Расчетная глубина промерзания: Docs.cntd.ru, все Кодексы РФ, СП, ГОСТ, Снип, Санпин, регламенты, указы, законы

Нормативные глубины промерзания. Таблица — глубина промерзания.

Глубина промерзания грунта, промерзания грунта нормативная, реальная, фактическая, расчётная, грунт под фундамент дома, нормативные глубины СНиП, типов грунтов, нормативы, неравномерность, уменьшить глубину сезонного промерзания, рассчитать, расчёт глубин, почва, земля, в разных регионах, областях, городах.

На грунт значительно влияет уровень подземных вод. Глубина промерзания должна быть меньше глубины залегания грунтовых вод, но когда показатель глубины промерзания превышает показатель глубины залегания грунтовых, происходит их промерзание из за чего и происходит вспучивание грунта

Говоря простым языком, каждую зиму вода в грунте замерзает, превращается в лёд и расширяется, а значит увеличивает первоначальный объём грунта, что может негативно сказаться на фундаменте и на возведённом на нём доме это и называется пучение грунта. Увеличенный в объёме грунт может воздействовать на фундамент с большой силой, порой в десятки тонн.

То есть промерзания грунта вызывает его пучение и тем самым негативно влияет на фундамент дома,а значит и на эксплуатацию дома для того чтобы этого избежать нужно его закладывать на глубину ниже глубины промерзания.

Глубина промерзания грунта зависит от двух главных факторов:
1.от типа грунта
2.от климатических условий, а именно от среднегодовых температур ( чем ниже температура, тем больше глубина промерзания грунта)

Нормативные глубины промерзания СНиП (таблица) в см. разных городов и типов грунта

Глубину промерзания грунта также можно разделить на фактическую и реальную глубину промерзания
Фактические или реальная глубина промерзания грунта может отличатся от нормативных, так нормативы составлены для самых худших вариантов, то есть без снежного покрова
Снег и лед – хорошие теплоизоляторы, то есть снежного покрова уменьшает глубину промерзания.

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.

Расчет глубины промерзания грунта по СНиП

Согласно п.2.124 (2.27) пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) она рассчитывается очень просто – h=√М*k. То есть квадратный корень из суммы абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур за зиму в конкретно взятом районе, умноженный на коэффициент, равный:

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

Пример расчета глубины промерзания

Согласно таблицы 5.1 СНиП 23-01-99* (СП 131.13330.2012) для Вологды таблица среднемесячных температур за год выглядит так:

Январь -11,6; Февраль -10,7 Март -5,4 Апрель 2,4 Май 10,0 Июнь 15,0 Июль 17,2 Август 15,3 Сентябрь 9,4 Октябрь 3,2 Ноябрь -2,9 Декабрь -7,9

Применяя формулу h=√М*k, суммируем все абсолютные значения месяцев с отрицательными температурами и получаем число «М» равное 38,5. Извлекаем квадратный корень из этого числа и получаем 6,20. Далее умножаем 6,20 на коэффициент k=0,23 (для суглинков и глин) и в итоге имеем1,43.

h=√38,5 * 0,23 => h=1.43

То есть нормативная глубина промерзания грунта по СНиП в Вологде, в условиях суглинков и глин, составляет 1 метр 43 сантиметра. Соответственно, например для песков крупных, она составит 6,20*0,3=1,86 м.
Дело в том, что этот коэффициент возрастает по причине укрупнения частиц грунта – ведь чем они крупнее, тем больше расстояние между ними и тем глубже промерзает грунт в итоге. А для глинистых грунтов это еще влияет на их пучинистость. Чем больше воды накапливается между частицами, тем выше морозное пучение таких грунтов, ведь вода расширяется при замерзании.

Пример расчета г.Санкт-Петербург

Январь -7 ,8 ; Февраль- 7 ,8 ; Март — 3 ,9 ; ноябрь — 0 ,3 ; декабрь — 5 ,0

h = √24,8*0,23= 4,98*0,23=1,14 м; для супесей и суглинков
h = 4,98*0,28 ≈ 1,4 м ; для супесей и мелких песков
h = 4,98*0,3 ≈ 1,5 м для крупных и средних песков.
В жилом отапливаемом здании глубина промерзания грунта (hж) будет меньше, с учетом поправочного коэффициента. (hж=h*k)

Расчет глубины промерзания | Конструктив

Расчет глубины промерзания грунта выполняется согласно предписаниям СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» Старая версия документа представляла карту промерзания грунта всей территории СССР. На сегодняшний день эти данные считаются устаревшими, поэтому внедрена система расчета.

Важно понимать, что расчет глубины промерзания грунта выполняется для правильной установки фундамента и всех коммуникаций, связанных с водой.

Расчет глубины промерзания грунта по СНиП

Основной пункт строительных норм и правил указывает на то, что глубина промерзания грунта, при проектировании, принимается на базе данных о наблюдении (на протяжении последних 10 лет) за открытой, освобожденной от снега небольшой территорией.

Эта информация собирает метеослужба. Важным условием наблюдаемой площадки, является прохождения грунтовых вод ниже отметки промерзания грунта. Практически, подробно о местности и всех проведенных исследованиях можно узнать у местной геологической службы. Они контактируют с метеослужбой и регулярно получают необходимые данные.

Если такая информация отсутствует, можно применять расчет глубины промерзания, но только для местностей, где прогнозируемое промерзание не больше 2,5 метров.

Для выполнения расчета необходимо использовать формулы:

d_fn – нормативная глубина промерзания грунта.

d_f – расчетная глубина промерзания грунта.

M_t – коэффициент без установленной единицы измерения, который являет собой сумму отрицательных температур, определяемый по СНиП 2.01.1-82 «Строительная климатология». Значение отрицательных температур берется среднемесячное и суммируется модульно. Открываем СНиП, ищем необходимую нам местность, выписываем три цифры минусовой температуры и складываем их, не учитывая знак минус.

d₀ – этот параметр принимается, согласно виду грунта:

• 0,23 м. для суглинков и глин;
• 0,28 м. для супесей, песков и мелких пылеватых грунтов;
• 0,30 м. для крупных и средней крупности песков;
• 0,34 м. для крупнообломочных грунтов.

k_h – коэффициент, значение которого зависит от теплового режима проектируемого здания. Если здание неотапливаемое, принимают значение 1,1, а при эксплуатационном постоянном отоплении значение коэффициента выбирают по таблице 1, которая указана в СНиП 2.02.01-83, который можно скачать в конце статьи, при этом необходимо внимательно учесть примечания к таблице.

Расчет глубины промерзания грунта без СНиП

Расчет глубины промерзания грунта необходим для выполнения правильной посадки фундамента и определения отметки его подошвы. В реальности, при строительстве небольших коттеджей, мало кто выдерживает рекомендации, которые регламентирует СНиП.

При этом, решения опираются на существующие здания, которые уже построены с нарушением рекомендаций и стоят, не падают до сих пор. Следует понимать, что документ разрешает размещать фундамент в зоне промерзания грунта, но с обеспечением соответствующих мероприятий.

Во-первых, необходимо выполнить геологические изыскания в зоне строительства по нескольким углам пятна здания. Если нет возможности привлечь специальную службу, надо выполнить бурение обычным ручным буром на глубину до двух метров.

