot determine the actual erosion velocity of the water flow, since this value is variable and depends on many parameters: water flow, water density and soil, the height of the water flow at the input and output parts of the tray, the hydraulic dimensions of the tray.
Цель изобретения - упрощение способа и повышение точности определения потенциала противоэрозионной стойкости почвогрунтов. The purpose of the invention is to simplify the method and improve the accuracy of determining the potential erosion resistance of soil.
Поставленная цель достигается тем, что в способе определения стойкости почвогрунтов, включающем моделирование процесса эрозии, учет разрушенной массы образца, согласно изобретению определяют энергию, затраченную на разрушение почвы, а оценку противоэрозионной стойкости производят по потенциалу эрозионной стойкости, равному расходу энергии на разрушение единицы массы образца. Потенциал эрозионной стойкости почвы определяют по формуле:
Ψ = = + _ Расход суспензии Qc определяют пикнометрическим способом через равные промежутки времени путем отбора суспензии на выходной части гидролотка с помощью делителя-отбирателя потока. Высоту потока воды определяют до взаимодействия с образцом почвогрунта в головной части лотка на расстоянии не менее 8...10-кратной ширине лотка от образца, а высоту потока суспензии после взаимодействия потока воды с образцом почвогрунта в выходной части лотка на расстоянии 8...10-кратной ширине лотка от образца. В устройстве для определения противоэрозионной стойкости почвогрунта, содержащем наклонный лоток, питатель, успокоитель, камеру для образца почвогрунта, помещенную в рабочей части лотка, регулятор расхода воды и устройство для учета смываемой почвы, в головной и выходной частях лотка вдоль продольной его оси размещены микрометры с микрометрическими винтами, прикрепленные к стенкам лотка. На концах микрометрического винта по его центру посредством стопорного винта закреплена мерная игла. Успокоитель выполнен в виде двухкамерной емкости с перфорированным днищем на выходной части, а на входной части снабжен гасителем потока, расположенным под расходным трубопроводом системы питания постоянного напора. На выходной части лотка установлен делитель-отбиратель потока с контактным датчиком времени.This goal is achieved by the fact that in the method for determining the resistance of soils, including modeling the erosion process, taking into account the destroyed mass of the sample, according to the invention, the energy spent on soil destruction is determined, and the erosion resistance is estimated by the erosion resistance potential equal to the energy consumption for destruction of a unit mass of the sample . The potential erosion resistance of the soil is determined by the formula:
Ψ = = + _ The flow rate of the suspension Q c is determined by the pycnometric method at regular intervals by selecting the suspension at the outlet of the hydrohole using a flow divider-selector. The height of the water flow is determined before interacting with the soil sample in the head of the tray at a distance of at least 8 ... 10 times the width of the tray from the sample, and the height of the suspension flow after the interaction of the water flow with the soil sample in the output part of the tray at a distance of 8 ... 10x the width of the tray from the sample. In the device for determining the erosion resistance of soil containing an inclined tray, a feeder, a damper, a chamber for a sample of soil placed in the working part of the tray, a water flow regulator and a device for recording washable soil, micrometers are placed in the head and outlet parts of the tray along its longitudinal axis micrometric screws attached to the walls of the tray. A measuring needle is fixed at the ends of the micrometer screw in its center by means of a locking screw. The damper is made in the form of a two-chamber tank with a perforated bottom at the output part, and at the input part it is equipped with a flow damper located under the flow line of the constant pressure power supply system. A flow divider with a contact time sensor is installed on the output part of the tray.
На фиг. 1 показано устройство для определения потенциала противоэрозионной стойкости почвогрунтов; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - схема работы делителя-отбирателя потока. In FIG. 1 shows a device for determining the potential erosion resistance of soils; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 - diagram of the work of the divider-selector stream.
