Глубина промерзания грунта сп: Нормативная глубина промерзания грунта | Расчет сезонного промерзания грунта по СНиПу

Содержание

Нормативная глубина промерзания грунта | Расчет сезонного промерзания грунта по СНиПу

Калькулятор ГПГ-Онлайн v.1.0

Калькулятор по расчету нормативной и расчетной глубины промерзания грунта для регионов РФ, Украины, Белоруссии и др. Два поиска: быстрый (по названию города) и расширенный. Пояснения и рабочие формулы можно найти под калькулятором.

Расширенный поиск:

Страна Выберите странуРоссийская ФедерацияАзербайджанская республикаРеспублика АрменияРеспублика БеларусьГрузияРеспублика КазахстанКыргызская республикаРеспублика МолдоваРеспублика ТаджикистанРеспублика УзбекистанУкраина

Республика, край, область Выберите регион:

Город Выберите город:

Нормативная глубина промерзания (СП 131.13330.2012)

Город	Грунт	Глубина промерзания, м
–	Глина или суглинок	0
	Супесь, песков пылеватый или мелкий	0
	Песок средней крупности, крупный или гравелистый	0
	Крупнообломочные грунты	0

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта

Источники данных: СНиП 23-01-99* (СП 131. 13330.2012); СНиП 23-01-99; СП 22.13330.2011 (СНиП 2.02.01-83*); СНиП 2.02.01-83

Нормативная глубина сезонного промерзания грунта принимается равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

Нормативную глубину сезонного промерзания грунта dfn, м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле:

dfn = d0 * √Mt

где Mt – безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в данном районе, принимаемых по СНиП по строительной климатологии и геофизике, а при отсутствии в них данных для конкретного пункта или района строительства – по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d0 – величина, принимаемая равной, м, для:
суглинков и глин – 0,23;
супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28;
песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30;
крупнообломочных грунтов – 0,34.

Значение d0 для грунтов неоднородного сложения определяется как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта

Расчетная глубина сезонного промерзания грунта df, м, определяется по формуле:

df = kh * dfn

где dfn – нормативная глубина промерзания, определяемая;

kh – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый: для наружных фундаментов отапливаемых сооружений – по табл.1; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений kh = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

П р и м е ч а н и я

В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетная глубина промерзания грунта для неотапливаемых сооружений должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330. Расчетная глубина промерзания должна определяться теплотехническим расчетом и в случае применения постоянной теплозащиты основания, а также если тепловой режим проектируемого сооружения может существенно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные и т.п.).
Для зданий с нерегулярным отоплением при определении kh за расчетную температуру воздуха принимают ее среднесуточное значение с учетом длительности отапливаемого и неотапливаемого периодов в течение суток.

Таблица 1

Особенности сооружения	Коэффициент kh при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, °С
Особенности сооружения	0	5	10	15	20 и более
Без подвала с полами, устраиваемыми:
по грунту	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5
на лагах по грунту	1	0,9	0,8	0,7	0,6
по утепленному цокольному перекрытию	1	1	0,9	0,8	0,7
С подвалом или техническим подпольем	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4
П р и м е ч а н и я 1 Приведенные в таблице значения коэффициента kh относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края фундамента af< 0,5 м; если af 1,5 м, значения коэффициента kh повышают на 0,1, но не более чем до значения kh= 1; при промежуточном значении af значения коэффициента kh определяют интерполяцией. 2 К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии – помещения первого этажа. 3 При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент kh принимают с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в таблице.

Строительные калькуляторы

Глубина промерзания грунта в Москве и Московской области

Промерзание почвы – распространение в почве в холодный период года нулевой и отрицательной температур.

Глубина промерзания зависит от типа почвы, от теплоемкости, теплопроводности и влажности почвы, от обработки почвы, от толщины снежного покрова и наличия растительности, предохраняющих почву от сильного выхолаживания. Глубина промерзания является одним из самых важных параметров при определении глубины заложения фундамента, а значит нахождение этого коэффициента обязательно при любом строительстве.

Максимальная глубина промерзания грунта в Москве = 1.56 метра

Под “максимальной” подразумевается глубина промерзания при наихудших условиях – влажный скальный грунт не покрытый снегом на открытой местности. Для глинистого грунта максимальное значение уменьшается в 1.47 раза, для песков – в 1,2, для гравия – в 1,1:

Суглинки и глины – 1,05 м
Мелкий песок, супесь – 1,28 м.
Крупный песок, гравий – 1,37 м.

График промерзания грунта в Москве за 2021 год по данным базы climate-energy.ru
Глубина промерзания ависит от суммы среднемесячных отрицательных температур, и рассчитывается по формуле:
H = √M*k, где М — сумма среднемесячных отрицательных температур за год, k — коэффициент по каждому из типов грунтов.

Значения нормативной глубины промерзания в Москве

Таблица нормативной глубины промерзания грунта по СП 131.13330.2018 (актуализация СНиП 23-01-99* «Строительная климатология»)

	Суглинки и глины	Песок мелкий, супесь	Песок крупный, гравелистый	Крупно обломочные грунты
Москва	1.05 м	1.28 м	1.37 м	1.56 м
Новомосковский АО	1.15	1.4	1.5	1.7
Троицкий АО	1.18	1.44	1.54	1.74

Внимание. До недавнего времени для расчета глубины промерзания грунта использовался Свод правил СП 131.13330.2012 (СНиП 23-01-99*) утративший силу с 2020 года в связи признанием Приказа Минстроя России от 28.11.2018 N 763/пр, утвердившего новый Свод правил СП 131.13330.2018.

Таблица нормативной глубины промерзания грунта по СНиП 23-01-99 (устаревший)

Суглинки и глины	Песок мелкий, супесь	Песок крупный, гравелистый	Крупно обломочные грунты
1.11 м	1.34 м	1.44 м	1.63 м

Значения расчетной глубины промерзания в Москве при различных типах строения

Постройки значительно снижают глубину промерзания. Так, при постоянном проживании в доме с полами по грунту, глубина промерзания грунта снижается почти в два раза.

Тип грунта	Расчетная глубина промерзания грунта (м) при среднесуточной температуре воздуха внутри помещения до
Тип грунта	0º С	5º С	10º С	15º С	20º С и более
Строения без подвалов с полами по грунту
– глина и суглинок	0.99	0.88	0.77	0.66	0.55
– супесь, песок мелкий и пылеватый	1.21	1.07	0.94	0.8	0.67
– песок гравелистый, крупный и средней крупности	1.29	1.15	1	0.86	0.72
– крупнообломочные грунты	1.46	1.3	1.14	0.98	0.81
Строения без подвалов с полами по деревянным лагам
– глина и суглинок	1.1	0.99	0.88	0.77	0.66
– супесь, песок мелкий и пылеватый	1.34	1.21	1.07	0.94	0.8
– песок гравелистый, крупный и средней крупности	1.44	1.29	1.15	1	0.86
– крупнообломочные грунты	1.63	1.46	1.3	1.14	0.98
Строения без подвалов с полами по утепленному цокольному перекрытию
– глина и суглинок	1.1	1.1	0.99	0.88	0.77
– супесь, песок мелкий и пылеватый	1.34	1.34	1.21	1.07	0.94
– песок гравелистый, крупный и средней крупности	1.44	1.44	1.29	1.15	1
– крупнообломочные грунты	1.63	1.63	1.46	1.3	1.14
Строения с подвалами или с техническими подпольями
– глина и суглинок	0.88	0.77	0.66	0.55	0.44
– супесь, песок мелкий и пылеватый	1.07	0.94	0.8	0.67	0.54
– песок гравелистый, крупный и средней крупности	1.15	1	0.86	0.72	0.57
– крупнообломочные грунты	1.3	1.14	0.98	0.81	0.65
Строения с неотапливаемыми помещениями
– глина и суглинок	1.21
– супесь, песок мелкий и пылеватый	1.47
– песок гравелистый, крупный и средней крупности	1.58
– крупнообломочные грунты	1.79

Под опорой, загруженной весом дома, грунт уплотняется и становится слабопучинистым. Если возведение фундамента и дома выполняется в один сезон, то глубину заложения фундамента на пучинистых грунтах можно уменьшить на 30-40 см. относительно расчетной глубины промерзания. Этот прием используют в регионах с глубиной промерзания более 2х метров. Для дополнительного уменьшения глубины бурения, вокруг дома выполняют грунтовую подсыпку.

Температура грунта в Москве по месяцам

Для лучшего понимания как происходит промерзание и оттаивание грунтов можно ознакомиться с данными приведенными в книге «Справочник работника газовой промышленности» 1989 года. В таблице переведены средние значения температуры грунта по месяцам по данным вытяжных термометров на глубине 0,4 0,8 метра.

Таблица температур грунта в Москве по месяцам
Месяц	80 сантиметров	120 сантиметров	160 см
Средняя	7,7 °С	8 °С	8,3 °С
Январь	1,4 °С	2,7 °С	3,8 °С
Февраль	1,1 °С	2,2 °С	3,7 °С
Март	0,8 °С	1,8 °С	2,6 °С
Апрель	1,4 °С	1,9 °С	2,4 °С
Май	7,8 °С	6,4 °С	5,6 °С
Июнь	13,1 °С	11,4 °С	10,3 °С
Июль	16,9 °С	15,4 °С	14 °С
Август	17,6 °С	17 °С	16,1 °С
Сентябрь	14,6 °С	15,2 °С	15,3 °С
Октябрь	9,7 °С	11,1 °С	12,1 °С
Ноябрь	5,1 °С	7 °С	8,5 °С
Декабрь	2,5 °С	4,1 °С	5,5 °С

Средняя температура почвы в Московской области в зависимости от глубины

Средняя многолетняя температура почвы на глубинах (по вытяжным термометрам) по СП 20.13330.2016 (Приложение Г, таблица Г.1).

Средняя температура почвы в Московской области в зависимости от глубины
t, °C на глубине 0,8 м		t, °C на глубине 1,6 м		t, °C на глубине 3,2 м
t_max	t_min	t_max	t_min	t_max	t_min
15,4	0,6	13,3	1,8	11,2	3,8

Онлайн Расчет Глубины Заложения Фундамента

5.5.2. Нормативную глубину сезонного промерзания грунта d_fn, м, принимают равной средней из ежегодных максимальных глубин сезонного промерзания грунтов (по данным наблюдений за период не менее 10 лет) на открытой, оголенной от снега горизонтальной площадке при уровне подземных вод, расположенном ниже глубины сезонного промерзания грунтов.

При использовании результатов наблюдений за фактической глубиной промерзания следует учитывать, что она должна определяться по температуре, характеризующей согласно ГОСТ 25100 переход пластично мерзлого грунт

5.5.3. Нормативную глубину сезонного промерзания грунта d_fn, м, при отсутствии данных многолетних наблюдений следует определять на основе теплотехнических расчетов. Для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м, ее нормативное значение допускается определять по формуле

(5.3)

где М_t– безразмерный коэффициент, численно равный сумме абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за год в данном районе, принимаемых по СНиП 23-01, а при отсутствии в нем данных для конкретного пункта или района строительства – по результатам наблюдений гидрометеорологической станции, находящейся в аналогичных условиях с районом строительства;

d₀ – величина, принимаемая равной для суглинков и глин 0,23 м; супесей, песков мелких и пылеватых – 0,28 м; песков гравелистых, крупных и средней крупности – 0,30 м; крупнообломочных грунтов – 0,34 м.

Значение d₀ для грунтов неоднородного сложения определяют как средневзвешенное в пределах глубины промерзания.

Нормативная глубина промерзания грунта в районах, где d_fn > 2,5 м, а также в горных районах (где резко изменяются рельеф местности, инженерно-геологические и климатические условия), должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330

Онлайн расчет глубины заложения фундамента

Минимальную глубину заложения фундаментов во всех грунтах, кроме скальных, рекомендуется принимать не менее 0,5 м, считая от поверхности наружной планировки. (РУКОВОДСТВО ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОСНОВАНИЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ , МОСКВА 1978).

Расчетная глубина промерзания

5.5.4. Расчетную глубину сезонного промерзания грунта d_f, м,определяют по формуле

d_f = k_h d_fn, (5.4)

где d_fn – нормативная глубина промерзания, м, определяемая по 5.5.2 – 5.5.3;

k_h – коэффициент, учитывающий влияние теплового режима сооружения, принимаемый для наружных фундаментов отапливаемых сооружений – по таблице 5.2; для наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений k_h = 1,1, кроме районов с отрицательной среднегодовой температурой.

Таблица 5.2

Особенности сооружения	Коэффициент k_h при расчетной среднесуточной температуре воздуха в помещении, примыкающем к наружным фундаментам, °C
Особенности сооружения	0	5	10	15	20 и более
Без подвала с полами, устраиваемыми:
по грунту	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5
на лагах по грунту	1,0	0,9	0,8	0,7	0,6
по утепленному цокольному перекрытию	1,0	1,0	0,9	0,8	0,7
С подвалом или техническим подпольем	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4
Примечания 1. Приведенные в таблице значения коэффициента k_h относятся к фундаментам, у которых расстояние от внешней грани стены до края фундамента a_f < 0,5 м; если a_f>=1,5 м, значения коэффициента k_h повышают на 0,1, но не более чем до значения k_h = 1; при промежуточном значении a_f значения коэффициента k_h определяют интерполяцией. 2. К помещениям, примыкающим к наружным фундаментам, относятся подвалы и технические подполья, а при их отсутствии – помещения первого этажа. 3. При промежуточных значениях температуры воздуха коэффициент k_h принимают с округлением до ближайшего меньшего значения, указанного в таблице.