Важно убедиться, что под фундаментами, которые размещаются в грунте, который промерзает, нет глинистых участков. Дело в том, что пески не имеют свойства сберегать в себе воду и потому, они не вспучиваются при замерзании. Глина же, при замерзании увеличивается в объеме и осуществляет значительное давление, что приводит к неравномерному крену фундамента.

В случае обнаружения таких грунтов необходимо либо провести заглубление фундамента ниже точки промерзания, либо сделать выемку таких грунтов и обеспечить песочный карман, который будет служить основанием.

Подводным камнем надо считать вероятность размещения глинистых грунтов под небольшим слоем песчаных. В таких случаях часто бывает, что дойдя до отметки низа фундамента, люди видят хорошие грунты и спокойно размещают на нем свои конструкции, без дальнейшего исследования грунта.

А по факту, если дальше будут находиться глинистые грунты в зоне промерзания, то зимой произойдет вспучивание и непрогнозируемая деформация.

Скачать СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»

Скачать ДБН В.2.1-10-2009 «ОСНОВИ ТА ФУНДАМЕНТИ СПОРУД. Основні положення проектування»

Добавить комментарий

Севзапэнергострой. ООО СЗЭС Проектирование и строительство от ТП до ПС 220кВ.

СевЗапЭнергоСтрой – многопрофильная и динамично развивающаяся компания, предоставляющая широкий спектр специализированных услуг для крупнейших компаний энергетической отрасли на всей территории России.

С момента своего образования компания была ориентирована на разработку и внедрение инновационных решений с использованием передового оборудования и современных комплектующих материалов, что позволяло нашим клиентам повысить эффективность использования электроэнергии и уменьшить капитальные затраты на строительство, реконструкцию и последующую эксплуатацию энергоустановок.

На сегодняшний день СевЗапЭнергоСтрой предоставляет полный комплекс работ и услуг по проектированию и строительству энергетических объектов «под ключ» в широком классе напряжения от 0,4 кВ до 110 кВ.

При проектировании энергетических установок мы активно используем автоматическую систему дистанционного учета энергоресурсов и автоматизации энергоменеджмента (АСДУЭ и АЭ), которая является нашей уникальной разработкой и позволяет существенно снизить себестоимость продукции путем комбинированного контроля потребления всех используемых энергоресурсов.

Еще одним направлением деятельности компании является выполнение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (НИОКР) в рамках реализации «Государственной программы Российской Федерации «Энергосбережение и повышение энергетической эффективности на период до 2020 года».

В настоящее время по заказу ФГБУ «РЭА» Минэнерго России мы успешно завершили работы по разработке и реализации пилотных типовых проектов в области энергосбережения и повышения энергоэффективности на ряде предприятий металлургической, химической, целлюлозно-бумажной и легкой промышленности.

Среди профильных услуг компании также можно выделить проведение любых видов энергоаудитов и энергетических обследований – согласно потребностям клиентов, а также территориальным и федеральным программам. Результатом проекта является заверенная профессионалами оценка эффективности использования энергетических ресурсов и разработка рекомендаций по снижению затрат на энергообеспечение.

Накопив обширный опыт работы в строительной сфере, компания СевЗапЭнергоСтрой предлагает свои услуги в качестве генерального подрядчика при строительстве объектов транспортной, жилой и коммерческой инфраструктуры. В данных проектах Компания принимает на себя все риски по договору генподряда и несет полную ответственность за сроки и качество выполнения работ непосредственно перед Заказчиком.

На протяжении всей своей истории компания уделяла большое внимание вопросам безопасности сотрудников. Большинство проектов компании требовало изучения, внедрения и неукоснительного исполнения действующих нормативов по обеспечению промышленной безопасности. Исходя из потребностей рынка и накопленных знаний, было решено создать отдел по предоставлению консультационных услуг в области построения системы безопасности труда.

На текущий момент эксперты компании предлагают продуманный и проверенный на практике комплекс мер, позволяющий нашим клиентам создать полноценную систему предупреждения и снижения количества несчастных случаев на базе лучших отраслевых практик, международных стандартов и норм действующего законодательства. Успешность применяемых методик обеспечивается высоким профессиональным уровнем привлекаемых консультантов и подтверждается значительным снижением рисков безопасности труда при выполнении любых видов работ.

Уважаемые жители Ставропольского края!

Чтобы избежать замерзания системы водоснабжения вашего дома, необходимо утеплить водопроводные колодцы, наружные водопроводные трубы (вводы в жилые дома) и дворовые водоразборные колонки.

Опыт предыдущих зимних сезонов показывает, что абоненты зачастую пренебрегают этими рекомендациями и впоследствии несут дополнительные расходы на аварийно-восстановительные работы. Не повторяйте чужих ошибок!

Памятка по безопасному использованию населением Ставропольского края систем водоснабжения в условиях низких температур зимнего периода

Основной причиной замерзания воды в сетях водоснабжения является завышенная глубина заложения труб водоводов. Большая часть из них (90%) – это дворовые вводы от уличных водоводов к жилым домам, которые укладываются в грунт на глубину 0,5 – 1 м.

В соответствии с требованиями СНиП 2.04.02-84 «Водоснабжение. Наружные сети и сооружения» пункт 8.42 «Глубина заложения труб, считая до низа, должна быть на 0,5 метра больше расчетной глубины проникновения в грунт нулевой температуры».

В Ставропольском крае глубина промерзания грунта при температурах воздуха от -20° до -30°С в среднем составляет 1 метр и, в зависимости от состава грунтов и их влажности, бывает меньше или больше. Поэтому глубина заложения водоводов должна составлять 1,5 метра до низа трубы. Трубопроводы, заложенные выше требуемых параметров, необходимо переложить или утеплить.

Замерзание водоводов дворовых вводов к жилым домам в большинстве случаев начинается с водопроводных колодцев, устанавливаемых на врезке в уличный водопровод и на вводах водоводов в жилые дома. В водопроводных колодцах, чтобы избежать замерзания запорной арматуры, приборов учета, соединительной арматуры и трубопроводов, необходимо утеплять крышку колодца и устранить в нем имеющиеся неплотности, соединения колодца и крышки.

Чтобы выявить замерзший участок и начать оттаивание водопроводных дворовых вводов, необходимо в первую очередь обследовать упомянутые водопроводные колодцы. Если они отсутствуют, обследование необходимо начинать с ввода в дом и далее к уличному водопроводу с отрыванием шурфов.

Основные методы ликвидации аварийных ситуаций на сетях водоснабжения после определения места замерзания: 

• при замерзании трубопровода в водопроводном колодце или в подполе труба обматывается ветошью и поливается сначала водой комнатной температуры (20 – 25°С), а затем горячей водой, при этом водопроводные краны в доме должны быть открыты;

• оттаивание с помощью подачи в трубопровод горячего пара от паровых генераторов;

• если труба стальная, можно производить оттаивание с использованием открытого огня газовой горелки;

• размораживание можно осуществлять путем подачи горячей воды в водовод по трубе меньшего диаметра со стальным наконечником с отверстием 3 – 5 мм.

 Обращаем ваше внимание: дворовые водопроводные вводы до точки подключения к уличной разводящей сети являются собственностью абонентов и, соответственно, обслуживать и содержать их в технически исправном состоянии обязаны абоненты за счет собственных средств. Статьей 210 Гражданского кодекса РФ установлено, что собственник несет бремя содержания, принадлежащего ему имущества, если иное не предусмотрено законом или договором.