Устройство состоит из наклонного лотка 1, в рабочей части которого установлена съемная камера 2 для образца почвогрунта. От камеры 2 на расстояниях 8..10-кратной ширине лотка в головной и выходной частях лотка вдоль его продольной оси на стенках лотка 1 закреплены микрометры 3 с помощью болтов 4. На концах микрометрического винта по его центру с помощью головки 5 и стопорного винта 6 установлена мерная игла 7. Успокоитель 8 выполнен в виде двухкамерной емкости с перфорированным днищем 9 на выходной его части и установлен в головной части лотка 1. На входной части успокоителя 8 под расходным трубопроводом 10 установлен гаситель потока 11. Постоянный заданный расход воды Qb обеспечивается системой питания постоянного напора, состоящей из мерной емкости 12 подающего 13, водосливного 14 и расходного 10 трубопроводов. Подача или прекращение подачи воды в успокоитель 8 осуществляются с помощью зажима Гофмана 15, установленного на расходном трубопроводе 10. Изменение расхода воды Qb достигается путем перемещения мерной емкости 12 по направляющим 16 и фиксируется стопором 17. Ориентация установки емкости 12 на заданный расход Qb осуществляется по шкале 18. Для гашения возмущений, возникающих в емкости 12, под подающим трубопроводом 13 установлен гаситель потока 19. На выходной части лотка 1 установлен делитель-отбиратель потока 20, состоящий из клапана 21 и оси 22. Торцовая часть оси 22 соединена с тягой 23 контактного датчика времени 24.The device consists of an
Способ и устройство реализованы следующим образом. Предварительно перед началом опытов взамен съемной камеры 2 в лоток 1 устанавливается прецизионно изготовленная крышка (не показана), которая по линии стыка с дном с нижней стороны гидроизолируется. Затем с помощью системы питания постоянного напора устанавливается заданный расход воды Qb. Для этого в мерную емкость 12 подается вода (с известным γb ) при помощи насоса из расходного резервуара. При установившемся течении воды из водосливного трубопровода 14 открывается зажим Гофмана 15. При помощи микрометра 3 с мерной иглой 7 замеряется высота потока воды в головной hb1 и выходной hb2 частях лотка. Полученные результаты заносятся в журнал наблюдений. Определяется плотность исследуемого образца почвогрунта. Затем взамен крышки в лоток 1 устанавливается камера 2 с исследуемым образцом почвогрунта. Места стыка съемной камеры 2 и дна лотка 1 гидроизолируется с нижней стороны. Открывается зажим Гофмана 15 и через равные промежутки времени при помощи микрометров 3 с мерной иглой 7 определяются и записываются в журнал наблюдений высота потока воды h1 в головной (в результате исследований было установлено, что hb1 = h1 поэтому h1 не замеряется) и высота потока суспензии h2 в выходной частях лотка 1. Одновременно отбирается проба суспензии для пикнометрического анализа при помощи делителя-отбирателя потока 20. Время отбора пробы суспензии фиксируется контактным датчиком 24 времени, соединенным тягой 23 с осью 22 клапана 21. Полученные данные Qс, h2, h1=hb1, γb , hb2,γn и Qb подставляются в формулу
Ψ = = + _ , где Ψ - потенциал эрозионной стойкости, дж/кг;
Аi - кинетическая энергия потока воды до взаимодействия с образцом почвогрунта, кг˙м2/с2;
Ат - кинетическая энергия потока суспензии после взаимодействия с образцом почвогрунта, кг˙м2/с2;
mn - масса разрушенной почвы, кг;
Qс - расход суспензии, стекающей с лотка, м3/с;
Qb - расход воды, подаваемой на лоток, м3/с;
В - ширина лотка, м;
γb - плотность воды, кг/м3;
γn - плотность почвы, кг/м3;
h2 - толщина слоя суспензии в нижней части лотка в опыте с образцом, м;
hb2 - высота слоя воды в нижней части лотка в опыте без образца, м.The method and device are implemented as follows. Previously, before starting the experiments, in place of the
Ψ = = + _ where Ψ is the potential of erosion resistance, j / kg;
And i is the kinetic energy of the water flow before interacting with the soil sample, kg˙m 2 / s 2 ;
And t is the kinetic energy of the suspension flow after interacting with a soil sample, kg˙m 2 / s 2 ;
m n - mass of destroyed soil, kg;
Q with the flow rate of the suspension flowing from the tray, m 3 / s;
Q b - flow rate of water supplied to the tray, m 3 / s;
B - tray width, m;
γ b is the density of water, kg / m 3 ;
γ n - soil density, kg / m 3 ;
h 2 is the thickness of the suspension layer in the lower part of the tray in the experiment with the sample, m;
h b2 is the height of the water layer in the lower part of the tray in the experiment without a sample, m
Примеры реализации способа приведены в таблице. Examples of the method are shown in the table.