Примечания

В районах с отрицательной среднегодовой температурой расчетная глубина промерзания грунта для неотапливаемых сооружений должна определяться теплотехническим расчетом в соответствии с требованиями СП 25.13330. Расчетная глубина промерзания должна определяться теплотехническим расчетом и в случае применения постоянной теплозащиты основания, а также, если тепловой режим проектируемого сооружения может существенно влиять на температуру грунтов (холодильники, котельные и т.п.).
Для зданий с нерегулярным отоплением при определении k_hза расчетную температуру воздуха принимают ее среднесуточное значение с учетом длительности отапливаемого и неотапливаемого периодов в течение суток.

Глубина заложения фундаментов

5.5.5. Глубина заложения фундаментов отапливаемых сооружений по условиям недопущения морозного пучения грунтов основания должна назначаться:

для наружных фундаментов (от уровня планировки) по таблице 5.3;

для внутренних фундаментов – независимо от расчетной глубины промерзания грунтов.

Глубину заложения наружных фундаментов допускается назначать независимо от расчетной глубины промерзания, если:

специальными исследованиями на данной площадке установлено, что они не имеют пучинистых свойств;

специальными исследованиями и расчетами установлено, что деформации грунтов основания при их промерзании и оттаивании не нарушают эксплуатационную надежность сооружения;

предусмотрены специальные теплотехнические мероприятия, исключающие промерзание грунтов.

Таблица 5.3

Грунты под подошвой фундамента	Глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод d_w, м, при
Грунты под подошвой фундамента	d_w <=d_f + 2	d_w > d_f + 2
Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности	Не зависит от d_f	Не зависит от d_f
Пески мелкие и пылеватые	Не менее d_f	То же
Супеси с показателем текучести I_L < 0	То же	–
То же, при I_L >= 0	–	Не менее d_f
Суглинки, глины, а также крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем при показателе текучести грунта или заполнителя I_L >= 0,25	–	То же
То же, при I_L < 0,25	–	Не менее 0,5 d_f
Примечания 1. В случаях, когда глубина заложения фундаментов не зависит от расчетной глубины промерзания d_f, соответствующие грунты, указанные в настоящей таблице, должны залегать до глубины не менее нормативной глубины промерзания d_fn. 2. Положение уровня подземных вод должно приниматься с учетом положений подраздела 5.4.

5.5.6. Глубину заложения наружных и внутренних фундаментов отапливаемых сооружений с холодными подвалами и техническими подпольями (имеющими отрицательную температуру в зимний период) следует принимать по таблице 5.3, считая от пола подвала или технического подполья.

При наличии в холодном подвале (техническом подполье) отапливаемого сооружения отрицательной среднезимней температуры глубину заложения внутренних фундаментов принимают по таблице 5.3 в зависимости от расчетной глубины промерзания грунта, определяемой по формуле 5.4 при коэффициенте kh = 1. При этом нормативную глубину промерзания, считая от пола подвала, определяют расчетом по 5.5.3 с учетом среднезимней температуры воздуха в подвале.

Глубину заложения наружных фундаментов отапливаемых сооружений с холодным подвалом (техническим подпольем) принимают наибольшей из значений глубины заложения внутренних фундаментов и расчетной глубины промерзания грунта с коэффициентом kh = 1, считая от уровня планировки.

5.5.7. Глубина заложения наружных и внутренних фундаментов неотапливаемых сооружений должна назначаться по таблице 5.3, при этом глубина исчисляется: при отсутствии подвала или технического подполья – от уровня планировки, а при их наличии – от пола подвала или технического подполья.

5.5.8. В проекте оснований и фундаментов должны предусматриваться мероприятия, не допускающие увлажнения грунтов основания, а также промораживания их в период строительства.

5.5.9. При проектировании сооружений уровень подземных вод должен приниматься с учетом его прогнозирования на период эксплуатации сооружения по подразделу 5.4 и влияния на него водопонижающих мероприятий, если они предусмотрены проектом (см. раздел 11).

Карта промерзания грунтом Москвы и области

В разных районах области глубина промерзания грунта будет различной. Это обусловлено отличием видов грунта, климата, уровня грунтовых вод, зеленых насаждений, количества осадков в зимний период, рельефа. Поэтому глубина промерзания постоянно изменяется.

Глубина промерзания грунта в Московской области

В зависимости от всех вышеперечисленных факторов определяется глубина промерзания, которая для Московской области составляет 0,5-1,8 м. Такие разные границы обусловлены разнообразием почв, которые имеют ряд закономерностей:

плотный грунт промерзает глубже;
влажная почва промерзает быстро и глубоко;
сухое основание промерзает меньше.

Нормативные акты не предусматривают единой усредненной глубины промерзания, но обычно для расчетов берут показатель в 1,4 м. Его получают при расчете глубины по формуле из СП, он имеет достаточно большой запас.

На самом деле глубина варьируется в пределах 1 м, при этом на западе показатель составляет порядка 65 см в самых неблагоприятных условиях, а на севере и востоке в среднем показатель составляет 75 см. Даже при самых сложных условиях – мороз, мало снега, влажный грунт – этот показатель не превышает 1,5 м.

В окрестностях Москвы встречаются практически все типы грунтов, кроме IV категории. Поэтому точное значение глубины промерзания грунта может рассчитать только специалист – геолог, геодезист, проектировщик. Приблизительные показатели приведены в нормативных документах. Здесь есть карта промерзания грунта, а также приблизительная глубина для крупных городов.

Где применяются данные о промерзании грунта?

В зависимости от глубины промерзания грунта предусматривается прокладка трубопровода. Также этот показатель учитывают при проектировании фундаментов. Если они будут заглублены недостаточно, будет происходить их промерзание, при этом разрушение произойдет намного быстрее, чем предусмотрено проектом. В грунте содержится вода, которая при замерзании расширяется. Кроме того, в бетонных фундаментах присутствуют поры, которые заполняются влагой и водой. Капиллярные трещины также заполняются влагой, и в результате множественных циклов замораживания и оттаивания (которые происходят в течение одной зимы) происходит значительное снижение прочности. Для свайных стальных фундаментов такие воздействия не так страшны.

Чтобы защитить столбчатый или ленточный фундамент от промерзания, предусматривается создание утепленной отмостки. Если утепление не предусматривается, фундамент закладывают на 100 мм ниже уровня промерзания в песчаных грунтах, на 250 мм ниже для остальных типов основания. Если эти условия не соблюдаются, происходят осадки здания, что приводит к деформациям и отказу от нормальной эксплуатации.

Глубина промерзания грунта СНИП и СП

Калькулятор позволит рассчитать нормативную и расчетную глубину промерзания грунта используя новые СП 131.13330.2018 “СНиП 23-01-99* Строительная климатология”.

Данные актуальны для 2021 года.

Расчет можно осуществить для любой области – Московской, Ленинградской, Самарской и других. Кроме того в нашем калькуляторе есть Крым.

Область, край, республика: Алтайский крайАмурская областьАрхангельская областьАстраханская областьБелгородская областьБрянская областьВладимирская областьВолгоградская областьВологодская областьВоронежская областьЗабайкальский крайИвановская областьИркутская областьКабардино-Балкарская РеспубликаКалининградская областьКалужская областьКамчатский крайКарачаево-Черкесская РеспубликаКемеровская областьКировская областьКостромская областьКраснодарский крайКрасноярский крайКурганская областьКурская областьЛенинградская областьЛипецкая областьМагаданская областьМосковская областьМурманская областьНенецкий АОНижегородская областьНовгородская областьНовосибирская областьОмская областьОренбургская областьОрловская областьПензенская областьПермский крайПриморский крайПсковская областьРеспублика АдыгеяРеспублика АлтайРеспублика БашкортостанРеспублика БурятияРеспублика ДагестанРеспублика КалмыкияРеспублика КарелияРеспублика КомиРеспублика КрымРеспублика Марий ЭлРеспублика МордовияРеспублика Саха (Якутия)Республика Северная Осетия – АланияРеспублика Татарстан (Татарстан)Республика ТываРеспублика ХакасияРостовская областьРязанская областьСамарская областьСаратовская областьСахалинская областьСвердловская областьСмоленская областьСтавропольский крайТамбовская областьТверская областьТомская областьТульская областьТюменская областьУдмуртская РеспубликаУльяновская областьХабаровский крайЧелябинская областьЧеченская РеспубликаЧувашская Республика – ЧувашияЧукотский АОЯрославская область

Населенный пункт: ДмитровКашираМоскваНовомосковский АОТроицкий АО

Тип грунта: глина или суглиноксупесь, песков пылеватый или мелкийпесок средней крупности, крупный или гравелистыйкрупнообломочные грунты

Устройство полов: без подвала, полы по грунтубез подвала, полы на лагах по грунтубез подвала, полы по утепленному цокольному перекрытиюс подвалом или техническим подпольем

Температура в помещении: не отапливаетсяотапливается, 0°Cотапливается, 5°Cотапливается, 10°Cотапливается, 15°Cотапливается, более 20°C

всего расчетов – 6862 ×

Расчет глубины промерзания грунта очень актуальная задача при строительстве фундаментов. Правильный расчет гарантирует долгую службу этого важного строительного сооружения. К сожалению, сервисы, которые позволяют рассчитать глубину промерзания используют устаревшие данные и результаты из расчетов отличаются от актуальных на данный момент.

Наш калькулятор построен на самых новых и актуальных данных.

Кроме того в результатах расчета вы получите дополнительную информацию о местности:

нормативная глубина промерзания для различных грунтов,
расчетная глубину промерзания,
максимальную и минимальную температуры,
среднегодовую и среднемесячные температуры,
преобладающее направление ветра,
количество осадков и многое другое.

На сайте вы также можете посмотреть строительную климатологию для любой местности нашей страны с более подробными климатическими данными.

Ваша оценка

[Оценок: 31 Средняя: 4.2]

Глубина промерзания грунта Автор admin средний рейтинг 4.2/5 – 31 рейтинги пользователей

Глубина промерзания грунта | Золотые купола

Строительство любого коттеджа начинается с проведения анализа пятна застройки. Одним из наиболее важных моментов является определение глубины промерзания грунта. В первую очередь такие данные необходимы для закладки фундамента. Это позволяет избежать фатальных ошибок, приводящих к неравномерной усадке здания и разрушению его конструктивных элементов. Кроме того, точное значение глубины промерзания грунта для конкретного участка местности позволяет правильно выбрать глубину прокладки инженерных сетей.

Основные понятия и нормативы

Глубина промерзания грунта – это расстояние, на котором температура почвы не опускается ниже 0 oC в зимний период в конкретной местности без снежного покрова. Данный показатель варьируется в зависимости от географического расположения участка.

Глубина промерзания грунта является переменной величиной, на которую оказывают влияние следующие параметры:

Тип почвы. Самой большой глубиной промерзания характеризуются крупнообломочные и скальные грунты, наименьшей – глинистые почвы и суглинки.
Подверженность грунта вспучиванию. Морозное пучение грунта – это параметр величины деформации грунта при переходе его из талого состояния в мерзлое и наоборот.
Уровень залегания грунтовых вод. При соприкосновении точек промерзания грунта и уровня залегания грунтовых вод в условиях температурных перепадов возникают резкие изменения в физических свойствах почвы, что может привести к подъему фундаментной подушки, просадке дома, снижению несущей способности конструктивных элементов коттеджа в целом.
Толщина снежного покрова. Почва большинства регионов России в зимнее время покрыта снегом, который является естественным утеплителем, ослабляя воздействие отрицательных температур.

Кроме того, на показатель величины промерзания грунта оказывает влияние и система отопления, которая будет установлена в доме. Параметр глубины промерзания грунта уменьшается от 10 до 30% в зависимости от выбранного типа отопления.

Сезонное промерзание грунта определяется на основании специальной карты поясов и исходя из положений СП 22.13330.2011 и СНиП 2.02.01-83. Среднее значение нормативного промерзания определяется в результате климатических и метеорологических наблюдений, проводимых в регионах в течение не менее чем 10 лет.

Расчетная формула

В соответствии с п.п. 2.27 СНиП 2.02.01-83 глубина промерзания грунта рассчитывается по установленной формуле:

dfn=do∙mt

dfn – нормативная глубина промерзания, выраженная в м;

mt – это коэффициент, выведенный из суммы всех значений отрицательных температур, зарегистрированных в данной местности в зимний период. Если такие наблюдения не велись, для расчета берутся данные местности с аналогичными климатическими условиями;

do – коэффициент, определенный типом почвы. Для глин и суглинков он составляет 0,23 м, супесей и пылеватых грунтов – 0,28 м, крупных и средней крупности грунтов, а также для гравелистых песков – 0,30 м, крупнообломочных и скальных грунтов – 0,34 м. Если на участке выявлена неоднородная смешанная почва, коэффициент определяется как средневзвешенный.

По формуле df = kh*dfn выводится расчетная глубина промерзания грунта, где kh является температурным коэффициентом, учитывающим влияние системы отопления здания.

Правильное определение глубины промерзания грунта позволяет выбрать оптимальный тип фундаментного основания с учетом необходимых нормативно-расчетных параметров и обеспечить требуемый запас прочности и надежности коттеджа.

Нормативная глубина промерзания грунта для городов России

Опубликовал admin | Дата 16 Август, 2017

В таблице приведена нормативная глубина промерзания грунта.