(PDF) ГЛУБИНА МОРОЗА — ОБЩАЯ МОДЕЛЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

Rajaei, Baladi 15

На основании результатов были сделаны следующие выводы:

1

1) Существующие модели прогнозирования глубины промерзания не точно предсказывают измеренную глубину промерзания. в

2

штатах Мичиган и Миннесота. Ошибки в моделях могут быть связаны с различными упрощающими допущениями

3

, такими как исключение объемной теплоемкости в уравнении Стефана и движение воды

4

в модифицированном уравнении Берггрена.

5

2) Включение средней теплопроводности почвы в статистическую модель глубины промерзания

6

повысило точность модели, хотя для каждого типа почвы только одно среднее термическое значение

7

Значения электропроводности рыхлых и насыщенных почв были доступны и использованы при разработке уравнения

8

15.

9

3) Теплопроводность любого типа почвы может варьироваться в зависимости от размера зерна почвы

10

кривая распределения , влажность и плотность в сухом состоянии.Значения теплопроводности, использованные в

11

, развивающем уравнение 15, были измерены в лаборатории с использованием нарушенных и насыщенных грунтов.

12

Следовательно, использование уравнения 15 должно основываться на теплопроводности нарушенных и

13

насыщенных почв.

14

БЛАГОДАРНОСТЬ

15

Авторы выражают благодарность Министерству транспорта штата Мичиган (MDOT) за финансовую поддержку

16

и персонал MDOT за их сотрудничество и за предоставление образцов почвы и почвы

17

данные о температуре.Кроме того, Авторы выражают признательность Департаменту Миннесоты по перевозке

18

(MNDOT) за предоставление данных о температуре почвы и за его помощь.

19

ССЫЛКИ

20

1.

Джиджи, Л. М. Теплопроводность. Берлин: Springer, 2009.

21

2. Олдрич-младший, П. Харл и Х. М. Пейнтер. Аналитические исследования промерзания и оттаивания почв.

22

Технический отчет No.42, Arctic Construction and Frost Effects Laboratory, New England

23

Division Инженерный корпус армии США, Бостон, Массачусетс, США Arctic Construction and Frost

24

Effects Lab Boston Ma, 1953.

25

3 Чизхолм Р.А. и В.А. Панг. Измерение и прогноз проникновения мороза на шоссе

26

. В отчете по исследованиям в области транспорта: Журнал Совета по исследованиям в области транспорта,

27

№ 918, Совет по исследованиям в области транспорта Национальных академий, Вашингтон Д.C., 1983,

28

pp. 1-10.

29

4. Чапин Дж., Кьяртансон Б. Х. и Дж. Перниа. Сравнение двух методов применения

30

ограничений пружинной нагрузки на дорогах с малым объемом. Канадский журнал гражданского строительства,

31

Vol. 39, выпуск 6, 2012 г., стр. 599-609.

32

5. Се, К. К., Цинь, К., и Э. Э. Райдер. Разработка компьютерного моделирования для прогнозирования

33

Распределение температуры внутри бетонных покрытий.Отчет № FL / DOT / SMO / 90-374,

34

Департамент Флориды, 1989.

35

6. Томпсон, М. Р., Демпси, Б. Дж., Хилл, Х. и Дж. Фогель. Определение температурных воздействий

36

для анализа и проектирования дорожной одежды. В записях исследований транспорта: журнал

37

Совет по исследованиям транспорта, № 1121, Совет по исследованиям транспорта Национальной академии

38

, Вашингтон Д.С., 1987, стр. 14-22.

39

7. Явузтюрк К., Ксайбати К. и А. Д. Чиассон. Оценка колебаний температуры в

40

Асфальтобетонных покрытиях в связи с тепловыми условиями окружающей среды с использованием двумерной программы

41

Программа Frost Tube

Протокол Frost Tube

PDF версия

Назначение

Для контроля сроков и глубина промерзания почвы на участке Frost Tube или на специально отведенном участке исследования GLOBE.

Обзор

Студенты построят Трубка Frost Tube вставляется в отверстие в ненарушенной и неуплотненной почве. В холодные месяцы студенты измеряют глубину, на которой вода в мороз Трубка замерзла, что означает, что окружающая почва также замерзла.

Результаты студентов

Студенты смогут,

• Наблюдать когда вода в Frost Tube замерзает
• Собрать и проанализировать данные, связанные с промерзанием почвы, чтобы понять, как почва температура и влажность совпадают с сезонными изменениями в разные Биомы .
• Исследовать отношения между воздухом, почвой и вечной мерзлотой
• Общайтесь результаты проекта с другими школами GLOBE
• Сотрудничать с другими школами GLOBE (в вашей стране или других странах)
• Поделиться наблюдения путем отправки данных в архив GLOBE
• сравнить сроки и глубина промерзания почв в разных регионах вокруг Мир
• Прогноз сроки и глубина замерзания на предстоящие сезоны (дополнительно)

Научные концепции

Науки о Земле и космосе

• Некоторые в регионах мира есть циклы замораживания / оттаивания, и они происходят сезонно. В других регионах таких циклов нет, так как почва никогда не замерзает и не замерзает. тает.
• Вода проникает в почву и промерзает на определенной глубине в сезон циклы.
• В зависимости от географического положения исследуемой почвы, немного воды в почве никогда не может таять или замерзать.
• Вода циркулирует в почве, изменяя свойства как почвы, так и воды.
• высота снега и / или органический материал (мох, опавшие листья и т. д.) могут повлиять на насколько глубоко промерзает почва.

Науки о жизни

Температура почвы будет влияют на тип жизни, растущий в ней и в ней, и на то, как она растет. (Организмы функции относятся к их среде.)

Тип растительности, произрастающей на почва может влиять на глубину промерзания и оттаивания почвы, а также на скорость, с которой он замерзает и тает.(Организмы изменяют среду, в которой они живут.)

Возможности научного расследования

Используйте соответствующие инструменты и методы, включая математику, для сбора, анализа и интерпретации данных.

• Разработка описания и предсказания с использованием доказательств.
• Распознать и проанализируйте альтернативные объяснения.
• Общайтесь процедуры и пояснения.

Время

Конструкция Frost Tube: 12 часов

Подбор площадки, настройка и установка Frost Tube: 1-2 часа

Посещений на сайт и с сайта: 10 минут (5 минут до места и 5 минут до возвращения)

Время считывать измерения: 5 минут

Уровень

Все

Частота

Глубина мерзлого грунта составляет измеряется в одно и то же время дня (желательно в пределах одного часа после солнечного полудня) один раз неделю, начинающуюся при приближении температуры воздуха к нулю (0С).

Материалы и инструменты

Мороз Полевое руководство по определению площадки для труб

Мороз Лист определения места для труб

Мороз Полевая направляющая трубки при температуре воздуха выше -20 ° C

Мороз Руководство по эксплуатации трубки при температуре воздуха ниже -20 ° C

Мороз Технический паспорт трубки

GPS Руководство по протоколу (при использовании нового сайта)

GPS Лист данных протокола (при использовании нового сайта)

GPS приемник (при использовании нового сайта)

Шнек для почвы (требуется один раз для установка)

Мороз трубки (см. Конструкция прибора и Установка для получения инструкций по созданию и установке Frost Tube)

Подготовка

Выберите сайт для установка морозильной трубки.В идеале сайт должен быть относительно ненарушенная и неуплотненная почва среди естественной растительности и в пределах 30 метров от ваш сайт изучения атмосферы, если он у вас есть. Свяжитесь с соответствующими органами. для безопасности при копке почвы на выбранном участке.