Технико-экономическое преимущество предложенного способа и устройства заключается в упрощении способа и повышении точности исследований. В качестве величины, характеризующей противоэрозионную стойкость почвогрунтов, используется отношение энергии, затраченной на разрушение образца, к его массе - величина размерная и являющаяся по своей физической сущности потенциалом эрозионной стойкости. Такая постановка задачи позволяет для описания процесса эрозии пользоваться методами термодинамики, освобождает от необходимости детального исследования конкретных механизмов разрушения почвогрунтов, позволяет сравнивать противоэрозионную стойкость почвогрунтов с использованием объективного критерия Ψ . The technical and economic advantage of the proposed method and device is to simplify the method and improve the accuracy of research. As a value characterizing the erosion resistance of soils, the ratio of the energy spent on the destruction of the sample to its mass is used - the size is dimensional and is erosion resistance potential in its physical essence. This formulation of the problem allows us to use the methods of thermodynamics to describe the erosion process, eliminates the need for a detailed study of specific mechanisms of soil destruction, allows us to compare the erosion resistance of soil using the objective criterion Ψ.
Способ и устройство могут быть использованы научно-исследовательскими и производственными организациями, проектирующими противоэрозионные мероприятия в районах распространения эрозии. The method and device can be used by research and production organizations designing erosion control measures in areas of erosion.
Claims (9)
Ψ = = + - ,
где Ψ - потенциал эрозионной стойкости, Дж/кг;
Ai - кинетическая энергия потока воды до взаимодействия с образцом почвогрунта, кг · м2/с2;
Aт - кинетическая энергия потока суспензии после взаимодействия с образцом почвогрунта, кг · м2/с2;
mп - масса разрушенной почвы, кг;
θc - расход суспензии, стекающей с лотка, м3/с;
θв - расход воды, подаваемой на лоток, м3/с;
B - ширина лотка, м;
γв - плотность воды, кг/м3;
γп - плотность почвы, кг/м3;
h2 - толщина слоя суспензии в нижней части лотка в опыте с образцом, м;
hв2 - высота слоя воды в нижней части лотка в опыте без образца, м.2. The method according to claim 1, characterized in that the determination of the energy consumption for soil destruction is determined by comparing the kinetic energy of the fluid flows when conducting experiments without a sample and the soil sample, and the mass of the destroyed soil is taken into account by the volume of the suspension obtained during the experiment with the soil sample in this case, determine the height of the water layer in the lower part of the tray in a blank experiment, the flow rate and its density - in the conditions of the experiment, measure the width of the tray, and the experiment with the sample is carried out in the same tray at t Under the same conditions, the thickness of the suspension layer in the lower part of the tray, the flow rate of the suspension flowing from the tray and the density of the soil destroyed by the water flow are determined, while the potential of erosion resistance of the soil is determined by the formula
Ψ = = + - ,
where Ψ is the potential of erosion resistance, J / kg;
A i is the kinetic energy of the water flow before interacting with the soil sample, kg · m 2 / s 2 ;
A t is the kinetic energy of the suspension flow after interaction with a soil sample, kg · m 2 / s 2 ;
m p - the mass of the destroyed soil, kg;
θ c - flow rate of the suspension flowing from the tray, m 3 / s;
θ in - the flow rate of water supplied to the tray, m 3 / s;
B - tray width, m;
γ in - the density of water, kg / m 3 ;
γ p - soil density, kg / m 3 ;
h 2 is the thickness of the suspension layer in the lower part of the tray in the experiment with the sample, m;
h B2 - the height of the water layer in the lower part of the tray in the experiment without a sample, m
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904836995A RU2021647C1 (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Method and device for determining antierosion stability of soil |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904836995A RU2021647C1 (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Method and device for determining antierosion stability of soil |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2021647C1 true RU2021647C1 (en) | 1994-10-30 |
Family