№/№	Город	Глина или суглинок	Супесь, песок пылеватый или мелкий	Песок средней крупности, крупный или гравелистый	Крупнообломочные грунты
№/№	1	2	3	4	5
1	Москва	1,32	1,61	1,72	1,95
2	Санкт-Петербург	1,15	1,39	1,49	1,69
3	Абакан	2,06	2,5	2,68	3,04
4	Анадырь	2,52	3,07	3,29	3,72
5	Архангельск	1,59	1,94	2,08	2,35
6	Барнаул	1,86	2,27	2,43	2,75
7	Белгород	1,08	1,31	1,4	1,59
8	Биробиджан	2,04	2,48	2,66	3,01
9	Благовещенск	2,12	2,58	2,77	3,14
10	Братск	2,06	2,51	2,69	3,04
11	Брянск	1,18	1,44	1,54	1,74
12	Владивосток	1,36	1,65	1,77	2,01
13	Владимир	1,37	1,67	1,79	2,03
14	Волгоград	1,04	1,26	1,35	1,54
15	Вологда	1,5	1,83	1,96	2,22
16	Воронеж	1,26	1,53	1,64	1,86
17	Вятка	1,65	2,01	2,15	2,44
18	Екатеринбург	1,72	2,09	2,24	2,54
19	Иваново	1,44	1,75	1,88	2,13
20	Ижевск	1,65	2,01	2,15	2,44
21	Иркутск	2,02	2,46	2,63	2,98
22	Йошкар — Ола	1,58	1,93	2,07	2,34
23	Казань	1,58	1,93	2,06	2,34
24	Калининград	0,59	0,71	0,76	0,87
25	Калуга	1,28	1,56	1,67	1,89
26	Кемерово	1,95	2,38	2,55	2,88
27	Комсомольск-на-Амуре	2,17	2,64	2,83	3,2
28	Кострома	1,45	1,77	1,89	2,14
29	Краснодар	0,34	0,42	0,44	0,5
30	Красноярск	1,9	2,31	2,47	2,8
31	Курган	1,85	2,25	2,41	2,73
32	Курск	1,17	1,42	1,52	1,72
33	Липецк	1,32	1,6	1,72	1,95
34	Магадан	2,06	2,51	2,68	3,04
35	Махачкала	0,16	0,2	0,21	0,24
36	Мурманск	1,49	1,81	1,94	2,2
37	Нальчик	0,65	0,8	0,85	0,97
38	Нижний Новгород	1,45	1,76	1,89	2,14
39	Новгород	1,23	1,49	1,6	1,82
40	Омск	1,94	2,36	2,53	2,87
41	Орел	1,24	1,51	1,62	1,83
42	Оренбург	1,65	2,01	2,15	2,44
43	Пенза	1,47	1,8	1,92	2,18
44	Пермь	1,7	2,07	2,22	2,51
45	Петрозаводск	1,39	1,7	1,82	2,06
46	Петропавловск-Камчатский	1,21	1,47	1,57	1,78
47	Псков	1,1	1,34	1,44	1,64
48	Ростов-на-Дону	0,83	1,01	1,09	1,23
49	Рязань	1,36	1,65	1,77	2,01
50	Самара	1,54	1,88	2,01	2,28
51	Саратов	1,41	1,71	1,84	2,08
52	Смоленск	1,23	1,5	1,6	1,82
53	Ставрополь	0,56	0,69	0,73	0,83
54	Сыктывкар	1,74	2,11	2,26	2,57
55	Тамбов	1,35	1,64	1,76	2,0
56	Тверь	1,32	1,61	1,72	1,95

См. статью «Глубина заложения фундаментов»

(PDF) Реакция сезонной глубины промерзания почвы на изменение климата в Китае

и Чжан, Т.: InSAR обнаруживает увеличение оседания поверхности, вызванное пожаром в арктической тундре,

Geophysical Research Letters, 41, 3906-3913 , 2014а.

Лю, Л., Шефер, К., Гусмероли, А., Гроссе, Г., Джонс, Б.М., Чжан, Т., Парсекян, А.Д., и

Зебкер, Гавайи: поселение во время сезонных оттепелей в бассейнах осушенных термокарстовых озер , Arctic Alaska,

Атмосферная химия и физика, 8, 815, 2014b.

M, C. X. L. J. H. J. W. Y. P. Z. Y. L. Z. G. Y. C. F. Q. Z. Y .: Влияние растительности на вечную мерзлоту:

a обзор, Acta Ecologica Sinica, 32, 7981-7990, 2012.

Ma, L.-J. и Цинь, Д.-Х .: Пространственно-временные характеристики наблюдаемых ключевых параметров снежного покрова

в Китае в 1957-2009 гг., Журнал гляциологии и геокриологии, 34, 1-11, 2012.

Майклсон, Г.Дж., Пинг К. и Кимбл Дж.: Хранение и распределение углерода в тундровых почвах

Арктической Аляски, США, Arctic and Alpine Research, 1996.414-424, 1996.

Morison, J., Aagaard, K. и Steele, M .: Недавние изменения окружающей среды в Арктике: обзор,

Arctic, 2000. 359-371, 2000.

Mu, К., Чжан, Т., Ву, К., Цао, Б., Чжан, X., Пэн, X., Ван, X., Чжэн, Л., Ван, К., и

Ченг, Г. : Углеродные и азотные свойства вечной мерзлоты над горой Эболинг в верхнем течении

бассейна реки Хэйхэ, Северо-Западный Китай, Арктика, Антарктика и Альпийские исследования, 47,

Nelson, F.E .: (Un) замороженные во времени, Science, 299, 1673, 2003.

Nelson, FE и Outcalt, SI: вычислительный метод для прогнозирования и районирования вечной мерзлоты

, Arctic and Alpine Research, 1987. 279-288 , 1987.

Osterkamp, T., Viereck, L., Shur, Y., Jorgenson, M., Racine, C., Doyle, A., and Boone, R .:

Наблюдения за термокарстом и его влиянием на бореальные леса на Аляске, США, Арктика, Антарктика,

и Alpine Research, 2000.303-315, 2000.

Парк, Х., Федоров, А.Н., Железняк, М.Н., Константинов, П.Я., и Уолш, Дж. Э .: Влияние снежного покрова

на температурный режим вечной мерзлоты в Панарктике, Климатическая динамика, 44, 2873 -2895, 2015.

Park, H., Kim, Y., and Kimball, JS: Широко распространенная уязвимость вечной мерзлоты и активный слой почвы

увеличивается в высоких северных широтах, по данным спутникового дистанционного зондирования и оценок модели

, удаленные Восприятие окружающей среды, 2016.2016.

Парк, Х., Уолш, Дж., Федоров, А., Шерстюков, А., Иидзима, Ю. и Охата, Т .: Влияние климатических и гидрологических переменных

на противоположную аномалию в активной зоне. толщина слоя между

водоразделами Евразии и Северной Америки, Криосфера, 7, 631-645, 2013.

Пэн, X., Чжан, Т., Цао, Б., Ван, К., Ван, К., Шао , W., and Guo, H .: Изменения индекса замерзания-оттаивания

и глубины промерзания почвы в бассейне реки Хэйхэ, Западный Китай, Арктика,

, Антарктика и Альпийские исследования, 48, 161-176, 2016.

Пэн, X., Чжан, Т., Чжун, X., Ван, Q., и Ван, К.: Пространственные и временные вариации NDVI

и его реакция на метеологические факторы в бассейне реки Хэйхэ гор Цилиан, Журнал

Университет Ланьчжоу (естественные науки), 2013. 192-202, 2013.

Петерсон, Т.К., Восе, Р., Шмойер, Р., и Разуваев, В.: Глобальная историческая климатологическая сеть

(GHCN) контроль качества ежемесячных данных о температуре, International Journal of Climatology, 18,

Peterson, T.К. и Восе, Р.С.: Обзор базы данных температуры Глобальной исторической климатологической сети

, Бюллетень Американского метеорологического общества, 78, 2837-2849, 1997.

Раванель, Л., Аллиньол, Ф., Делайн, П. ., Грубер, С., и Равелло, М .: Каменные водопады в массиве Монблан

в 2007 и 2008 гг., Оползни, 7, 493-501, 2010.

Обсуждение криосферы, doi: 10.5194 / tc- 2016-129, 2016

Рукопись на рецензировании для журнала The Cryosphere

Дата публикации: 14 июля 2016 г.

Автор (ы) 2016.Лицензия CC-BY 3.0.

Влияние процессов замерзания-оттаивания почвы на миграцию воды и солей в западной равнине Сонгнен, Китай

Характеристики замерзания-оттаивания почвы в различных ландшафтах

В этом исследовании характеристики FT показали определенные различия между тремя ландшафтами . Земля AS имела самую большую глубину промерзания и самую длительную продолжительность замерзания, за ней следовали пастбища LT , а затем сельхозугодья (рис. 3). Эти различия могут быть объяснены различиями в зависимости физических свойств почвы, покрытия поверхности почвы и начального содержания влаги в почве ландшафта ^17,18.Более плотная структура почвы на земле AS ускорила распространение холода с верхних слоев почвы на нижние, чем на земле LT и сельскохозяйственных угодьях во время промерзания. Кроме того, земля AS имела самый низкий снежный покров и не имела остатков, что способствует переносу тепла на границе раздела почва и атмосфера ¹⁹. Следовательно, температура почвы быстро снижалась вместе с температурой воздуха, что привело к значительному увеличению глубины промерзания и скорости промерзания земли AS .Это соответствовало выводам Iwata et al. (2010) ²⁰, которые четко продемонстрировали, что уменьшение образования снежного покрова может вызвать резкое увеличение глубины промерзания, а также Fu et al. (2018) ², которые сообщили, что уменьшение снежного покрова усилило воздействие температуры почвы на фронт промерзания. Кроме того, более высокий SWC в пастбищах LT (0,21 см, ³ / см, ³) и AS (0.32 см ³ / см ³) замедлило бы изменения температуры почвы ²¹, потому что больше тепла выделяется из почвы, когда почва замерзает, или больше тепла требуется, когда почва оттаивает. Следовательно, более влажные условия на пастбищах LT и AS откладывают процессы замораживания-оттаивания, как показывают другие исследования ¹⁷. Аналогичные результаты были получены в исследовании Yi et al. (2014) о характеристиках промерзания-оттаивания почв различных ландшафтов в бассейне реки Хэйхэ, Ганьсу, Китай ²².

Влияние процесса замораживания-оттаивания на влажность почвы (SWC)

В данном исследовании процесс промерзания привел к увеличению содержания воды в почве в различных ландшафтах исследуемой территории (рис. 5). Одна из возможных причин этого явления заключалась в том, что градиент температуры почвы приводил к восходящему потоку воды к мерзлым слоям, и в конечном итоге вода накапливалась в мерзлых слоях ^23,24. Однако во время весеннего таяния вода в верхнем и более глубоких слоях почвы уменьшалась и увеличивалась соответственно (таблица 2).Это было связано с тем, что почвы оттаивали в двух направлениях, вода над мерзлым слоем двигалась вверх и в конечном итоге интенсивно испарялась, тогда как вода под мерзлым слоем просачивалась в более глубокие слои. Эти результаты согласуются с выводами Zhang and Wang (2001) ¹², Wang et al. (2009) ¹⁴ и Bing et al. (2015) ⁴. Кроме того, это вызванное замерзанием обогащение почвенной влаги в замороженной зоне может способствовать сохранению почвенной влаги за счет уменьшения испарения и просачивания, таким образом поддерживая высокое содержание воды ^1,3,22, что может быть полезно для земледелия и прорастания растений в следующей весной.Однако в данном исследовании были очевидны различия в профилированном перераспределении воды при замерзании в разных ландшафтах. SWC в земле AS на глубине 0–5 см уменьшился при замерзании и увеличился при оттаивании. Это может быть связано с сильными региональными ветрами, отсутствием растительных остатков на поверхности, отсутствием снежного покрова и частым теплообменом между поверхностью почвы и воздухом зимой в районе исследования. Кроме того, из-за более высокого начального содержания влаги, большей глубины и интенсивности промерзания на участке AS вода в мерзлом слое постоянно пополняла поверхностный слой почвы и даже создавала внутренний сток во время весеннего таяния, несмотря на усиление испарения.Таким образом, это явление увеличило поверхность SWC , что подтвердило выводы Iwata et al. (2010) ²⁰, Nagare et al. (2012) ²⁵ и Wu et al. (2019) ²¹. Кроме того, профилированные скорости миграции воды в почве на сельскохозяйственных угодьях, пастбищах LT, и AS существенно различались во время процессов FT . Он был самым высоким на пастбищах LT , а самый низкий – на сельскохозяйственных угодьях. Это связано с тем, что пастбища LT были менее засолены, чем земля AS , а поверхностная почва первого имела самое высокое содержание органического вещества (0–25 см, 2.50%) (Таблица 1), что привело к хорошей структуре почвы, которая способствовала лучшему перемещению почвенной воды по сравнению с землей AS . Следовательно, во время процессов FT на пастбище LT мигрировало больше воды, чем на суше AS . Однако для сельскохозяйственных угодий более низкое начальное содержание влаги (0,11 см ³ / см ³) и уплотнение почвы, вызванное сельскохозяйственной деятельностью в течение многих лет, препятствовали миграции почвенной воды. Кроме того, FT влияет на физические свойства почвы, такие как структура почвы, растрескивание почвы, термические свойства почвы и тепловой поток, которые также были важной причиной, объясняющей разницу в миграции воды в профилях почвы разных ландшафтов.Например, мерзлые почвы делятся льдом на слоистые и сетчатые, что приводит к более высокому коэффициенту водопроницаемости почвы; таким образом, вода может быстро отводиться от трещин при оттаивании грунта ^23,24,26. Кроме того, уровень грунтовых вод снижался во время замерзания и повышался во время оттаивания, что свидетельствует о взаимном переносе грунтовых вод и грунтовых вод на более глубоких почвах.