Получите показания GPS Сайт для изучения протокола Frost Tube.

Предварительные требования

GLOBE Протокол GPS

Рекомендуется

GLOBE Протокол температуры почвы

GLOBE Протокол характеристики почвы

GLOBE Атмосферный протокол (температура воздуха и почвы; осадки)

Введение

Почему учеба заморожена Земля?

Температура почвы это важный показатель для понимания, поскольку он влияет на микроклимат, рост растений, сроки распускания почек или опадания листьев, скорость разложения органических материалов и других химических, физических и биологические процессы, происходящие в почве.В общем, узор температура почвы в течение года, как правило, не меняется (например, средняя летняя температура почвы, средняя зимняя температура почвы и среднегодовая температура почвы остается относительно постоянной из года в год). Однако если изменение средней летней, зимней или годовой температуры почвы происходит от одного года к следующему, это могло быть связано с некоторыми существенными изменениями в окружающем окружающей среде, например, повышение температуры воздуха из-за глобального потепления или некоторых тип нарушения, например, вырубка леса, удаление изолирующего грунта поверхность или урбанизация.(см. протокол температуры почвы GLOBE для получения дополнительной информации информация о температуре почвы). Контроль сроков и глубины заделки почвы замораживание и оттаивание помогает ученым понять, как температура почва меняется с течением времени, поэтому они могут определить влияние климата изменение, например, потепление или другое нарушения экосистемы.

В средних широтах и на средних высотах на Земле части почвы у поверхности промерзают в зима.В северных и южных широтах и ​​на большой высоте некоторые почвы слои / земляные материалы, температура которых не ниже 0 C в течение как минимум двух последовательных годы известны как вечная мерзлота (http://www.uspermafrost.org/glossary.php). В Протокол пробирки для замораживания почвы позволяет студентам и ученым GLOBE увидеть, какая часть почвы промерзает и когда промерзание начинается и заканчивается в разных частях мир. Если после каких-либо нарушений или из-за изменения климата почва температура в течение года может быть теплее, глубина промерзания почвы может уменьшатся, и время заморозки может увеличиться.Другие части окружающая среда также будет затронута. В холодном климате большое количество органических материя (мертвые растения и животные) присутствуют в почве и заперты в ней. вечная мерзлота. По мере таяния вечной мерзлоты органическое вещество начинает разлагаться. и выделяются парниковые газы, такие как углекислый газ и метан. An увеличение количества парниковых газов в атмосфере приводит к повышению температуры воздуха, что приводит к еще более высокой температуре почвы, большему таянию вечной мерзлоты и выделение еще большего количества парниковых газов по мере разложения большего количества органических материалов.Этот цикл положительной обратной связи продолжает усугублять глобальное потепление, как только он начинается. Поверхностные слои почвы становятся тоньше и теряют изоляционные свойства. способность, и деревья, которые росли над слоями мерзлого грунта с высоким льдом контент опрокидывается и похож на пьяный лес. Типы растительности будут затронуты меняющиеся гидрологические режимы.

Что такое вечная мерзлота?

вечная мерзлота — это слой почвы или камня на некоторой глубине под поверхностью, в которой температура постоянно находился ниже 0C в течение как минимум двух лет или более; он существует там, где летнее отопление не достигает основания слоя промерзшей наземный (Национальный центр данных по снегу и льду http: // nsidc.org / cgi-bin / words / word.pl? вечная мерзлота ). В районах, где температура воздуха поднимается выше нуля в течение нескольких месяцев год, поверхность земли может временно оттаивать перед повторным промерзанием после приход более прохладной погоды. Слой почвы над вечной мерзлотой, сезонно замерзает и оттаивает называется активным слой . Мощность вечной мерзлоты и активного слоя зависит от местного климата. условий, растительного покрова и свойств почвы, а также от жары в Земной шар.

Как воздух температура прохладная (например, осень переходит в зиму) слой замерзания в почва должна увеличиться, но другие переменные, такие как высота снежного покрова и толщина вегетативный слой будет влиять на то, насколько и как быстро произойдет замерзание. Если слой снега и / или растительности очень толстый, он изолирует почву и предотвратить его замерзание до поздней зимы. Когда идет сильный снегопад в начале года, и оно сохраняется, это замедлит промерзание грунта.Максимум замерзание в ненарушенной почве обычно происходит в конце зимы или ранней весной, когда температура воздуха начинает нагреваться. Таким же образом глубина оттаивания в районах вечной мерзлоты обычно наиболее глубокие в конце лета или даже после первые заморозки ранней осенью.

Рисунок 1. Распространение вечной мерзлоты на севере Полушарие

Браун, Дж., Феррианс, О.Дж., Хегинботтом, Дж. А. и Мельников, E.S. (1997). Международная ассоциация вечной мерзлоты. Состояние вечной мерзлоты и грунтового льда, масштаб 1: 10 000 000. НАС. Геологическая служба

Зоны вечной мерзлоты занимают до 24% открытой площади. земельный участок Северного полушария. Вечная мерзлота также распространена на огромных территориях. континентальные шельфы Арктический океан . Эта подводная вечная мерзлота сформировалась во время последнего ледникового периода, когда мировое море уровни были более чем на 100 м ниже, чем в настоящее время, и полки были обнажены. к очень суровым климатическим условиям.Подводная мерзлота на многих локации. Вечная мерзлота различной температуры и непрерывности существует также в горные районы, из-за холодного климата на больших высотах. (Вечная мерзлота протяженность в северном полушарии, июнь 2007 г., карта ЮНЕП / ГРИД-Арендал. и графическая библиотека ..)

Большая картина

температура почвы напрямую связана с температурой атмосферы потому что почва является изолятором для тепла, протекающего между твердой землей и Атмосфера.Например, в солнечный день почва будет поглощать энергию солнца. и его температура повысится. Ночью почва будет отдавать тепло растениям. воздух, имеющий прямое и наблюдаемое влияние на температуру воздуха. Количество тепла которые будут поглощены или выброшены почвой из атмосферы и в атмосферу, в зависимости от по ряду факторов, включая топографию, растительный покров, органическое вещество состав, текстура почвы, насыпная плотность почвы и влажность почвы. Северная сторона склон будет холоднее и с большей вероятностью промерзнет, ​​чем склон, обращенный на юг. северные широты.Тип деревьев или другой растительности, произрастающей на почве. определяет, сколько тепла и света достигают почвы под растительным покровом. А более открытый навес пропускает больше тепла и света, чем закрытый навес. Слой мха или органическое вещество в почве действует как изолятор, который замедляет передачу тепла к и от минеральные части почвы. Влажные почвы нагреваются медленнее, чем сухие, потому что вода в поровых пространствах между частицами почвы поглощает больше тепла, чем воздух.Чем плотнее почва, тем больше тепла проходит через нее, чтобы песчаная почва или грунт с высокой насыпной плотностью будет проводить тепло быстрее, чем глинистая или суглинистая почва с хорошей структурой и низким объемная плотность.

Как поверхность почвы подвергается воздействию таких возмущений, как изменения гидрологии, строительство дорог, урбанизация, рубка деревьев или добыча торфа, изоляционные свойства поверхности почвы удаляются, и больше тепла и света перемещается в почва, повышая ее температуру и вызывая таяние мерзлых слоев.Как тепло оставляет поверхность почвы, вода и минералы в почве замерзают сверху вниз. Однако, как воздух температура нагревается и лед в верхних горизонтах почвы тает, талая вода проходит через почву и снова замерзает, когда достигает слоя вечной мерзлоты, поэтому что почва начинает промерзать снизу вверх.

