Спосіб встановлення ділянок підвищеної фільтрації води з регулюючих басейнів зрошувальних мереж

Реферат: Спосіб встановлення ділянок підвищеної фільтрації води з регулюючих басейнів зрошувальних мереж, при якому профілі розташовують на гребені і укосах регулюючого басейну і досліджують природне імпульсне електромагнітне поле Землі (ПІЕМПЗ), визначаючи у плані межі ділянок процесів підвищеної фільтрації та втрат води крізь укоси ґрунтових дамб, причому профілі розташовують на відстані 2-3 м один від одного таким чином, щоб охопити не лише гребінь укосу, а і його низову частину; загальна кількість профілів повинна бути не менше 5, при цьому на гребені розташовують не менше 3-4 профілів і 2-3 профілі на низовому укосі та на рівні землі у нижньому б'єфі (НБ); таке розташування профілів утворює замкнуту чотирикутну мережу спостережень, що повторює форму регулюючого басейну у плані, тому вимірювання щільності потоку імпульсів магнітної складової природного імпульсного електромагнітного поля Землі проводять на профілях з кроком спостереження 2-3 м в діапазоні низьких частот від 1 до 25 кГц одночасно за трьома антенами, які розташовані на відстані 0,2-0,4 м від поверхні дамби наступним чином: одна вертикально вниз, а дві інші - горизонтально і перпендикулярно одна до одної, за орієнтацією вздовж і впоперек осі греблі; за отриманими даними будують карти-схеми щільності потоку імпульсів магнітної складової ПІЕМПЗ і виділяють зони підвищеної фільтрації та втрат води крізь тіло ґрунтової дамби регулюючого басейну. UA 101875 U (12) UA 101875 U UA 101875 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до геофізичних методів контролю зміни напруженодеформованого стану приповерхневих шарів Землі і може бути використана для контролю за технічним станом регулюючих басейнів зрошувальних мереж, виявлення зон фільтрації та втрат води крізь відкоси. Відомий спосіб визначення втрат води при вільній фільтрації через ґрунти [Патент РФ № 2111310, Е02В 13/00], що використовується в гідротехнічній галузі, зокрема у способах для визначення втрат води зі зрошувальних каналів. При цьому виконують розробку ґрунту під виїмку до відмітки дна каналу, заповнюють її водою на певну глибину h, і підтримуючи постійний рівень води, проводять вимірювання шару спрацювання рівня при різних значеннях h. Потім за формулами встановлюють залежність швидкості фільтрації і визначають питомі втрати води. Однак цей метод потребує значних затрат часу на розробку виїмки для дослідження та заповнення її водою, а також базується на припущенні однорідності втрат (фільтрації) крізь увесь укос басейну, що не дає можливості об'єктивно оцінити та виділити у плані ділянки з підвищеною фільтрацією води. Відомий спосіб встановлення зон підвищеної фільтрації ґрунтових дамб (гребель), вибраний як прототип [Патент України № 90731, G01V 3/00, 2014], при якому профілі розташовують уздовж осі греблі і досліджують природне імпульсне електромагнітне поле Землі (ПІЕМПЗ), встановлюючи у плані межі ділянок процесів стиснення та розтягнення ґрунтів тіла дамби. Профілі при цьому розташовують на відстані 2-3 м один від одного і вимірюють щільність потоку імпульсів магнітної складової природного імпульсного електромагнітного поля Землі одночасно за трьома антенами з кроком спостереження на профілях через 2-3 м. Недоліком прототипу є те, що профілі розташовуються лише на гребені дамби (греблі), а на укосах та нижньому б'єфі (НБ) вони відсутні. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення способу встановлення зон підвищеної фільтрації та втрат води крізь укоси ґрунтових дамб та дно регулюючих басейнів зрошувальних мереж шляхом визначення зон розущільнення ґрунтів, підвищеної шпаруватості та тріщинуватості в тілі гідротехнічної споруди (ГТС), із застосуванням дистанційних методів, що дозволить оперативно виявляти проблемні ділянки, прискорить моніторинг технічного стану споруд і надасть можливість швидко запобігати негативним процесам. Поставлену задачу вирішують тим, що в способі встановлення зон підвищеної фільтрації та втрат води з регулюючих басейнів зрошувальних мереж, при якому мережа точок спостережень є квадратною і охоплює не лише відкоси, а й дно, отримуючи при цьому форму замкнутого чотирикутника, досліджують природне імпульсне електромагнітне поле Землі (ПІЕМПЗ); профілі розташовують на відстані 2-3 м один від одного в кількості не менше 5, але таким чином, щоб не менше 3-4 профілів знаходились на гребені дамби, а 2-3 профілі - на нижній частині укосу та на рівні землі у НБ (фіг. 1); вимірювання щільності потоку імпульсів магнітної складової природного імпульсного електромагнітного поля Землі проводять на профілях з кроком 2-3 м в діапазоні низьких частот від 1 до 25 кГц одночасно за трьома антенами, які розташовані на відстані 0,2-0,4 м від поверхні дамби наступним чином: одна вертикально вниз, а дві інші горизонтально і перпендикулярно одна до одної, за орієнтацією вздовж і впоперек осі греблі; за отриманими даними будують карти-схеми щільності потоку імпульсів магнітної складової ПІЕМПЗ, на яких виділяють зони підвищеної фільтрації та втрат води крізь тіло ґрунтової дамби регулюючого басейну. Спосіб здійснюється наступним чином. Тіло