Влияние процесса промерзания-оттаивания на засоленность и щелочность почвы

Согласно данным, полученным в результате этого исследования, профилированные распределения засоленности почвы характеризовались накоплением почвенной соли по направлению к мерзлому слою с почвенной водой во время промерзания.Следовательно, содержание соли, очевидно, увеличивалось по всему замерзшему слою, что экспериментально подтвердило выводы Stahli and Stadler (1997) ²⁷ и Wang et al. (2009) ¹⁴. Возможное объяснение этих результатов заключалось в том, что почвенная соль вместе с водой в более глубоком незамерзшем слое и грунтовые воды перемещались вверх к мерзлому слою из-за температурного градиента между мерзлым и незамерзшим слоем. Фактически, миграция почвенных солей, вызванная замерзанием, была чрезвычайно сложной и не могла быть объяснена исключительно температурным градиентом.Напротив, эта динамика представляет собой комплексный результат многих факторов, таких как землепользование, начальная влажность почвы, засоление почвы, температура почвы, уровень грунтовых вод. Кроме того, наши результаты также показали, что коэффициент засоления в верхнем профиле почвы был значительно выше, чем в более глубоком профиле почвы во время промерзания. Такое поведение может быть связано с наличием жидкой воды в слое инея и градиентом температуры, заставляющим жидкую воду уносить соль вверх. Некоторые исследователи заметили, что жидкая вода может существовать в виде мембранной воды, при этом ее толщина постепенно становится тоньше от глубоких слоев почвы к верхним слоям почвы, тем самым заставляя соль перемещаться вверх вместе с водой ²⁸.

Кроме того, наше исследование показало, что слой засоления перемещался вверх и расширялся, а на поверхности почвы наблюдались значительные накопления соли на пастбищах LT и AS во время весеннего таяния. Это, по-видимому, экспериментально объясняет явление взрывного увеличения солей верхнего слоя почвы, которое напоминает «извержение» во время весеннего таяния ^12,14. Результаты соответствуют Han et al. (2010) ²⁹, которые указали, что засоление поверхности почвы быстро увеличивалось весной из-за сильного испарения, большего количества циклов FT и более длительных периодов замерзания.Это связано с тем, что количество испарений в пять раз превышает количество осадков на западной равнине Сонгнен; таким образом, это интенсивное испарение почвы вызывает перераспределение накопленной соли в мерзлом слое и переносит большое количество соли вверх на поверхность. Что еще более важно, эти результаты показали, что процессы FT в основном ответственны за очевидное засоление почвы в нашем исследовании, что согласуется с анализом Bing et al. (2015) ⁴, которые определили, что процессы FT являются основной движущей силой движения почвенной воды и солей и ответственны за засоление почвы весной в холодных и засушливых регионах.Однако эти результаты немного противоречили выводам Ванга. (1993) ⁸, которые отметили, что весеннее «извержение» почвенной соли контролировалось «критической глубиной грунтовых вод», а не действиями FT , однако это противоречило местным практическим условиям использования грунтовых вод в качестве грунтовых вод. единственный источник воды, влияющий на засоление почв на исследуемой территории. Обмен воды блокировался замороженными слоями между поверхностью почвы и подземными водами; следовательно, засоление почвы весной не было связано с грунтовыми водами ^5,12.Однако их выводы немного противоречили результатам, полученным в нашем исследовании, которые предполагали, что двунаправленное оттаивание также могло вызвать накопление соли под промерзающим слоем в среднем профиле почвы. Это было связано с тем, что талая вода, несущая соль, просачивалась в более глубокие слои почвы в грунтовые воды, а это означало, что профилированные распределения соли имели связь с грунтовыми водами. Более того, результаты нашего исследования также показали, что ландшафты влияли на засоление поверхности почвы и опреснение подповерхностной почвы с тенденцией: AS земля> LT пастбища> сельхозугодья.Это несоответствие можно интерпретировать по четырем аспектам. Во-первых, исходное содержание соли в почве на землях AS было в 19,3 раза выше, чем на пастбищах LT , что, следовательно, приводило к более высокому коэффициенту накопления почвенной соли, как указано Wan et al. (2019) ⁶, которые наблюдали, что кристаллизация соли увеличивает миграцию соли во время процесса замораживания, и что миграция соли положительно коррелирует с содержанием соли. Во-вторых, пастбища LT имели большую площадь покрытия, а большее количество подстилки уменьшало количество испарения с земли и избегало накопления соли на поверхности.В-третьих, улучшенная структура почвы пастбища LT с его более крупной корневой системой и более высоким содержанием органических веществ способствовала увеличению инфильтрации и способствованию нисходящему перемещению соли из верхних слоев почвы ³⁰. Наконец, почва земли AS начала таять раньше всего из-за ее самой низкой точки замерзания, обусловленной самым высоким содержанием соли на соответствующих глубинах, что ускорило потребление почвенной воды за счет испарения. Кроме того, коэффициент засоления сельскохозяйственных угодий был слабее, чем у земель AS и пастбищ LT , что объяснялось более низким исходным содержанием соли (64.73 мг / кг), начальное содержание воды (0,11 см ³ / см ³), меньшая глубина и интенсивность промерзания сельскохозяйственных угодий ^21,25.

Почва SAR и ESP были рекомендованы в качестве чувствительных индикаторов ощелачивания почвы для оценки ощелачивания почвы на пастбищах Сонгнен ³¹. В этом исследовании циклы FT вызвали увеличение SAR и ESP в верхних слоях почвы для всех трех ландшафтов (рис.8 и таблица 5), из чего следует, что процессы FT не только способствовали засолению почвы, но и ее ощелачиванию. Как показано в Таблице 6, засоление почвы в слое мерзлого грунта показывает значительную положительную корреляцию с подщелачиванием почвы, что аналогично результатам, полученным Yu et al. (2018) ³¹. Это явление можно в основном объяснить тем фактом, что в солях, мигрирующих в сторону замороженного слоя, преобладали NaHCO ₃ и Na ₂ CO ₃ ¹³.Wang et al. (2009) ¹⁴ также сообщили, что почва FT была одной из наиболее важных причин засоления и ощелачивания почв на западе равнины Сонгнен, и дополнительно доказали, что влияние грунтовых вод нельзя игнорировать. Подземные воды в районе исследования представлены слабоминерализованной водой типа NaHCO ₃, где содержание Na ⁺, CO ₃ ^2- и HCO ₃ ^– может достигать 853,55 мг / л, соленость достигает 1.21 г / л, а SAR может достигать 88,65. Соответственно, миграция грунтовых вод вверх из-за промерзания почвы вызвала как засоление, так и ощелачивание, что ускорило деградацию почвы ¹³. Напротив, в некоторых исследованиях сообщалось, что циклы FT не оказали значительного воздействия на почву CEC или обменный Ca ²⁺ и Mg ²⁺, но значительно снизили обменный K ⁺ ³², что указывает на то, что FT цикла, возможно, могут снизить ощелачивание почвы, что отличалось от наших результатов.Причина этой разницы не ясна, так как она является совокупным результатом различных факторов, таких как типы почвы, типы растительности, микробная активность, уровень земли и так далее. Условия эксперимента в этом исследовании отличались от условий Хинмана (1970) ³², в которых почвы подвергались фумигации и стерилизации без замены грунтовых вод и растительности. Кроме того, влияние почвы FT на подщелачивание почвы варьировалось в зависимости от типа почвы и глубины почвы. В этом исследовании вызванное FT подщелачивание почвы на землях AS было более выраженным, чем на сельскохозяйственных угодьях и пастбищах LT (Таблица 4).Это может быть комплексным следствием землепользования, уровней грунтовых вод, топографии, почвенно-антропогенной деятельности и так далее.

Гипотетический механизм влияния замораживания-оттаивания на засоленность и щелочность почвы

Процесс FT вызвал изменения в профилированном распределении воды и соли в почве ¹², но внутренний механизм все еще оставался на стадии изучения. Во время замерзания градиенты потенциального напора между замороженными и незамерзшими зонами, создаваемые градиентом температуры, создавали определенную движущую силу за восходящим потоком воды к верхним зонам ^3,25.Соль, использующая воду в качестве носителя, также поднималась к верхнему слою и, наконец, обогащалась замороженным слоем, что, таким образом, увеличивало соленость. Обогащенные соли в мерзлом слое были вызваны интенсивным испарением с поверхности, чтобы продвинуться к поверхности почвы, а затем накапливаться, что характеризовалось как «извержения» весной. Таким образом, интенсивность замерзания зимой и интенсивность поверхностного испарения весной определили степень засоления-щелочности поверхности почвы.

Более того, было достаточно доказательств того, что миграция почвенной соли была связана с землепользованием и растительностью. Коллоидные частицы почвы были наиболее широко рассредоточены на суше AS из-за самого высокого содержания Na ⁺, а наиболее диспергированные мелкие глинистые частицы перемещались вниз через недра, чтобы действовать как плотный водный барьер. Кроме того, плохая структура почвы на участке AS непосредственно замедлила скорость миграции почвенной воды и солей в незамерзшем слое и восходящую миграцию грунтовых вод к мерзлому слою.Относительно превосходная структура почвы на пастбищах LT способствовала удалению воды и солей из почвы. Кроме того, различные типы растительности по-разному улучшили физические, химические и биологические свойства почвы ^31,33, и эти дифференциальные реакции могут способствовать ответу на действия FT . Покрытие растительностью и размер их корневой сети влияли на суммарное испарение и просачивание воды в почву, что, следовательно, в дальнейшем влияло на восходящую миграцию воды и солей во время FT .Было обнаружено, что растительность кукурузы оказывает большее влияние, чем травянистая растительность, на восстановление засоленных натриевых почв в исследуемой области, и обе они обладают лучшими физическими свойствами почвы по сравнению с землей без растительности AS ²⁸. Таким образом, процессы FT , связанные с различными ландшафтами и растительным покровом, контролировали перемещение воды и солей в почве зимой и весной, которые в основном были ответственны за колебания засоленности и щелочности почвы в исследуемой области.

Frost Line в Мичигане – Как обсудить

Frost Line в Мичигане,

Насколько глубока линия мороза на юго-востоке Мичигана?

Глубина линии замерзания на большей части территории Мичигана составляет 42 дюйма. Места с источниками тепла или асфальтом поблизости обычно остаются более теплыми и не замерзают так сильно. При строительстве учитывается глубина промерзания, так как фундаменты и фундаменты часто необходимо заглублять на минимальную глубину, чтобы избежать повреждений.

Между прочим, насколько глубока линия мороза в Канзасе?

Климатические и географические критерии проектирования

Снеговая нагрузка на землю 20 фунтов / кв. Дюйм Индекс воздушной заморозки

Морозильная линия	34
Расчетная температура зимой	4 градуса по Фаренгейту
Требования к основанию ледяного барьера:	№
1000

Вы также знаете, какая гелевая линия подходит для моей области? В то время как средняя глубина промерзания для нашего региона составляет от 15 до 20 дюймов, зарегистрированная глубина промерзания колеблется от 36 до 48 дюймов.Таким образом, линия промерзания – это безопасное расстояние ниже поверхности почвы, где почва и все, что в ней находится, не подвержены отрицательным температурам. ### Вы хоть знаете, насколько глубока линия мороза в Южной Дакоте? Максимальная глубина линии замерзания составляет 100 дюймов у оконечности Миннесоты, Северной Дакоты и Аляски, ноль дюймов во Флориде, южной Аризоне и южной Калифорнии. ### Насколько глубоки должны быть водопроводные трубы в Мичигане? Шланги для водяных серверов должны быть установлены на глубину не менее 305 мм и не менее 152 мм ниже линии замерзания.

Насколько глубоко вы должны копать нижний колонтитул?

Глубина: Стопа должна выступать минимум на 12 дюймов ниже ранее неповрежденной земли. Почва также должна выступать минимум на 30 см ниже линии промерзания (глубина, на которой почва промерзает зимой) или быть незамерзающей. Ширина: ступня должна быть не менее 12 дюймов в ширину.

Насколько далеко простирается линия мороза?

Согласно публикации Федерального управления шоссейных дорог номер FHWAHRT08057, максимальная глубина промерзания в соседних Соединенных Штатах составляет от нуля до 2.4 метра. Ниже этой глубины температура меняется, но всегда выше 0 ° C (32 ° F).

Как копать в мерзлой земле?

Прокипятите на плите несколько литров воды и сразу вылейте на дно горячую жидкость. Повторите несколько раз в течение часа или двух, чтобы полностью пропитать промерзшую почву теплой водой. Он тает сквозь слой льда и облегчает удаление грязи.

Что такое линия мороза?

Линия промерзания – это просто самая низкая точка на земле, где замерзают грунтовые воды.Это также известно как глубина замерзания. Когда вода переходит из жидкой в твердую, она расширяется на 9% по объему. Из-за этого обморожение может повредить ступню и фундамент.

При какой температуре происходит замерзание?

Насколько глубока линия мороза в Миссури?

В центральной части штата Миссури линия замерзания составляет от 30 до 36 дюймов.

Как рассчитывается лимит заморозков?

Расчет глубины промерзания

Есть ли во Флориде линия замораживания?

Кодекс округа Санта-Крус гласит, что глубина линии замерзания = 12 … Согласно опросу с 1979 по 1999 год, 249 человек во Флориде умерли от … Обморожения: замерзание происходит, когда температура поверхности опускается до нуля (32 ° F ).Бостон, Массачусетс, 24-е, Майами, Флорида, 79-е.

Должен ли столб забора быть ниже линии промерзания?

Вставки должны располагаться ниже линии замерзания во избежание подъема. Для стандартных частных ограждений отверстия должны быть не менее 36 дюймов в глубину или половину высоты забора, в зависимости от того, что больше, плюс 6 дюймов для гравия. Ширина отверстия должна быть в три раза больше ширины столба, то есть 12 дюймов для столба 4 x 4 дюйма.

Насколько глубоким должен быть столб для забора?

Как быстро замерзает земля?

Сезонный мерзлый грунт зимой промерзает, а летом оттаивает.Более половины земель в Северном полушарии имеют сезонные почвы. Вечная мерзлота – это тип мерзлого грунта, температура которого не ниже 0 ° C (32 ° по Фаренгейту) не менее двух лет.