Один из признаков наличия вечной мерзлоты — наличие узорчатых земля.К ним относятся объекты в форме многоугольника на ландшафте и большие особенности, называемые пинго, которые образуются, когда почва замерзает и оттаивает много сезонов у Пинго есть ледяное ядро, которое выталкивается грунтовыми водами.

Что такое трубка Frost?

инструмент, используемый для измерения глубины и сроков промерзания грунта, называется Frost Tube.Этот инструмент легко изготавливается и устанавливается в безопасном месте. почва рядом с вашей школой. Трубка Frost Tube состоит из прозрачного куска толщиной 6-8 мм. пластиковая трубка (внутренняя трубка) с разметкой с шагом 5 см, содержащая окрашенную воду, находится внутри 10 мм (внешний диаметр) радиационной тепловой трубки (средней трубки), запаянной на дно. Он помещается внутрь трубы из ХПВХ диаметром 12 мм (внешняя труба), открытой с обеих сторон. заканчивается

Рисунок 3.Компоненты морозной трубки

Рис. 4. Другой вид морозильной трубки, показывающий внутренняя, средняя и внешняя трубы.

Учитель Поддерживать

Глубина Замерзание почвы связано с продолжительностью холода над землей. Именно поэтому измерение глубины промерзания указывает на тип климата, в котором они учатся.Мониторинг глубины промерзания почвы помогает ученым и инженеры понимают, как температура почвы меняется с течением времени, поэтому что они могут определить влияние изменения климата.

Когда наступает зима, земля промерзает, и мерзлая почва становится гуще, как зима прогрессирует .. Насколько толстым станет?

глубина промерзания грунта зависит от множества различных параметров, таких как промерзание градусо-дни, влажность почвы, насыпная плотность, частицы зерна и т. д.Это может можно упростить следующей формулой:

D = aF

D = глубина промерзания

a = постоянная

F = √t (квадратный корень из t) = градусные дни замерзания

F — количество дней с градусом замерзания у поверхности земли.Градус замерзания дней (fdd) — мера того, как было холодно и как долго было холодно; совокупный fdd обычно рассчитывается как сумма среднесуточных градусов ниже нуля за указанное время период (10 дней, месяц, сезон и т. д.). (Национальный Центр данных по снегу и льду http://nsidc.org/cgi-bin/words/word.pl?freezing%20degree-days )

a — постоянная теплового свойства почвы, влажности почвы и характеристик морозного пучения.Мороз пучение характеризуется крупностью частиц грунта. a варьируется от 1 до 5 и обычно около 2,7, но это сильно зависит от местоположения. Например, насыщенный песчаный материала около 3. Сухой илистый материал около 2.3. Органический материал вероятно будет около 2.

Использование глубину промерзания почвы и градус промерзания дней можем вычислить a .Зная a и климатических условиях (# градус замерзания дней, F ) можно рассчитать глубину замораживание, D . Зная глубину промерзания и a , мы можем рассчитать степень промерзания. дней. Таким образом, ученые смогут лучше понять, каким может быть климат. изменение путем сбора дополнительных данных о глубине промерзания почвы.

Рисунок 5.Прогрессирование замерзания

Кто может использовать протокол Frost Tube?

Первый, задайте следующие вопросы:

1. Сделать температура воздуха в какое-то время года опускается до нуля?
2. Есть промерзание почвы в течение части года?
3. Это есть ли в вашем районе вечная мерзлота под почвой?

Если вы ответите утвердительно на любой из этих вопросов, тогда этот протокол стоит расследование для вашего класса.Этот протокол — первый шаг к тому, чтобы помочь студентам исследовать отношения между воздухом, почвой, снегом и вечная мерзлота (где она возникает).

Выбор места

В идеале, Место исследования Frost Tube должно быть относительно ненарушенным и неуплотненным. почва в зоне естественной растительности. Поскольку результаты этого протокола могут в сочетании с данными о температуре и осадках из GLOBE Atmosphere Исследование, попробуйте выбрать место рядом с местом исследования атмосферы, если вы Имеется.Также было бы лучше найти трубку Frost Tube в пределах 5 минут ходьбы. из вашей школы, поэтому к нему относительно легко добраться в холодную погоду.

Потому что много почв в северных широт сформировались из материнского ледникового материала, почвы в этом регион может содержать много крупных камней, в которых может быть затруднительно копать. Если возможно, найдите место с минимумом камней или вам может потребоваться больше прочное оборудование для вставки морозильной трубки. Обратитесь в соответствующие органы, чтобы получить разрешение на копание в вашем предлагаемое место и разместить его в безопасном месте вдали от заглубленных кабелей или труб. Имейте в виду, что близлежащие здания, дороги и даже озера или реки могут повлиять на температуры почвы и влияют на собираемые вами данные, поэтому тщательно задокументируйте это информация о сайте Frost Tube Лист определений . Если вы живете в зоне вечной мерзлоты, проверяйте прозрачную трубу в конце лета, чтобы измерить расстояние от поверхности почвы до границы между водой и льдом внизу трубки.Введите эти данные в раздел «Комментарии / метаданные» лист данных Frost Tube .

Процедура измерения

Это очень желательно, чтобы эти наблюдения проводились как минимум двумя людьми за посещение.

студентов измерит глубину промерзания по мере остывания грунта.

Глубина промерзания = расстояние в морозильной трубе (внутренней трубе) от поверхности почвы до граница между слоем льда и незамерзшей водой. Это представляет собой глубину промерзание между поверхностью почвы и подстилающей незамерзшей почвой.

Управление студентами

Это очень важно, чтобы кто-нибудь посещал сайт Frost Tube каждую неделю, чтобы принять измерения при понижении температуры воздуха ниже нуля.Студентам необходимо быстро и эффективно собирать измерения, чтобы уменьшить влияние температура окружающего воздуха на Frost Tube. Когда студенты закончат делать по своим наблюдениям они должны заменить верхнюю крышку, чтобы сохранить снег, воду и холод воздух из сборки.

Часто задаваемые вопросы

1. Где самая глубокая граница между льдом и водой в районах, не подверженных вечной мерзлоте?

Глубина место, где заканчивается цветная вода и начинается чистая вода, используется в качестве вспомогательного средства для чтения граница ледяной воды; однако иногда, когда вода во внутренней трубке замерзает и оттаивает, цвет или краситель выталкиваются из замороженной части и даже когда он тает и снова замерзает, цвет не возвращается.Так согните трубку для обнаружения или определения местонахождения льда.

Frost Tube Protocol Ищу в данных

Достоверны ли данные?

фронт замерзания (граница раздела льда и воды) обычно движется очень медленно от поверхности почвы вниз (менее 1 см в сутки).Однако если ниже нуля температура воздуха сохраняется, снежный покров отсутствует, приповерхностная глубина почвы может произойти быстрое промерзание верхних 5-10 см почвы в начале зимы в зависимости от влажности почвы и температуры окружающего воздуха. Это обычно происходит в регионах, лежащих в основе вечной мерзлоты, таких как Внутренняя Аляска. В любом случае замерзание обычно происходит на увеличивающейся глубине в большинстве случаев. Аляска, но не юго-восток или район пролива Принца Уильяма.