ID=21519673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU904836995A RU2021647C1 (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | Method and device for determining antierosion stability of soil |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2021647C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2229775C1 (en) * | 2002-09-19 | 2004-06-10 | Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства | Method for determining of pasture erosion intensity |
| RU2292034C2 (en) * | 2005-04-04 | 2007-01-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашская государственная сельскохозяйственная академия" | Method of determining wetted perimeter for channel with rough surface |
| RU2346275C1 (en) * | 2007-05-02 | 2009-02-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашская государственная сельскохозяйственная академия" | Method for measuring erosion resistance potential for frozen soil |
| RU174913U1 (en) * | 2017-02-10 | 2017-11-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | DEVICE FOR MODELING WATER EROSION OF SOILS AND SOILS |
-
1990
- 1990-05-07 RU SU904836995A patent/RU2021647C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Кузнецов М.С. Противоэрозионная стойкость почв. М.: МГУ, 1981, с.14-22. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2229775C1 (en) * | 2002-09-19 | 2004-06-10 | Северо-Кавказский научно-исследовательский институт горного и предгорного сельского хозяйства | Method for determining of pasture erosion intensity |
| RU2292034C2 (en) * | 2005-04-04 | 2007-01-20 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашская государственная сельскохозяйственная академия" | Method of determining wetted perimeter for channel with rough surface |
| RU2346275C1 (en) * | 2007-05-02 | 2009-02-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Чувашская государственная сельскохозяйственная академия" | Method for measuring erosion resistance potential for frozen soil |
| RU174913U1 (en) * | 2017-02-10 | 2017-11-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | DEVICE FOR MODELING WATER EROSION OF SOILS AND SOILS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sleath | The suspension of sand by waves | |
| Karabelas | Droplet size spectra generated in turbulent pipe flow of dilute liquid/liquid dispersions | |
| Zhengbin et al. | Physicochemical studies of the sea surface microlayer: I. Thickness of the sea surface microlayer and its experimental determination | |
| Orlins et al. | Turbulence quantification and sediment resuspension in an oscillating grid chamber | |
| CN103529237A (en) | Method and device for measuring sediment group settling velocity | |
| CN101213426B (en) | Method and apparatus for measuring density of one component in multi-component stream | |
| RU2021647C1 (en) | Method and device for determining antierosion stability of soil | |
| US3812966A (en) | Settling rate tester | |
| Bae et al. | Laser capillary spectrophotometry for drop‐size concentration measurements | |
| Sato et al. | Laboratory study on sand suspension due to breaking waves | |
| CN209356489U (en) | A kind of high salinity soil leaching device | |
| De Rooij et al. | Electrical measurement of sediment layer thickness under suspension flows | |
| US3514996A (en) | Apparatus for geological surveying | |
| Orazem et al. | Bubble flow in the downflow section of an airlift tower | |
| Gettel et al. | Improving suspended sediment measurements by automatic samplers | |
| KR20000013204U (en) | Hydraulic conductivity measuring device for underground impermeable soil samples | |
| RU2339944C1 (en) | Device for modeling and studying directions of underlying surface distortion by point source method | |
| CN103235090A (en) | Experimental device for simulating settlement and suspension process of solid particles in water | |
| Hussein et al. | Experimental investigation of the effect of inlet baffle position on the flow pattern, oil concentration, and efficiency of rectangular separator tank | |
| RU2032159C1 (en) | Method of determination of potential of anticorrosive resistance for thawing soil with allowance for infiltration | |
| US1606651A (en) | Automatic formation sampler for deep wells | |
| Onosakponome et al. | Systematic Modeling of Sludge Filtration Process Using Dimensional Analysis Technique | |
| CN222861438U (en) | Automatic dewatering system for oil tank | |
| De Clercq et al. | Hydraulic characterization of a wastewater treatment clarifier by an acoustic Doppler current profiler | |
| Bouwer et al. | Salt penetration technique for seepage measurement |