Насколько глубоким должен быть нижний колонтитул для блочной стены?

Обычно семирядная фундаментная стена с одним блоком имеет ширину 24 дюйма и глубину 12 дюймов и должна быть на 30 дюймов ниже поверхности земли. Не забудьте построить плоское основание, на котором будет размещаться бетонный блок.

Насколько толстым должен быть грунт?

Толщина основания стены.

Что такое Frostfoot?

Когда копаешь ногами, копай ниже линии промерзания. Это глубина, на которой должна промерзать почвенная влага. Когда ступня находится ниже линии замерзания, земля действует как барьер, изолирующий землю под ступней от мороза зимой.

Что такое линия Огайо Фроста?

Что такое линия мороза в Северном Мичигане?

Насколько сильны морозы здесь, в Северном Мичигане?

Глубина промерзания для этой области и большей части Мичигана составляет 42.Подножки должны иметь глубину не менее 42 градусов. Измеряется от поверхности до подошвы стопы.

Какой глубины должны быть водопроводные трубы?

Frost Line в Мичигане

Глубина промерзания

Глубина промерзания описывает, насколько глубоко иней проник в подпочву. Глубина промерзания указывает максимальное значение, наблюдаемое в регионе.

Температура почвы у поверхности в основном определяется температурой воздуха и климатическими факторами.Поэтому в Европе вполне естественно, что зимой в почве возникают температуры ниже точки замерзания. Вечная мерзлота может возникать в регионах с морозными месяцами.

В связи с глубиной промерзания различают две различные причины повреждения от мороза:

Высота из-за мороза (увеличение объема почвы)
Проседание из-за таяния льда в земле

Сельское и лесное хозяйство

Вода между отдельными частицами почвы замерзает и превращается в лед.Этот процесс увеличивает объем воды в порах почвы прибл. От 9 до 11 процентов. Поскольку почва имеет объем пор от 25 до 35% в зависимости от типа почвы, влияние изменения объема почвы следует оценивать от 2 до 4%. После нескольких заморозков с разной глубиной промерзания пахотная почва начинает промерзать. Глубина заморозков также влияет на семена, хранящиеся в земле, на стратификацию и яровизацию.

Если в течение длительного периода времени будет промерзать грунт глубиной до нескольких сантиметров, у озимых культур оторвутся корни по мере того, как слой промерзшей крошки поднимается и опускается.При большой глубине заморозков существует опасность замерзания сухости. Как низкая, так и большая глубина заморозков может привести к перезимовке сельскохозяйственных культур.

Глубина промерзания указывает максимальную вертикальную глубину промерзания грунта и промерзания грунта в течение длительных периодов заморозков.

Эта глубина зависит от температуры воздуха над землей, солнечной радиации и альбедо земли, снежного покрова и, в частности, от теплопроводности самой земли, которая сильно варьируется в зависимости от компонентов, пористости и содержание воды .

Глубина промерзания, наблюдаемая в течение длительного периода времени, имеет решающее значение для выбора культур и морозостойких культур. В регионах с большой глубиной промерзания растения отбирают по известной морозостойкости. Особый случай с точки зрения возделывания растений представляет вечномерзлый грунт, так как летом он оттаивает только поверхность местности, а глубина промерзания сохраняется.

Строительство дорог

В строительстве, особенно в дорожном строительстве, системы должны содержать водопроницаемый слой защиты от замерзания из гравия, через который вода, содержащаяся в почве, может стекать.Замерзшая вода приводит к образованию линз льда и, как следствие, образованию выбоин.

Эмпирические значения линии промерзания в Центральной Европе для строительной отрасли составляют примерно от 120 см (пограничные камни в Австрии) до 60 см (интенсивно используемые дороги в северной Германии). По климатическим условиям Германия делится на три морозные зоны, влияющие на дорожное строительство.

В среднем в зимнее полугодие глубина промерзания, необходимая для дорожного строительства, в основном зависит от теплопроводности дорожной конструкции и окружающей почвы.{0 {,} 3}} – хороший ориентир, где FI {\ displaystyle FI} – это индекс заморозков (грубо говоря, накопленные градусы холода за рассматриваемые дни). Если взять при температуре 500 (500 ° C · день), результат будет 100 см, а с запасом прочности в конечном итоге 120 см, что является обычным для дорожного строительства.

Для менее напряженных конструкций или для полов с большей теплоемкостью это значение может быть уменьшено до ½ – метра.

Здания

Увеличение объема во время преобразования воды в лед имеет очень решающие последствия для конструкций.^[1] Увеличение объема почвы приводит к так называемым морозным поднятиям. Связные почвы особенно подвержены этим эффектам, поскольку поры очень маленькие и в основном заполнены водой.

Для строительных работ в здании важно знать, насколько глубоко мороз может проникнуть в грунт. Временное распределение температур поверхности важно для определения глубины промерзания. Для описания холодного периода используется индекс заморозков, который складывается из числа морозных дней, умноженного на среднюю температуру заморозков.В первом приближении этот индекс промерзания согласно Браун ^[2] теперь можно использовать для определения глубины промерзания. В Германии минимальная глубина для незамерзающих фундаментов регулируется DIN 1054. В этом стандарте она составляет не менее 80 см, но может быть установлена и более высокими региональными дополнительными постановлениями или метеорологическими эмпирическими значениями.

Если сооружение заложено не глубже глубины промерзания, может возникнуть промерзание, что приведет к неравномерным движениям сооружения.Эти движения почти всегда выражаются в образовании более мелких или более крупных структурных трещин.

литература

Гасснер, Густав: Вклад в физиологические характеристики летних и озимых ручных растений, в частности злаковых. Журнал Botanik , Берлин, 1918 г.
Клапп, Эрнст: Учебник по земледелию и растениеводству. 5-е издание, Берлин 1958 г.
Петр Иржи: Погода и урожайность.Бернхард Витек: Foundation. 4-е издание. Манц-Верлаг, 2002, ISBN 3-7068-1206-1.
↑ Brown, W.G .: Трудности, связанные с прогнозированием глубины замерзания или оттаивания. Canadian Geotechnique Journal, 1964; Vol. 1, 215–226.

Оптимальная глубина промерзания почвы для смягчения последствий изменения климата в сельском хозяйстве холодных регионов

Йосуке Янаи

¹ Центр сельскохозяйственных исследований Хоккайдо, НАРО, Мемуро, Хоккайдо, 082-0081, Япония