Что ищут ученые? данные?

Мороз трубка (глубина) может многое сказать.Максимальная глубина замерзания будет одной из важные измерения для этого. Замерзание грунта в основном зависит от воздуха температура, высота снежного покрова и свойства почвы. Суровые зимние условия в одном может привести к более глубокому промерзанию почвы, чем более теплые зимние условия в другая область. Задержку замерзания грунта можно зафиксировать с помощью данных трубопровода замерзания. Задержка замерзания грунта напрямую влияет на деградацию вечной мерзлоты в северные широты.

Также снег толщина является важным фактором промерзания грунта из-за снега изоляционное качество.Различная глубина промерзания может привести к появлению участков с одинаковая температура воздуха, но с разной высотой снежного покрова

Эти различия в глубине промерзания грунта можно смоделировать или смоделировать, если почва условия или характеристики (обозначены как в приведенном уравнении ранее в разделе «Поддержка учителей»). Градусные дни замерзания (накопленные среднесуточные температуры поверхности земли ниже 0 ˚C) увеличивается до конца зимы.Влияние высоты снежного покрова и температуры воздуха градусо-дни (fdd) и глубина промерзания грунта. Однако остается одно и тоже. Следовательно, мы можем предсказать глубину замерзания (D) с помощью fdd. Глубина земли или промерзание почвы (D в уравнении) может быть оценено на основе одного года заморозки трубы данные.

Оценка глубина промерзания почвы: Расчет градусо-дней промерзания (FDD):

максимальная глубина промерзания зависит от температуры воздуха зимой, толщины снега, влажность почвы, физические свойства почвы, такие как размер зерна, поровое пространство, минеральный состав и др.Градус-дни замерзания (fdd) на поверхности земли являются общепринятая мера оценки глубины промерзания, используемая учеными. Для этого метода вам потребуются среднесуточные данные о температуре поверхности земли для вашей школы. с 1 сентября (если вы живете в северном полушарии) или с 1 апреля (если вы живете в южном полушарии) до даты включительно температуры выше нуля (0 ^o C).

Кому рассчитать градусо-дни замерзания:

1.Сначала для каждого дня рассчитайте среднесуточную температуру грунта (Tavg).

2. Начиная с 1 сентября или 1 апреля, проверьте, не меньше ли Tavg 0˚ C. Если это так, запишите эту температуру. Если Tavg больше 0 ° C, игнорировать Это. Перейти на следующий день. Опять же, проверьте, меньше ли (Tavg) 0˚ C. Если это так, добавьте его к температуре, которую вы записали впервые. Если нет, снова игнорируй это. Повторяйте этот процесс для каждого последующего дня вплоть до дня запрета. замораживание (e.грамм. до поздней весны). Сумма среднесуточных отрицательных температура — это градус замерзания в днях (единица fdd — C дней). Но удалите отрицательный знак (-) из суммы среднесуточных отрицательных температуры. Морозные градусные дни не включать знак минус (-) перед числом. Запишите значения в таблицу на вашем Work. Простынь.

Пример техпаспорта

Таблица данных Excel с температурой поверхности и градусами замерзания в днях с 01.10.2008 по 01.05.2009 предоставляется отдельным документом.

Для расчета замораживания дней получения степени студенты сначала сдавали экзамены данные о температуре, чтобы увидеть, были ли даты с отсутствующими данными во время период замерзания. Они нашли только один 27 октября 2008 года у Гомера. Для этого отсутствовала температура на тот день, они смотрели на среднюю температуру для день, предшествующий 26 октября, а следующий день — 28 октября. оценили среднюю температуру 27 октября, они выполнили линейный интерполяция, которая часто используется учеными для оценки значения отсутствующих данных.На приведенном ниже графике показаны средние значения температуры для 26 октября (-2 C) и 28 октября (-6 C). Они нарисовали линию, соединяющую этих двух баллов, а затем оценили среднюю температуру 27 октября как -4 ° C. они подсчитали градусные дни у Гомера.

Рис. 6. Оценка недостающих данных для температуры поверхности на 27 октября 2008 г., у Гомера.

Далее они рассчитали замораживание дипломные дни для Igiugig.Они подсчитали градусо-дней для 411 FDD в Гомере. и 1212 FDD в Igiugig. Данные показывают, что участок с большим количеством морозных дней, имел более глубокое промерзание грунта, Глубина 155 см на Игиугиге; а сайт с меньшим количеством морозных дней, Гомер, имел мелкое промерзание грунта глубиной 37 см. Также количество морозных дней и глубина промерзания указывают на более толстый (более) снег накопленные после ноября у Гомера, что предотвратило дальнейшее промерзание грунта, следовательно, температура грунта оставалась около 0C. до конца зимы.

Рисунок 7. Морозные дни и глубины мороза у Гомера и Игуигиг , Аляска

Вопросы для дальнейшего Следствие

Как будет глубина промерзания различается в разных регионах земного шара?

Что приведет к изменению сроков и глубины промерзания почв с одного года на еще один?

Каким образом как влияет глубина промерзания на фенологию растительности в том или ином регионе?

Есть там любая связь между замерзанием земли и пресноводным льдом сезонность?

Что другие части экосистемы зависят от времени и глубины залегания почвы. замораживание?

Список литературы

Браун, Дж., Феррианцы, О.Дж., Хегинботтом, Дж. и Мельников Е. (1997). Международная вечная мерзлота Ассоциация Циркум-Арктическая карта условий вечной мерзлоты и грунтового льда, масштаб 1: 10 000 000. НАС. Геологическая служба

Вечная мерзлота протяженность в Северном полушарии. (Июнь 2007 г.). В Карты ЮНЕП / ГРИД-Арендал и графическая библиотека . Получено в 05:55, 26 мая 2010 г. с сайта http://maps.grida.no/go/graphic/permafrost-extent-in-the-nhibited-hemisphere.

Температура окружающей среды — под землей

Температура окружающей среды — под землей

Морозная глубина

Глубину промерзания можно довольно точно рассчитать, поскольку она обычно напрямую связана с количеством дней с градусом замерзания для данного географического местоположения.Точная глубина промерзания будет варьироваться в зависимости от конкретного типа и состояния почвы, высоты над уровнем моря, а также других переменных. На следующей карте указано количество дней с градусом холода в Канаде по зонам. Это любезно предоставлено Министерством окружающей среды Канады. В таблице ниже представлена ​​средняя глубина промерзания в метрах для любого заданного количества дней с градусом мороза. Посмотрев на карту, а затем в таблицу, можно получить среднюю глубину промерзания.

Нормальный индекс замерзания в градусах дней

Температура почвы

Температура почвы на заданной глубине будет варьироваться в зависимости от типа почвы, содержания влаги и т. Д.Приведенная ниже таблица, любезно предоставленная Министерством окружающей среды Онтарио, может использоваться в качестве приблизительного руководства для определения температуры почвы. Обратитесь к приведенной ниже карте, чтобы получить индекс промерзания в градусах-днях для изучаемого места, затем нанесите на него график для получения приблизительной температуры почвы на заданной глубине.