дамби оглядають візуально з фіксацією ознак прояву різних техногенних геологічних та інженерно-гідрогеологічних процесів. На гребені та укосах кожної дамби регулюючого басейну розбивають мережу спостережень у вигляді профілів, зорієнтованих вздовж осі на відстані 2-3 м один від одного таким чином, щоб охопити не лише гребінь, а й укоси дамб. Загальна кількість профілів повинна бути не менше 5, при цьому на гребені розташовують не менше 3-4 профілів і 2-3 профілі на низовому укосі та на рівні землі у НБ. Таке розташування профілів утворює замкнуту чотирикутну мережу спостережень, що повторює форму регулюючого басейну у плані (фіг. 1). На профілях з кроком спостережень 2-3 м на відстані 0,2-0,4 м від поверхні тіла дамби реєструють щільність потоку імпульсів магнітної складової ПІЕМПЗ за одиницю часу (зазвичай декілька секунд) одночасно за трьома антенами, зорієнтованих: одна вертикально вниз, дві інші горизонтально взаємно перпендикулярно за напрямками вздовж і впоперек осі греблі. За отриманими даними складають карти-схеми щільності потоку імпульсів магнітної складової ПІЕМПЗ для кожної з антен. Проводять комплексну сумісну інтерпретацію карт-схем з урахуванням візуального обстеження та виділяють небезпечні ділянки. За необхідністю додатково обстежують виділені ділянки із залученням електророзвідувального методу 1 UA 101875 U 5 10 15 20 25 30 вертикального електричного зондування за прийнятою методикою для встановлення характеру розповсюдження обводнених та тріщинуватих зон в просторі тіла дамби. Технічна суть способу пояснюється схемою. Фіг. 1: План-схема розташування профілів та точок спостереження ПІЕМПЗ; 1-1….24-24 - профілі спостереження та їх номери; 25 - точки спостереження на профілях; 26 - гребінь дамб; 27 - низовий укос. Приклад конкретного здійснення способу. Реалізація способу розглядається на прикладі регулюючого басейну насосної станції підкачки Троїцької зрошувальної системи Синельниківського району Дніпропетровської області. Дослідження ПІЕМПЗ проведені при заповненому водою басейні. На гребені та укосах регулюючого басейну були розбиті 5 профілів через 2 м. Відстань між точками спостережень складала 2 м, загальна кількість точок становила 308 шт. Схема розташування точок спостережень наведена на фіг. 1. Роботи виконувались приладом "СИМЕЇЗ", фіксація сигналу трьома антенами, орієнтованими вертикально вниз та горизонтально за напрямками вздовж і впоперек осі греблі. За отриманими даними побудовані карти щільності потоку магнітної складової ПІЕМПЗ за кожною з антен. Найбільш інформативною є карта, отримана з горизонтальної антени розташованої поперек осі греблі (фіг. 2). Фіг. 2: Карта-схема щільності потоку імпульсів магнітної складової ПІЕМПЗ за горизонтальною антеною поперек осі греблі. Система координат умовна в метрах. Вісь У спрямована на північ, вісь X - на схід. Градаційна шкала характеризує кількість щільності потоку імпульсів ПІЕМПЗ З за одиницю часу. Аналіз карти дозволяє впевнено виділити дві зони поглинання сигналу ПІЕМПЗ, які відповідають зонам замочування (поз. № 1, 2 на фіг. 2), та декілька потенційних зон фільтрації, які поки не розвинуті (поз. № 3, 4, 5 на фіг. 2). Так, зона фільтрації № 1 приурочена до зчленування південного і західного бортів дамби та має розмір біля 7 метрів. В рельєфі вона виділяється зміною рослинності та незначним просіданням поверхні (фіг. 2). Зона фільтрації № 2 розташована на східному борту басейна ближче до його зчленування з північним бортом. її ширина складає близько 10 м. Ймовірні зони замочування (№ 3-5) або початкового розвитку фільтрації показані на фіг. 2 штриховкою. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 Спосіб встановлення ділянок підвищеної фільтрації води з регулюючих басейнів зрошувальних мереж, при якому профілі розташовують на гребені і укосах регулюючого басейну і досліджують природне імпульсне електромагнітне поле Землі (ПІЕМПЗ), визначаючи у плані межі ділянок процесів підвищеної фільтрації та втрат води крізь укоси ґрунтових дамб, який відрізняється тим, що профілі розташовують на відстані 2-3 м один від одного таким чином, щоб охопити не лише гребінь укосу, а і його низову частину; загальна кількість профілів повинна бути не менше 5, при цьому на гребені розташовують не менше 3-4 профілів і 2-3 профілі на низовому укосі та на рівні землі у нижньому б'єфі (НБ); таке розташування профілів утворює замкнуту чотирикутну мережу спостережень, що повторює форму регулюючого басейну у плані, тому вимірювання щільності потоку імпульсів магнітної складової природного імпульсного електромагнітного поля Землі проводять на профілях з кроком спостереження 2-3 м в діапазоні низьких частот від 1 до 25 кГц одночасно за трьома антенами, які розташовані на відстані 0,2-0,4 м від поверхні дамби наступним чином: одна вертикально вниз, а дві інші - горизонтально і перпендикулярно одна до одної, за орієнтацією вздовж і впоперек осі греблі; за отриманими даними будують карти-схеми щільності потоку імпульсів магнітної складової ПІЕМПЗ і виділяють зони підвищеної фільтрації та втрат води крізь тіло ґрунтової дамби регулюючого басейну. 2 UA 101875 U 3 UA 101875 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4