Юкиёси Ивата

^{1 ^{Центр сельскохозяйственных исследований Хоккайдо, НАРО, Мемуро, Хоккайдо, 082-0081, Япония}
Томоёси Хирота
² Центр сельскохозяйственных исследований Хоккайдо, НАРО, Саппоро, Хоккайдо 062-8555, Япония
¹ Хоккайдо Центр сельскохозяйственных исследований, НАРО, Мемуро, Хоккайдо, 082-0081, Япония
² Центр сельскохозяйственных исследований Хоккайдо, НАРО, Саппоро, Хоккайдо 062-8555, Япония
^* Нынешний адрес: Офис стратегического управления, штаб-квартира, Национальное сельское хозяйство и продовольствие Исследовательская организация (NARO), Цукуба, Ибараки 305-8517, Япония.
^† Текущий адрес: Институт сельского строительства, НАРО, Цукуба, Ибараки 305-8609, Япония.
Поступила 4 мая 2016 г .; Принято 15 февраля 2017 г.
Это произведение находится под международной лицензией Creative Commons Attribution 4.0. Изображения или другие сторонние материалы в этой статье включены в лицензию Creative Commons, если иное не указано в кредитной линии; если материал не включен в лицензию Creative Commons, пользователям потребуется получить разрешение от держателя лицензии на воспроизведение материала.Чтобы просмотреть копию этой лицензии, посетите веб-сайт http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/ Abstract
Контроль промерзания почвы на фермах использовался для выращивания картофеля-добровольцев ( Solanum tuberosum L.) , серьезная проблема с сорняками, вызванная изменением климата на севере Японии. Глубокое промерзание почвы необходимо для эффективного искоренения неубранных мелких клубней картофеля; однако этот процесс может замедлить оттаивание почвы и увеличить ее увлажнение весной, тем самым задерживая начало сельскохозяйственной деятельности и увеличивая выбросы закиси азота из почвы.Напротив, развитие поверхностного промерзания почвы способствует перезимовке неубранных клубней картофеля и вымыванию нитратов с поверхности почвы из-за периодической инфильтрации талой воды. В этом исследовании мы синтезировали эксперименты по манипулированию снежным покровом на фермах, чтобы определить оптимальную глубину промерзания почвы, которая может уничтожить неубранные клубни картофеля, не влияя на начало сельскохозяйственной деятельности, и при этом сводит к минимуму загрязнение почвы азотом. Оптимальная глубина промерзания почвы составила 0.28–0,33 м по годовой максимальной глубине промерзания почвы. Борьба с заморозками почвы – многообещающая практика смягчения воздействия изменения климата на сельское хозяйство в холодных регионах, которая была инициирована местными фермерами и в дальнейшем продвигается национальными и местными исследовательскими институтами.
Антропогенное изменение климата стало серьезной общественной проблемой, и знания об эффективных адаптациях к изменению климата постепенно накапливаются в государственном и частном секторах сельского хозяйства во всем мире ¹.Например, в районе Токачи, крупнейшем районе выращивания картофеля ( Solanum tuberosum L.) в Японии, глубина промерзания почвы уменьшилась с конца 1980-х годов из-за изменения климата ². Установлено, что мелкое промерзание почвы способствует перезимовке неубранных мелких клубней картофеля ³. Таким образом, картофель-добровольец стал серьезной проблемой, связанной с сорняками в системе местного севооборота и при производстве семян ³ ^{, 4}. Чтобы решить эту проблему, местные фермеры в районе Токачи начали убирать снежный покров зимой, используя сельскохозяйственную технику, такую как тракторы и бульдозеры, для повышения эффективности замораживания клубней картофеля.Однако отсутствие знаний и опыта иногда мешало контролировать глубину промерзания почвы ⁴. Впоследствии национальный исследовательский институт в сотрудничестве с некоторыми местными научно-исследовательскими институтами разработал веб-систему поддержки принятия решений, которая помогла контролировать максимальную годовую глубину промерзания почвы (D _max). Эта система включает в себя (1) визуализацию в реальном времени суточной прогнозируемой глубины промерзания почвы с использованием математической модели для определения температуры почвы на произвольной глубине под снежным покровом ⁵ и (2) службу оповещения, предлагающую рекомендуемые сроки для проведения манипуляции со снежным покровом на каждом поле.Эта система предполагала, что для борьбы с заморозками почвы D _max должен находиться в диапазоне от 0,3 до 0,4 м, чтобы гарантировать уничтожение картофеля с минимальными трудозатратами, затратами и рисками в сельском хозяйстве (см.) ³. Таким образом, контроль глубины промерзания почвы с помощью научно обоснованного метода позволил выращивать картофель-добровольцев на площади в несколько десятков гектаров на каждое фермерское домохозяйство без использования агрохимикатов или тяжелого труда летом ⁴. В настоящее время добровольное выращивание картофеля с использованием метода борьбы с заморозками почвы стало обычным явлением среди фермеров в районе Токачи и его окрестностях на востоке Хоккайдо на севере Японии.
Схема методики «борьбы с заморозками почвы на фермах» и концептуальная диаграмма, показывающая оптимальную глубину промерзания почвы для выращивания картофеля-добровольцев.
Считается, что в дополнение к добровольному выращиванию картофеля борьба с заморозками почвы оказывает множественное воздействие на сельское хозяйство в холодных регионах. ⁶. На протяжении веков считалось, что заморозки почвы оказывают неблагоприятное воздействие на сельское хозяйство, например, эрозию почвы в период таяния снега ⁷ ^{, 8} и задержки начала сельскохозяйственной деятельности из-за чрезмерного увлажнения почвы в начале весна.В последнее время возникают опасения по поводу временно больших выбросов парникового газа (закиси азота) сразу после таяния снега во время таяния почвы ⁹ ^{, 10} ^{, 11} ^{, 12}. Кроме того, известно, что талая вода немедленно проникает в почву, когда глубина промерзания почвы становится мельче ¹³ ^{, 14} ^{, 15}, что приводит к повышенному риску загрязнения воды из-за вымывания остаточных нитратов с поверхности почвы ¹⁶ ^{, 17}.Эти события, вызванные изменением климата, предполагают, что необходимо определить новую оптимальную глубину промерзания почвы, чтобы избежать негативного воздействия на местное сельское хозяйство и окружающую среду. В этом исследовании мы проанализировали результаты, полученные в ходе полевых исследований, проведенных в районе Токачи, для оценки оптимальной глубины промерзания почвы. Подавление картофеля-добровольцев рассматривалось как предполагаемый положительный эффект борьбы с заморозками почвы, в то время как меньшее соотношение инфильтрации талой воды и повышенная потеря нитратов с поверхности почвы считались отрицательными эффектами.Поскольку большая часть (52%) мировых площадей выращивания картофеля расположена между 44 ° N и 58 ° N ¹⁸, а регион Токачи расположен вокруг южной границы зоны, наши результаты могут помочь преодолеть проблему картофеля-добровольцев в этом регионе. картофелепроизводящие холодные регионы, избегая при этом негативных последствий.
Результаты
Среднее количество ростков картофеля весной ( λ ; ростки га ^-1) на участке поля (таблица S1) было смоделировано с учетом количества клубней картофеля, оставшихся после осеннего сбора урожая ( несобранных). ; клубни га ^-1) и D _max ( D _max; m) следующим образом:
Коэффициент всхожести картофеля, определяемый как изменился на 0.24 раза (= exp (-14,4 × 0,1)) на каждые 0,10 м увеличения D _max (). Действительно, коэффициенты всхожести картофеля-добровольца при D _max 0,20, 0,25, 0,30 и 0,35 м были 0,04, 0,02, 0,01 и <0,01 соответственно. Эти результаты показали, что текущая используемая глубина промерзания почвы (0,3–0,4 м) снижает коэффициент всхожести до неузнаваемого уровня (<0,01).
Параметризация соотношений между годовой максимальной глубиной промерзания почвы и ( a ) коэффициентом всхожести картофеля-добровольца, ( b ) коэффициентом инфильтрации талой воды в почву и ( c ) коэффициентом удержания нитратов на поверхности почвы. . Сплошная линия указывает прогнозируемое значение с доверительным интервалом 95%. См. Также дополнительные таблицы 1, 2 и 3.
Среднее отношение ( q ; безразмерный) инфильтрации снеготаяния ( Inf ; мм) к общему количеству талой воды ( SnowMelt ; мм) на экспериментальной участок (дополнительная таблица 2) был смоделирован с учетом D _max ( D _max; м):
Средние коэффициенты инфильтрации талой воды в почву при D _max из 0.10, 0,20, 0,30, 0,40 и 0,50 м составляли 0,95, 0,80, 0,48, 0,16 и 0,04 соответственно, что указывает на заметное снижение между 0,20 и 0,40 м от D _max (). D _max, вызывающий половину степени инфильтрации, составлял от 0,29 до 0,30 м.
Ожидается, что задержка нитратов на поверхности почвы из-за развития глубокого промерзания почвы будет иметь аналогичную зависимость от степени инфильтрации талой воды, поскольку она хорошо растворяется в воде и будет переноситься в почвенном растворе.Однако мы обнаружили совершенно иное соотношение ¹⁹ (). Среднее содержание нитратов в поверхностной (глубина 0–0,4 м) почве после таяния снега ( μ ; кг N га ⁻¹) было смоделировано с учетом D _max ( D _max; м) и содержание нитратов в поверхностном слое почвы перед снегопадом ( AutumnN ; кг N га ^-1) на экспериментальном участке (Таблица S3) следующим образом:
Коэффициент удерживания нитратов, определенный как измененный в 1,45 раза (= exp (3.7 × 0,1)) на каждые 0,10 м увеличения D _max. Действительно, средние (с доверительным интервалом 95%) коэффициенты удерживания нитратов при D _max 0,10, 0,20, 0,30, 0,40 и 0,50 м составили 0,15 (0,08–0,23), 0,22 (0,13–0,31), 0,32. (0,19–0,44), 0,47 (0,24–0,69) и 0,67 (0,26–1,09) соответственно. D _max, который вызывал половинное удержание нитратов на поверхности почвы, был оценен как 0,42 и глубже 0,32 м при рассмотрении среднего и 95% доверительного интервала соответственно.Эта высокая неопределенность коэффициента удержания нитратов в почве, вероятно, отражает большую пространственную изменчивость количества инфильтрации снеготаяния в зависимости от микрорельефа поверхности земли. Кроме того, измеренный и смоделированный коэффициент удерживания нитратов, превышающий 1,0, может свидетельствовать о наличии разряда нитратов. Можно предположить, что нитрификация происходит после таяния снега, когда при глубоком промерзании почвы легко высвобождаются разлагаемые органические вещества, такие как клеточные компоненты микробов ²⁰, потому что промерзание почвы не вызывает значительного повреждения нитрификаторов ²¹.Измеренные профили содержания нитратов в почве до снегопада и после таяния снега, а также временные ряды средней суточной температуры воздуха, толщины снежного покрова и глубины промерзания почвы показаны на дополнительном рисунке 1.
С учетом результатов параметризации манипуляций со снежным покровом В экспериментах, как показано выше, и в тех, которые были получены с учетом воздействия на сельское хозяйство / окружающую среду, оптимальный диапазон глубины промерзания почвы был предложен равным 0,28–0,33 м для D _max следующим образом (). Нижний предел оптимума D _max (0.28 м) было относительно легко определить, учитывая, что он позволяет эффективно управлять коэффициентом всхожести картофеля-добровольца на уровне 0,01 или меньше. В этом случае степень инфильтрации талой воды составляла 0,53, а степень удерживания нитратов составляла 0,42. Напротив, другой предел оптимального значения D _max (0,33 м) было трудно обоснованно определить, потому что коэффициент удерживания нитратов имел большую неопределенность в ответ на D _max. Кроме того, отсутствовали точные пороговые значения, чтобы избежать затопления талыми водами, эрозии почвы и задержки начала сельскохозяйственной деятельности в ответ на D _max.Поэтому в настоящем исследовании мы предложили, чтобы предел D _max был просто точкой пересечения, то есть 0,33 м (), что указывает на то, что D _max уравновешивает эти два фактора, чтобы избежать заметного выщелачивания нитратов. В этом случае коэффициент инфильтрации талой воды составлял 0,35, а задержка нитратов составляла 0,51. Таким образом, мы предварительно, но количественно предложили оптимальный диапазон D _max как 0,28–0,33 м, основываясь на этих соображениях, чтобы искоренить всход картофеля-добровольцев, одновременно управляя выщелачиванием нитратов и инфильтрацией талой воды.Дальнейшие последствия оптимального D _max обсуждаются в следующем разделе.
Расчет оптимальной глубины промерзания почвы (0,28–0,33 м) в зависимости от соотношения всхожести картофеля-добровольца (красный), инфильтрации талой воды (синий) и удержания нитратов на поверхности почвы (фиолетовый). Сплошные линии обозначают прогнозируемое значение с доверительным интервалом 95%.
Обсуждение
Предложенный диапазон оптимального значения D _max (0,28–0,33 м) был относительно уже и мельче, чем ранее предложенное значение (0.3–0,4 м) ³ в связи с дополнительным учетом возможных неблагоприятных последствий глубокого промерзания почвы для сельского хозяйства и окружающей среды. Более высокий коэффициент удержания нитратов за счет более глубокого промерзания почвы может быть интересной тенденцией, потому что борьба с заморозками почвы для выращивания картофеля-добровольца также может позволить уменьшить загрязнение грунтовых вод нитратами. Однако D _max с глубиной менее 0,35 м может быть предпочтительнее, чтобы не увеличивать риск временного увеличения выбросов парниковых газов (закиси азота) из почвы сразу после оттаивания почвы ⁹ ^{, 22} (дополнительный рисунок 2).Кроме того, что важно, предлагаемый диапазон D _max был определен по нашим полевым данным, которые в основном были получены на месторождениях Андисол. Поскольку Andisol характеризуется высокой проницаемостью, диапазон D _max может быть аналогичен диапазону для других полей, например, с песчаной почвой. Напротив, почвы, имеющие более низкую проницаемость, могут иметь меньшую степень инфильтрации талой воды в почву, даже если D _max значительно мельче. Меньшая степень инфильтрации талой воды в почву может обеспечить более высокий коэффициент удержания нитратов в поверхностном слое почвы.Следовательно, более глубокий предел оптимальной D _max может быть менее 0,33 м, как определено в нашем исследовании (), в случае почв, имеющих более низкую водопроницаемость. Другими словами, предлагаемый нами оптимум D _max может быть применим в качестве эталона для достижения добровольной борьбы с картофелем с минимальным неблагоприятным воздействием на борьбу с заморозками почвы для различных типов почв. Если глубина D _max составляет 0,28 м, и поля могут проникать в поверхностные воды талой воды, целевой показатель D _max должен быть изменен на основе допустимого уровня всхожести картофеля-добровольца для отдельных фермеров.Таким образом, поддержание D _max в оптимальном диапазоне может позволить адаптироваться к последствиям изменения климата и смягчить их последствия. Для расширенного применения борьбы с заморозками почвы в качестве меры смягчения последствий изменения климата необходимы дальнейшие исследования для установления взаимосвязи между сезонной динамикой выбросов парниковых газов (закиси азота) и управлением почвами ²³.
Выращивание картофеля-добровольцев с помощью метода борьбы с заморозками почвы является многообещающей стратегией адаптации к изменению климата, которая была инициирована некоторыми местными фермерами и поддержана национальными и местными научно-исследовательскими институтами, и получила широкое признание многих местных фермеров. и исследователи.Известно, что промерзание почвы в значительной степени сдерживается толстым снежным покровом, то есть D _max можно оценить с помощью индекса промерзания (сумма среднесуточных температур воздуха для дней с температурой ниже 0 ° C до тех пор, пока толщина снежного покрова не станет 0,20. м и более) ². Таким образом, наша внутрихозяйственная борьба с заморозками почвы может быть применима в регионах, где температура воздуха значительно падает (средняя температура воздуха от −12 до −5 ° C в период с декабря по февраль) и сплошной снежный покров появляется в начале зимы, когда среднее количество осадков достигает от 50 до 150 мм с декабря по январь ³.Поскольку принцип борьбы с заморозками почвы состоит в том, чтобы просто компенсировать теплоизоляционный эффект толстого снежного покрова, чтобы подвергать поверхность почвы воздействию холодного воздуха, это можно легко выполнить на большой площади в несколько десятков гектаров с использованием обычных сельскохозяйственных машин: индивидуальные местные фермеры менее трудоемким и трудоемким образом ³. То есть эффективность метода борьбы с заморозками почвы имеет определенные ограничения в зависимости от величины и скорости изменения климата ²⁴.Как упоминалось выше, если холодная зима сопровождается чрезвычайно короткими снегопадами, окружающий D _max будет больше 0,33 м; Развитие глубокого промерзания почвы будет иметь неблагоприятные последствия, потому что глубину промерзания почвы невозможно контролировать без снежного покрова. Напротив, в случае теплой зимы промерзание почвы будет ограниченным и, следовательно, будет недостаточным для борьбы с картофелем-добровольцем. Однако сценарии изменения климата для региона Токачи ²⁵ ^{, 26}, т.е.е. средняя температура воздуха зимой изменяется от текущей (-8 ° C) до конца 21-го ^{-го века} (2081–2100; -5 ° C), предполагают, что может быть достигнута D _max около 0,3 м ³ . Следовательно, оптимальный D _max, определенный в настоящем исследовании, может способствовать улучшению и предоставлению большего количества возможностей для выполнения множественных и немедленных действий по адаптации в разных регионах и в разные периоды времени на голых полях, на которых собирают картофель. В дополнение к голым полям, метод борьбы с заморозками почвы и концепция оптимального D _max могут применяться для условий перезимовки, таких как поля, засеянные озимой пшеницей ( Triticum aestivum L.) ²⁷. Кроме того, метод борьбы с заморозками почвы может использоваться для предотвращения загрязнения грунтовых вод, способствуя тому, чтобы нитраты почвы оставались в поверхностном слое ¹⁶ независимо от того, были ли поля засеяны картофелем или нет. Ученые из национальных и местных научно-исследовательских институтов должны предоставить научную основу для перспективной практики фермеров, чтобы разработать эффективные меры адаптации к изменениям климата в сельском хозяйстве, благоприятные для пользователей и окружающей среды.
Методы
Статистическое моделирование
Оптимальная глубина промерзания почвы была оценена путем повторного анализа опубликованных данных относительно коэффициента всхожести картофеля-добровольца и инфильтрации талой воды в почву; Кроме того, на ферме был проведен эксперимент по изменению снежного покрова для определения удержания нитратов на поверхности почвы из-за глубокого промерзания почвы. Для характеристики реакции на годовую максимальную глубину промерзания почвы (D _max) применялась обобщенная линейная модель (GLM) ²⁸.
Картофель-добровольец
Мы оценили опубликованные данные относительно D _max ( D _max; м), количества неубранных клубней и проросших проростков картофеля, а также результирующего коэффициента всхожести картофеля-добровольцев во время снежного покрова на ферме. манипуляционный эксперимент, проведенный на 4 объектах в районе Токачи за 2 года (2010–11, 2011–12) ⁴. Для статистического моделирования сообщенное количество оставшихся клубней картофеля после уборки урожая и появления всходов картофеля на единицу площади квадратного метра (⁻² м) было умножено на 10000, а затем округлено до ближайшего целого числа для преобразования в единицу измерения. (ha ^-1) и до целого числа (Таблица S1).Кроме того, год исследования и обработка снежного покрова на одном и том же поле рассматривались как отдельный участок исследования. Далее, поскольку клубень картофеля имеет 0, 1 или несколько проростков, т. Е. Не существует верхнего предела количества проросших проростков, мы предположили, что наблюдаемое изменение количества проростков картофеля на гектар ( Ростки ) соответствует распределению Пуассона. среднего λ (уравнение 4). Мы установили D _max в качестве объясняющей переменной, а количество несобранных клубней картофеля на гектар ( Несобранных ) в качестве смещения в линейном предикторе.Впоследствии была применена функция лог-связи (уравнение 5). Коэффициенты в ур. 5 ( β _{s 0}, β _{s 1}) были оценены с использованием функции «glm» программного пакета R ²⁹.
Инфильтрация талой воды
Мы повторно оценили опубликованные данные о взаимосвязи между D _max ( D _max; м), количеством воды, проникшей в почву, и количеством талой воды во время манипуляций со снежным покровом. эксперимент на исследовательской станции Мемуро (Центр сельскохозяйственных исследований Хоккайдо, NARO: 143 ° 05′E, 42 ° 53′N) в районе Токачи в течение более 4 лет (2005–06 годы ³⁰, 2006–07 ³⁰, 2007 –08 ³⁰ и 2008–09 ¹⁵).В этих исследованиях глубину промерзания почвы контролировали путем снятия снежного покрова в начале зимы. Суммарный суточный нисходящий поток воды на глубине почвы 0,5 м в период таяния снега был установлен равным количеству воды, проникшей в почву ( Inf ; мм). Аналогичным образом, кумулятивное уменьшение водного эквивалента снега в период таяния снега было установлено равным количеству талой воды ( SnowMelt ; мм). Эти значения немного отличались от опубликованных данных ¹⁵ ^{, 30}, потому что они были округлены до ближайшего целого числа для преобразования в целое значение для статистического моделирования (таблица S2).Кроме того, год обучения рассматривался как отдельный участок исследования. Основываясь на том факте, что количество воды, просочившейся в почву, было не больше, чем количество талой воды, т.е. данные Inf / SnowMelt находились в диапазоне от 0 до 1, мы предположили, что наблюдаемые изменения в Inf следуют биномиальному уравнению. распределение среднего q и верхнего предела SnowMelt (уравнение 6). Мы установили D _max в качестве объясняющей переменной в линейном предикторе, а затем применили функцию логит-связи (ур.7). Коэффициенты ( β _{q 0}, β _{q 1}) в уравнении. 7 были оценены с использованием функции «glm» программного пакета R ²⁹.
Удержание нитратов на поверхности почвы
Мы провели внутрихозяйственный эксперимент для оценки удержания нитратов в поверхности почвы после таяния снега на полях с различной годовой максимальной глубиной промерзания почвы ( D _max; м). Эксперимент по манипулированию снежным покровом проводился на двух экспериментальных полях исследовательской станции Мемуро.Тип почвы классифицируется как Andisols, полученный из вулканического пепла, который является основным типом почвы в районе Токачи. Содержание нитратов в почве на глубине 0–0,40 м (кг N га ^–1) до снегопада и после таяния снега было установлено на уровне Осенний N и Весенний N , соответственно (Таблица S3). Для статистического моделирования год исследования и исследуемое экспериментальное поле рассматривались как независимый участок исследования. Далее, поскольку содержание нитратов является непрерывным значением и не должно иметь отрицательных значений, мы предположили, что вариации наблюдаемого содержания нитратов в поверхностной почве после таяния снега следует гамма-распределению параметра формы s и параметра скорости r (ур. .8), которые связаны со средним значением μ с s / r и дисперсией с s / r ². Согласно определению параметра дисперсии ϕ, эти параметры связаны с дисперсией с μ ² ϕ; таким образом, s составляет 1 / ϕ, а r составляет 1 / ϕ μ . Мы устанавливаем D _max в качестве объясняющей переменной и AutumnN в качестве члена смещения в линейном предикторе.Впоследствии функция логарифмической связи была применена к линейному предсказателю (уравнение 9). Параметры в ур. 8 ( с, r ) и коэффициенты в ур. 9 (β _{N 1}, β _{N 2}) были оценены с использованием функции «glm» программного пакета R ²⁹.
Опыт на поле озимой пшеницы
В 2008 и 2009 годах озимая пшеница ( Triticum aestivum L.) выращивалась на экспериментальном поле, где было проверено влияние интенсивности обработки почвы на урожайность сельскохозяйственных культур и потоки парниковых газов в почве ⁹.Базальные азотные удобрения вносились в количестве 60 кг N га ^-1 в соответствии с местными традиционными методами ведения сельского хозяйства. В период с декабря 2008 по март 2009 года регулирование толщины снежного покрова не производилось, т.е. обработка снежного покрова не проводилась на участках традиционной обработки почвы (CT) и уменьшенной обработки почвы (RT), которые имеют ширину 8 м с востока на запад и 48 м. протяженность с севера на юг (оба были размером 384 м ²). Эти участки находились на расстоянии 13 м друг от друга с востока (RT) на запад (CT).Глубина промерзания почвы измерялась один раз в неделю или чаще с использованием метода морозильной трубы ³¹, и максимальная годовая глубина промерзания почвы (D _max) составила 0,12 м и 0,14 м на участках CT и RT, соответственно. (Таблица S3). В следующем 2009–2010 годах озимая пшеница выращивалась аналогичным образом, и эксперимент по манипулированию снежным покровом проводился поочередно для 3 участков уплотнения снежного покрова и контрольных участков; каждый опытный участок имел размер 64 м ².Уплотнение снежного покрова производилось дважды в месяц в декабре 2009 г. и январе 2010 г. трактором ²⁷; среднее значение D _max для троек составляло 0,49 м и 0,47 м на участках обработки по сравнению с 0,05 м и 0,04 м на контрольных участках CT и RT, соответственно (Таблица S3). Для оценки содержания нитратов в поверхностном слое почвы до снегопада и после таяния снега с каждого участка отбирали пробы почвы с глубины 0–0,40 м с помощью ручного шнека с интервалами 0,10 м в середине декабря и начале мая.Хорошо перемешанные образцы свежей почвы встряхивали с 2 M раствора хлорида калия в течение 60 минут для извлечения нитрата, и его концентрацию в экстракте определяли методом медно-кадмиевого восстановления с использованием системы анализа потока (QuAAtro; SEAL Analytical. Gmbh, Нордерштедт, Германия). Среднее содержание нитратов в почве (мг N кг ^-1 сухой почвы) для почвы толщиной 0,10 м было преобразовано в единицу кг N га ^-1 путем отдельного определения зависящей от слоя объемной плотности, которая составила 0.77, 0,88 и 1,23 г см ⁻³ для глубин 0–0,10, 0,10–0,30 и 0,30–0,40 м графика CT, соответственно, по сравнению с 0,76, 0,77 и 0,58 г см ⁻³ для глубины 0–0,10, 0,10–0,20 и 0,20–0,40 м графика RT соответственно.
Эксперимент на кукурузном поле
На экспериментальном поле, расположенном к востоку от участка RT, кукуруза ( Zea mays L.) выращивалась летом 2009 года в соответствии с местной традиционной практикой. После сбора урожая в конце августа, 50 кг N га ^-1 сульфата аммония было внесено с помощью разбрасывателя для улучшения разложения остатков кукурузы.Это поле (приблизительный размер 1 га) оставалось незащищенным в течение зимы и было разделено на две части для обработки (обработка снежного покрова) и контрольной (окружающий снежный покров) участка. Обработка уплотнения снежного покрова проводилась два раза в месяц в декабре 2009 г. и январе 2010 г. Среднее значение D _max на контрольной и обработанной участках составило 0,03 м и 0,42 м соответственно. Образцы керна почвы были отобраны с каждого участка с глубины 0–1,0 м с помощью шнекового двигателя в конце ноября и начале апреля для оценки содержания нитратов в поверхностном слое почвы до снегопада и после таяния снега.Образец керна разрезали в поле с интервалом 0,10 м, а часть свежих образцов почвы встряхивали с 2 M раствора хлорида калия в течение 60 мин для извлечения нитрата. Концентрация нитратов в экстракте была определена, и среднее содержание нитратов в почве (мг N кг ^-1 сухой почвы) для почвы толщиной 0,10 м было преобразовано в единицу кг N га ^-1, как описано выше. . Насыпная плотность контрольной и лечебной площадок была принята равной 0.83, 1,01, 0,95, 0,67, 0,91, 1,15, 1,12 и 1,10 г см ⁻³ для 0–0,1, 0,1–0,2, 0,2–0,4, 0,4–0,5, 0,5–0,6, 0,6–0,7, 0,7– 0,8 и 0,8–1,0 м соответственно.
Дополнительная информация
Как цитировать эту статью: Yanai, Y. et al . Оптимальная глубина промерзания почвы для смягчения последствий изменения климата в сельском хозяйстве холодных регионов. Sci. Реп. 7 , 44860; DOI: 10,1038 / srep44860 (2017).
Примечание издателя: Springer Nature сохраняет нейтралитет в отношении юрисдикционных претензий на опубликованных картах и принадлежностей организаций.
Благодарности
Работа выполнена при финансовой поддержке J.S.P.S. Номера грантов KAKENHI JP15K14831 (для T.H., Y.I. и Y.Y.), JP25292153 (для T.H. и Y.I.).
Сноски
Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих финансовых интересов.
Вклад авторов Задумал и разработал эксперимент: Y.Y. Ю.И., Т.Х. Проведены эксперименты: Ю.Ю. и Ю.И. Проанализированы данные: Ю.Ю. и Т. Составили рукопись: Ю.Ю., Ю.И. и Т.
Ссылки
IPCC.Резюме для политиков. В. Изменение климата 2014: воздействия, адаптация и уязвимость. Часть A: Глобальные и отраслевые аспекты. Вклад Рабочей группы II в Пятый доклад об оценке Межправительственной группы экспертов по изменению климата [ред.
и др.] Издательство Кембриджского университета, Кембридж, Соединенное Королевство и Нью-Йорк, Нью-Йорк, США, стр. 1–32 (2014). [Google Scholar]
Хирота Т.
и др. Уменьшение глубины промерзания почвы и ее связь с изменением климата в Токачи, Хоккайдо, Япония.J. Meteorol. Soc. Япония
84, 821–833 (2006). [Google Scholar]
Хирота Т.
и др. Борьба с заморозками почвы: Адаптация сельского хозяйства к изменчивости климата в холодном регионе Японии. Mitig. Адаптировать. Strateg. Glob. Чанг. 16. С. 791–802 (2011). [Google Scholar]
Язаки Т.
и др. Эффективное уничтожение клубней картофеля-добровольца ( Solanum tuberosum L.) с помощью борьбы с заморозками почвы с использованием агрометеорологической информации – адаптивная мера противодействия изменению климата в холодном регионе. Agric.Для. Meteorol. 182–183, 91–100 (2013). [Google Scholar]
Хирота Т., Помрой Дж. У., Грейнджер Р. Дж. И Мауле К. П.
Расширение метода восстановления силы для оценки температуры почвы на глубине и оценки мерзлых грунтов под снегом. J. Geophys. Res. Атмос. 107, 4767 (2002). [Google Scholar]
Хаяси М.
Зона холодной вадозы: гидрологическое и экологическое значение мерзлых почвенных процессов. Vadose Zo. J. 12, 2136 (2013). [Google Scholar]
Лафлен Дж. М., Лейн Л.Дж. И Фостер Г. Р.
WEPP: новое поколение технологии прогнозирования эрозии. J. Почвенные водные ресурсы.
46, 34–38 (1991). [Google Scholar]
Лин К. Х. и МакКул Д. К.
Моделирование глубины таяния снега и промерзания почвы на основе энергетического бюджета. Пер. ASABE
49, 1383–1394 (2006). [Google Scholar]
Флесса Х., Дёрш П. и Биз Ф.
Сезонные колебания потоков N ₂ O и CH ₄ в различных обрабатываемых пахотных почвах на юге Германии. J. Geophys. Res.
100, 23115–23124 (1995).[Google Scholar]
Пеннок Д., Фаррелл Р., Дежарден Р., Патти Э. и Макферсон Дж. И.
Масштабные измерения выбросов N ₂ O при таянии снега с помощью камеры. Жестяная банка. J. Почвоведение.
85, 113–125 (2001). [Google Scholar]
Янаи Ю.
и др. Накопление закиси азота и истощение запасов кислорода в сезонно мерзлых почвах на севере Японии – эксперименты по изменению снежного покрова. Soil Biol. Biochem.
43, 1779–1786 (2011). [Google Scholar]
Кога Н., Цурута Х., Савамото Т., Нисимура С. и Яги К.
N ₂ Выбросы O и поглощение CH ₄ на пахотных полях, обрабатываемых с использованием традиционных и сокращенных систем обработки почвы в северной Японии. Global Biogeochem. Циклы
18, GB40205 (2004). [Google Scholar]
Ивата Ю., Хаяси М. и Хирота Т.
Сравнение инфильтрации снеготаяния при различных условиях промерзания почвы под влиянием снежного покрова. Vadose Zo. J. 7, 79–86 (2008). [Google Scholar]
Ивата Ю., Хаяси М., Судзуки С., Хирота Т.И Хасегава С.
Влияние снежного покрова на промерзание почвы, движение воды и инфильтрацию снега: эксперимент с парным участком. Водный ресурс. Res.
46, 1–11 (2010). [Google Scholar]
Ивата Ю.
и др. Влияние дождя, температуры воздуха и снежного покрова на последующее проникновение весеннего таяния снега в тонкий слой мерзлой почвы на севере Японии. J. Hydrol.
2011. Т. 401. С. 165–176. [Google Scholar]
Ивата Ю., Язаки Т., Сузуки С. и Хирота Т.
Движение воды и нитратов на сельскохозяйственных полях с различной глубиной промерзания почвы: полевые эксперименты и численное моделирование.Анна. Glaciol.
54, 157–165 (2013). [Google Scholar]
Ватанабэ К.
и др. Инфильтрация воды в мерзлый грунт с одновременным таянием мерзлого слоя. Vadose Zo. J. 12, No. 1 (2013). [Google Scholar]
Hijmans R.J.
Глобальное распространение урожая картофеля. Являюсь. J. Pot Res. 78, 403–412 (2001). [Google Scholar]
Батль-Агилар Дж., Кук П. Г. и Харрингтон Г. А.
Сравнение гидравлических и химических методов определения гидравлической проводимости и скорости утечки в глинистых водоёмах.J. Hydrol.
532, 102–121 (2016). [Google Scholar]
Янаи Ю., Тойота К. и Окадзаки М.
Влияние последовательных циклов замораживания-оттаивания почвы на микробную биомассу почвы и потенциал разложения органических веществ в почвах. Почвоведение. Завод Нутр.
50, 821–829 (2004). [Google Scholar]
Янаи Ю., Тойота К. и Окадзаки М.
Влияние последовательных циклов замерзания-оттаивания почв на нитрификационный потенциал почв. Почвоведение. Завод Нутр.
50, 831–837 (2004). [Google Scholar]
Янаи Ю.
и другие.. Манипуляции со снежным покровом на сельскохозяйственных полях: как вариант уменьшения выбросов парниковых газов. Ecol. Res. 29. С. 535–545 (2014). [Google Scholar]
Исидзима К., Накадзава Т. и Аоки С.
Вариации концентрации закиси азота в атмосфере в северной и западной частях Тихого океана. Теллус Б
61, 408–415 (2009). [Google Scholar]
IPCC. Limate Change 2014. Обобщающий отчет. Вклад рабочих групп I, II и III в Пятый оценочный доклад Межправительственной группы экспертов по изменению климата [под редакцией Core Writing Team, Пачаури Р.К. и Мейер Л. А.] МГЭИК, Женева, Швейцария, 151 стр. (2014).
Курихара К.
и др. Проекция климатических изменений над Японией из-за глобального потепления с помощью региональной климатической модели высокого разрешения в МРТ. СОЛА, 1, 97–100 (2005) [Google Scholar]
Инацу М., Томинага Дж., Кацуяма Ю. и Хирота Т.
Изменение глубины промерзания почвы на востоке Хоккайдо согласно климатическим сценариям +2 K-world. СОЛА, 12, 153–158 (2016). [Google Scholar]
Шимода С., Язаки Т., Нишио З., Хамасаки Т. и Хирота Т.Возможна борьба с заморозками почвы за счет уплотнения снега на полях озимой пшеницы. J. Agric. Meteorol. 71, 276–281 (2015). [Google Scholar]
Кубо Т.
Введение в статистическое моделирование для анализа данных (на японском языке, оригинальное название переведено) (Iwanami Shoten, 2012).
R Основная команда. R: Язык и среда для статистических вычислений http://www.r-project.org/ (2014) (дата обращения: 01.03.2016).
Ивата Ю., Хасегава С., Судзуки С., Немото М. и Хирота Т.
Влияние глубины промерзания почвы и температуры почвы на нисходящее движение воды в почве в период таяния снега.J. Japanese Soc. Почва Phys.
117, 11–21 (на японском языке с резюме на английском языке) (2011). [Google Scholar]
Ивата Ю., Хирота Т., Сузуки Т. и Кувао К.
Сравнение глубин промерзания и оттаивания почв, измеренных с помощью морозильных трубок и другими методами. Холодный Рег. Sci. Technol.
71, 111–117 (2012). [Google Scholar]
Измерение глубины промерзания почвы в лесных экосистемах с помощью георадара
Лесная служба США
Уход за землей и служение людям
Министерство сельского хозяйства США