Соответствующие ссылки

% PDF-1.4 % 2883 0 объект > эндобдж xref 2883 81 0000000016 00000 н. 0000003555 00000 н. 0000003718 00000 н. 0000004817 00000 н. 0000004882 00000 н. 0000005035 00000 н. 0000005188 00000 п. 0000005341 00000 п. 0000005495 ​​00000 н. 0000005649 00000 н. 0000005900 00000 н. 0000006540 ​​00000 н. 0000007162 00000 н. 0000007351 00000 п. 0000007464 00000 н. 0000007579 00000 п. 0000011529 00000 п. 0000015525 00000 п. 0000019182 00000 п. 0000022749 00000 п. 0000026568 00000 н. 0000027066 00000 п. 0000027523 00000 п. 0000027990 00000 н. 0000028255 00000 п. 0000028507 00000 п. 0000028934 00000 п. 0000032499 00000 п. 0000033117 00000 п. 0000033146 00000 п. 0000033175 00000 п. 0000033584 00000 п. 0000033842 00000 п. 0000033871 00000 п. 0000034423 00000 п. 0000034822 00000 п. 0000034967 00000 п. 0000035109 00000 п. 0000035244 00000 п. 0000035552 00000 п. 0000039123 00000 п. 0000040184 00000 п. 0000042770 00000 п. 0000042946 00000 п. 0000078226 00000 п. 0000078502 00000 п. 0000081874 00000 п. 0000108332 00000 н. 0000108417 00000 н. 0000108488 00000 н. 0000126484 00000 н. 0000126911 00000 н. 0000127185 00000 н. 0000148089 00000 н. 0000148360 00000 н. 0000148742 00000 н. 0000165778 00000 н. 0000166038 00000 н. 0000166303 00000 н. 0000221747 00000 н. 0000221788 00000 н. 0000242280 00000 н. 0000252339 00000 н. 0000252437 00000 н. 0000252508 00000 н. 0000253003 00000 п. 0000253180 00000 н. 0000253446 00000 н. 0000253623 00000 н. 0000282794 00000 н. 0000282966 00000 н. 0000283075 00000 н. 0000283243 00000 н. 0000283314 00000 н. 0000283482 00000 н. 0000298445 00000 н. 0000298716 00000 н. 0000299013 00000 н. 0000299961 00000 н. 0000003318 00000 н. 0000001954 00000 н. трейлер ] / Назад 1442435 / XRefStm 3318 >> startxref 0 %% EOF 2963 0 объект > поток h ޤ UilG ~ cv mzM c /, / Ib J + ql

Замерзшая земля и линия замерзания: как и почему замерзает

Изморозь возникает, когда земля содержит воду, и температура земли опускается ниже 0 ° C (32 ° F).Более половины всей земли в Северном полушарии замерзает и оттаивает каждый год и называется сезонно мерзлой землей. Четверть суши в Северном полушарии имеет подземный слой, который остается замороженным в течение всего года. Если земля остается мерзлой как минимум 2 года подряд, это называется вечной мерзлотой.

Когда земля замерзает, вода между камнями, почвой и галькой и даже внутри камней замерзает и становится пористым льдом.Итак, официально земля замерзает, когда вода в ней становится льдом.

Глубина замерзания (или линия замерзания) — это самая глубокая точка, до которой замерзнут грунтовые воды. Глубина промерзания варьируется в зависимости от линии промерзания в каждом месте и может иметь большое влияние на многие методы строительства. Например, любые бригады, которые копают для доступа к инженерным коммуникациям или готовят землю для заливки бетона, должны знать о своей местной глубине промерзания.

При замерзании грунтовых вод их объем увеличивается на 9%.По этой причине конструкции, чувствительные к давлению, такие как водопроводные и канализационные трубопроводы, должны быть заглублены ниже глубины промерзания, чтобы избежать разрывов. Когда вода превращается в лед, она может расширяться с огромной силой и вызывать вздутие земли. В районах с холодным зимним сезоном заморозки могут повредить дороги. Например, вода, превращающаяся в лед под дорогами, иногда создает морозное пучение. Расширяющийся лед толкает дорогу вверх и создает бугорок, который позже, после оттепели, образует выбоины и углубления на проезжей части.

Линия замерзания меняется в зависимости от того, сколько времени воздух остается холодным. Чем дольше будет холодный период, тем глубже промерзнет земля. Но глубина мерзлого грунта ограничена, потому что Земля внутри теплая.

Большая часть тепла на Земле исходит от Солнца (рис. 1). Земля сохраняет много солнечного тепла, а остальное отражает в воздух. Снег и лед светлые и отражают больше тепла. Океанская вода и голая земля отражают меньше тепла, а не поглощают его.Этот перенос тепла между землей и воздухом называется потоком поверхностной энергии.

Рис. 1. На этой диаграмме показано, как атмосфера Земли и земля отражает и поглощает энергию Солнца.

– Авторы и права: Центр данных НАСА по атмосферным наукам

Тепло также исходит изнутри Земли. Ядро Земли очень горячее, и его тепло движется к поверхности. Тепло от вулканов, рек, озер и других источников также может распространяться через землю.Это тепло сохраняет некоторые участки незамерзшими, даже если температура поверхности низкая.

В общем, более глубокая вечная мерзлота очень старая. Один исследователь обнаружил, что самой глубокой части вечной мерзлоты под Прудо-Бей на Аляске более 500 000 лет.

Когда температура земли опускается ниже 0 ° C (32 ° F), она замерзает; однако температура земли может отличаться от температуры воздуха над ней. Этот температурный градиент означает, что слои глубоко в земле могут быть холоднее или теплее, чем слои у поверхности.

Верхний слой почвы может реагировать на условия на поверхности, но нижние слои могут меняться не так быстро. В теплый летний день поверхность земли поглощает тепло и становится горячее воздуха. Но температура в нескольких футах под землей может быть намного ниже, чем в воздухе. Зимой все наоборот; поверхность земли охлаждается, но слой глубоко под землей может оставаться теплее, чем поверхность. Верхний слой земли не позволяет теплу перемещаться между холодным воздухом и более глубокими слоями земли, изолируя себя.

На мороз на грунт влияют не только колебания температуры, сезонные изменения и местоположение. Снег, почва, растения и другие аспекты местного ландшафта также влияют на мерзлую землю.

Толстый слой снега действует как одеяло, так что тепло не уходит от земли. Под толстым слоем снега промерзнет только тонкий слой земли.

Некоторые почвы промерзают легче, чем другие.Светлые почвы промерзают быстрее и остаются промерзшими дольше, чем темные. Светлые почвы и камни отражают солнечный свет, благодаря чему почва остается прохладной. Рыхлые почвы, такие как песок, имеют больше места для воды, и лед легче образуется. Плотные почвы с мелкими частицами не имеют столько места для воды. Глина, например, замерзает не так легко, как песок.

Торф образуется, когда мертвые растения не полностью разлагаются. Земля под торфом обычно холоднее, чем земля, не покрытая слоем торфа.Зимой торф замерзает и позволяет теплу уходить из земли. Поскольку тепло уходит, образуется больше мерзлого грунта и вечной мерзлоты.

Летом растения сохраняют почву под собой более прохладной, потому что они блокируют попадание солнечного света на землю. Вечнозеленые деревья особенно охлаждают почву. Вечнозеленые деревья зимой не теряют листву. Это означает, что деревья не позволяют солнечному свету согревать землю. Кроме того, их ветки блокируют попадание снега на землю под ними.Голая земля легче теряет тепло. Под вечнозелеными деревьями часто образуется вечная мерзлота.