Измерение глубины промерзания почвы в лесных экосистемах с помощью георадара
Автор (ы): Джон Р.Butnor ; Джон Л. Кэмпбелл ; Джеймс Б. Шенли; Стэнли Зарнох
Дата: 2014
Источник: Сельскохозяйственная и лесная метеорология 192-193: 121-131
Серия публикаций: Научный журнал (JRNL)
Станция: Южная исследовательская станция
PDF: Скачать Публикация (1,3 МБ)
Описание Глубина промерзания почвы в лесных экосистемах может быть разной и во многом зависит от температуры воздуха в начале зимы, а также от количества и времени выпадения снега.Тщательной оценке экологических реакций на сезонно мерзлые почвы препятствует наша неспособность адекватно охарактеризовать частоту, глубину, продолжительность и интенсивность заморозков почвы. Мы оценили использование георадара для неразрушающего определения наледи почв в полевых условиях в трех лесных экосистемах. Глубину промерзания почвы периодически контролировали с помощью антенны 900 МГц в Южном Берлингтоне, штат Вермонт (SB), Уотерсайд Слиперс-Ривер, Северный Данвилл, Вермонт (SR) и в экспериментальном лесу Хаббард-Брук, Нью-Гэмпшир (HBEF) зимой 2011–2012 гг. На участках с снег и очищенный от снега.Оценки на основе георадара сравнивались с данными термисторов и морозильных трубок, которые оценивают глубину промерзания почвы с помощью раствора, обозначающего цвет. В отсутствие снега изморозь первоначально обнаруживалась на глубине 8–10 см. Сухой снег глубиной до 35 см, улучшенное обнаружение приповерхностного наледи, увеличивая минимальную глубину обнаружения наледи до 4–5 см. Наиболее благоприятными условиями на поверхности для георадиолокационного обнаружения были голая почва или неглубокий сухой снег, где иней проник на минимальную обнаруживаемую глубину. К неблагоприятным условиям относились: стоячая вода на мерзлой почве, мокрый снег, талые почвы и глубокий снежный покров.И SB, и SR подходили для обнаружения заморозков большую часть зимы, в то время как HBEF – нет. Корни деревьев определялись как точечные отражения и легко отличались от непрерывных отражений от мороза. Смещение измерений глубины промерзания с помощью георадара относительно термисторов зависело от места и составляло в среднем 0,1 см на SB и 1,1 см на SR, и не отличалось значительно от нуля. При разделении снегоуборочной обработкой на СР на очищенных от снега участках происходило завышение глубины промерзания почвы (5,5 см) и занижение (1.5 см) на участках со снегом. Несмотря на некоторые ограничения, связанные с пригодностью площадки и поверхности, георадар может быть полезен для добавления пространственного компонента к предварительно установленным сетям мониторинга заморозков почвы.
Примечания к публикации Вы можете отправить электронное письмо по адресу [email protected], чтобы запросить бумажную копию этой публикации.
(Пожалуйста, укажите точно, , какую публикацию вы запрашиваете, и свой почтовый адрес.)
Мы рекомендуем вам также распечатать эту страницу и прикрепить ее к распечатке статьи, чтобы сохранить полную информацию о цитировании.
Эта статья была написана и подготовлена государственными служащими США в официальное время и поэтому находится в открытом доступе.
Цитирование Butnor, John R .; Кэмпбелл, Джон Л .; Шенли, Джеймс Б.; Зарнох, Стэнли. 2014. Измерение глубины промерзания почвы в лесных экосистемах георадаром. Сельскохозяйственная и лесная метеорология 192-193: 121-131.
Процитировано
Ключевые слова Георадар, Лес, Мерзлый грунт, Неразрушающий, Мороз почвы
Связанный поиск
XML: Просмотр XML
Показать больше
Показать меньше
https: // www.fs.usda.gov/treesearch/pubs/45710
НАСКОЛЬКО ГЛУБОКО ДОЛЖНО ВЫКЛЮЧАТЬ СВОИ НОГИ?
Вопрос: Я строю отдельную площадку на заднем дворе и хочу залить бетонные опоры для столбов, на которых будут стоять. Насколько глубоко мне нужно копать, чтобы начать заливку? –Кевин Х., Гринвилл, Южная Каролина
Ответ: Эй, Кевин, это во многом зависит от того, где вы живете, потому что наиболее важным фактором является «линия заморозков».”
В умеренном и холодном климате изморозь проникает в землю, когда температура воздуха опускается ниже нуля. В местах, где зимы очень холодные (и продолжительные), иней проникает еще глубже под поверхность земли.
Это становится проблемой для строителей, потому что мороз может «вздыбить» конструкции, которые мы строим. Когда карманы влаги в земле начинают замерзать, они создают в почве вздутия в форме линз. Эти вздутия становятся еще больше, поскольку незамерзшая влага под ними попадает в более прохладные карманы.
ПОСМОТРЕТЬ НАШИ КОНСУЛЬТАЦИОННЫЕ УСЛУГИ ДЛЯ ДОМАШНЕГО КЛАССА!

Все основные конструкции, будь то дома, настилы или дороги, построены на залитых «опорах» – по сути, бетонных опорах, которые придают фундаментам и столбам что-то прочное и устойчивое, на котором можно сидеть.
Если мороз поднимет эти опоры, то целые части вышеупомянутой конструкции будут выброшены из строя. (Здесь есть хорошая статья о проседании при морозном пучении и .)
Следовательно, необходимо установить опору на ниже линии мороза вашего конкретного региона – глубины, на которой мороз больше не может проникнуть.
Здесь, в теплой Северной Каролине, зимы у нас довольно короткие – наша морозная линия на 12 дюймов ниже. В холодных местах, таких как Бостон или Милуоки, линия замерзания может достигать 48 дюймов!
Итак, в NC 12 ″ – технически безопасная глубина основания основания. Но вы действительно не ошибетесь, закопав на несколько дюймов глубже.Кроме того, есть и другие факторы, связанные с плотностью почвы, поэтому лучше всего взглянуть на некоторый язык кода по этому вопросу.
Вот ссылка на требования Международного совета по кодексу.
Aaaand, ссылка на ConcreteNetwork, в которой все это изложено в более человеческих терминах. Вы также можете обратиться в местный отдел строительных услуг, чтобы узнать требования к морозостойкости для вашего конкретного региона.
Есть также важные соображения относительно формы отверстий для ног.
Инспекторы будут настаивать на «квадратных стенах», то есть на фундаментных стенах, которые должны быть действительно вертикальными, а не сужающимися внизу. Это потому, что мороз может также захватить край вашей опоры и вздернуть ее. Для хорошей иллюстрации того, как именно это происходит, посмотрите видео ниже.
<div id="respond" class="comment-respond"><h3 id="reply-title" class="comment-reply-title">Добавить комментарий <small><a rel="nofollow" id="cancel-comment-reply-link" href="/raznoe-2/glubina-promerzaniya-grunta-sp-normativnaya-glubina-promerzaniya-grunta-raschet-sezonnogo-promerzaniya-grunta-po-snipu.html#respond" style="display:none;">Отменить ответ</a></small></h3><form action="https://sargorstroy.ru/wp-comments-post.php" method="post" id="commentform" class="comment-form" novalidate><p class="comment-notes"><span id="email-notes">Ваш адрес email не будет опубликован.</span> <span class="required-field-message">Обязательные поля помечены <span class="required">*</span></span></p><p class="comment-form-comment"><label for="comment">Комментарий <span class="required">*</span></label><textarea id="comment" name="comment" cols="45" rows="8" maxlength="65525" required></textarea></p><p class="comment-form-author"><label for="author">Имя <span class="required">*</span></label> <input id="author" name="author" type="text" value="" size="30" maxlength="245" autocomplete="name" required /></p><p class="comment-form-email"><label for="email">Email <span class="required">*</span></label> <input id="email" name="email" type="email" value="" size="30" maxlength="100" aria-describedby="email-notes" autocomplete="email" required /></p><p class="comment-form-url"><label for="url">Сайт</label> <input id="url" name="url" type="url" value="" size="30" maxlength="200" autocomplete="url" /></p><p class="form-submit"><input name="submit" type="submit" id="submit" class="submit" value="Отправить комментарий" /> <input type='hidden' name='comment_post_ID' value='23700' id='comment_post_ID' /> <input type='hidden' name='comment_parent' id='comment_parent' value='0' /></p></form></div></div><nav class="navigation post-navigation" aria-label="Записи"><h2 class="screen-reader-text">Навигация по записям</h2><div class="nav-links"><div class="nav-previous"><a href="https://sargorstroy.ru/fasad/fasad-doma-pod-derevo-fasadnye-paneli-pod-derevo-dlya-naruzhnoj-otdelki-doma-vidy-i-xarakteristiki-oblicovok.html" rel="prev"><span class="meta-nav" aria-hidden="true">Назад</span> <span class="screen-reader-text">Предыдущая запись:</span> <span class="post-title">Фасад дома под дерево: Фасадные панели под дерево для наружной отделки дома: виды и характеристики облицовок</span></a></div><div class="nav-next"><a href="https://sargorstroy.ru/raznoe-2/kak-sdelat-amerikanki-kak-sdelat-amerikanki-cherez-rele-avtotop.html" rel="next"><span class="meta-nav" aria-hidden="true">Вперёд</span> <span class="screen-reader-text">Следующая запись:</span> <span class="post-title">Как сделать американки: Как сделать американки через реле – АвтоТоп</span></a></div></div></nav></main></div><aside id="secondary" class="widget-area"><aside id="nav_menu-2" class="widget widget_nav_menu"><h2 class="widget-title">Рубрики</h2></aside></aside></div></div><footer id="colophon" class="site-footer"><div class="site-info"><div class="wrap"><div class="copyright-wrap clearfix"><div class="copyright"> <span>© 2019 САРГОРСТРОЙ</span> | <span class="footer_phone"> (8452) 63-29-08, 63-12-28 </span> | <a href="/sitemap.xml" class="c_sitemap">Карта сайта</a></div></div><div style="clear:both;"></div></div></div> <a class="go-to-top"> <span class="icon-bg"></span> <span class="back-to-top-text">Top</span> <i class="fa fa-angle-up back-to-top-icon"></i> </a><div class="page-overlay"></div></footer></div></div> <noscript><style>.lazyload{display:none}</style></noscript><script data-noptimize="1">window.lazySizesConfig=window.lazySizesConfig||{};window.lazySizesConfig.loadMode=1;</script><script async data-noptimize="1" src='https://sargorstroy.ru/wp-content/plugins/autoptimize/classes/external/js/lazysizes.min.js'></script> 
<style>iframe,object{width:100%;height:480px}img{max-width:100%}</style><script>new Image().src="//counter.yadro.ru/hit?r"+escape(document.referrer)+((typeof(screen)=="undefined")?"":";s"+screen.width+"*"+screen.height+"*"+(screen.colorDepth?screen.colorDepth:screen.pixelDepth))+";u"+escape(document.URL)+";h"+escape(document.title.substring(0,150))+";"+Math.random();</script>
 <script defer src="https://sargorstroy.ru/wp-content/cache/autoptimize/js/autoptimize_f43c8d4a6b98164be89de56aa1cfd017.js"></script></body></html><script src="/cdn-cgi/scripts/7d0fa10a/cloudflare-static/rocket-loader.min.js" data-cf-settings="eaed28d2fe819021adc61452-|49" defer></script><script data-cfasync="false" src="/cdn-cgi/scripts/5c5dd728/cloudflare-static/email-decode.min.js"></script>}