Склоны холмов и горные склоны могут повлиять на мерзлую землю и вечную мерзлоту. Если склон получает больше солнечного света из-за того, как он обращен, земля будет теплее и вероятность промерзания снизится. В Северном полушарии склоны, обращенные на юг, к Солнцу, получают больше солнечного света, чем тенистые склоны, обращенные на север. Обратное верно в Южном полушарии.

Крутые склоны могут быть покрыты мерзлым грунтом.Крутизна склона влияет на количество солнечного света. На крутые склоны не так много прямых солнечных лучей, поэтому они более холодные. Крутые склоны плохо удерживают снежный покров, поэтому голый грунт теряет больше тепла. Направление ветра также влияет на образование мерзлого грунта. Если склон обращен навстречу ветру, земля будет терять больше тепла. Кроме того, ветер унесет снег, сделав землю еще холоднее.

Озера и реки являются источниками тепла в холодных местах.Вода теплее окружающего воздуха и зимой может поддерживать теплоту почвы под ней. Озера и реки могли не иметь под собой мерзлую землю. Или у них может быть более толстый активный слой по сравнению с близлежащей землей.

«Ваши одеяла просто великолепны. Благодаря Powerblankets мы смогли быстро разморозить землю и завершить свою работу. Фактически, мы оцениваем экономию 10 часов на каждом сайте, что уже составляет экономию в 5000 долларов США.Если подсчитать это для наших тысяч сайтов, то экономия огромна! Мы рады тому, что Powerblanket сэкономили нам время и деньги, и надеемся на будущую экономию ».

— Ким Херман, менеджер по операциям OSP / COEI, Precision Utilities Group

Линия замерзания — это реальность, с которой приходится сталкиваться многим промышленным компаниям. Высокая удельная мощность в продуктах для оттаивания грунта Powerblanket помогает решить проблему оттаивания грунта в суровых климатических условиях. Используйте обогреватель для грунта Powerblanket, чтобы сэкономить время, деньги и стресс.

Холодные, неопровержимые факты о спуске под землю

С наступлением весны многие из нас приступают к проектам, требующим закладывания бетонных оснований в землю. Независимо от того, строите ли вы пристройку к своему дому, добавляя крыльцо, крыльцо или террасу, вам нужно будет знать об их правильном дизайне и размещении.

Опоры, по сути, представляют собой большие блоки из монолитного бетона, установленные под землей, которые соединяют конструкцию здания с землей внизу.Перед тем, как что-либо залить, необходимо учитывать линию промерзания. Определенная местными строительными нормами, это глубина ниже поверхности земли, на которую исторически не проникает иней.

Линия замерзания отличается от статистики по средней глубине проникновения мороза Департамента торговли США тем, что это не средний, а консервативный предел того, где возможно проникновение мороза.

Если средняя глубина промерзания для нашего региона составляет от 15 до 20 дюймов, то установленная линия глубины промерзания колеблется от 36 до 48 дюймов.Таким образом, линия промерзания — это «безопасное» расстояние под поверхностью земли, где почва и все, что на ней лежит, не будут подвергаться воздействию отрицательных температур.

РАЗЛИЧНЫЕ ГЛУБИНЫ

Глубина линии замерзания варьируется от региона к региону и теоретически может меняться со временем из-за климатических региональных сдвигов средней температуры. Промерзание на всей территории наших южных штатов незначительно, иногда достигая глубины в один дюйм, в то время как в Мэне и по всей Канаде средние промерзания достигают значительно ниже шести футов.В полярных регионах Канады и Аляски существует состояние, известное как «вечная мерзлота», когда иней простирается примерно на 2000 футов ниже поверхности.

Почему важно строить с учетом последствий мороза в качестве нашего ориентира? Лед — одна из самых мощных сил во Вселенной. Как известно большинству школьников, изучающих науку о Земле, лед действительно сдвинулся и создал горы. Фактически, лед под фундаментом здания может легко сдвинуть его, вызывая состояние, которое мы называем в строительстве тепловым пучением — движение конструкции из-за замерзания.

ОПЫТ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ

Постоянное ежегодное движение такой конструкции, как фундамент, является нежелательным по многим причинам. Со временем пучение от мороза и последующее его оттепель могут привести к появлению трещин и неравномерной осадке конструкции. Поскольку мы, как правило, не проектируем дома, небольшие здания и сооружения с допусками на такое чрезмерное движение, компоненты здания — например, бетон, дерево, штукатурка и гипс — подвергаются этим нагрузкам, в конечном итоге, трескаются и / или выходят из строя.

Специалисты часто спорят, что лучше всего разместить под линией промерзания целиком или только его основанием. Хотя окончательным арбитром в выборе места размещения является ваш муниципальный строительный кодекс — в частности, ваш строительный инспектор, — я всегда находил аргумент в пользу размещения всего фундамента ниже линии замерзания, поскольку мы можем разумно предположить вся каркасная конструкция не подвержена воздействию мороза.

НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ ШАНС

Напротив, если часть размещена выше, а часть ниже, и лед в конечном итоге давит на первую, можно с уверенностью предположить, что, будучи монолитным, вся основа будет толкаться лед.Причина подсказывает, что безопаснее всего разместить всю опору ниже линии промерзания. Зачем рисковать?

Здесь необходимо отметить, что другие детерминанты также влияют на воздействие инея на подконструкции; Состав почвы и фактическая геологическая местность и ориентация также влияют на то, на какой глубине ставить опоры.

Всегда лучше, действительно, необходимо проконсультироваться с зарегистрированным архитектором или инженером, прежде чем начинать проект, требующий опор. Не забудьте также, что перед тем, как начать копать, необходимо связаться с соответствующими коммунальными предприятиями, чтобы определить, есть ли на вашей территории заглубленные трубы и / или линии электропередач.

Оценка восходящего потока подземных вод к промерзающим почвам и рациональная глубина залегания грунтовых вод на каждый замерзание в сельскохозяйственных районах

Основные моменты

•

Разработана трехуровневая итерационная схема для решения модели гидротермальной связи.

•

Модель может точно определить глубину зеркала грунтовых вод, вызванную процессами замораживания-оттаивания.

•

Оценивается восходящий поток подземных вод к промерзающим грунтам.

•

Наибольшая глубина воздействия промерзшего грунта составляет 180 см.

•

Уровень замерзания грунтовых вод 100 см может обеспечить требуемые гидротермальные условия почвы.

Реферат

В засушливых сельскохозяйственных районах с небольшой глубиной зеркала грунтовых вод водообмен между вадозной зоной и грунтовыми водами интенсивен в период замерзания-оттаивания и, таким образом, оказывает значительное влияние на рост сельскохозяйственных культур. Это исследование направлено на разработку одномерной модели, которая сочетает тепло и воду с переменным насыщением в сельскохозяйственных районах, подверженных сезонным замораживания-оттаивания.Чтобы уменьшить числовые колебания, возникающие во время фазового перехода при нулевой температуре, была разработана трехуровневая итерационная схема для решения модели взаимодействия воды и тепла, которая улучшает численную стабильность для моделирования воды и тепла с переменным насыщением. Точность модели оценивалась путем сравнения результатов моделирования с результатами моделирования SHAW при различном составе почвы и условиях дна. Квадрат коэффициента корреляции ( R ² ) глубины промерзания и оттаивания и профилей температуры почвы выше 0.95, а значения среднеквадратичной ошибки ( RMSE ) общего содержания влаги в почве ниже 0,05 см ³ / см ³ , что свидетельствует о точности модели. Модель была далее применена для моделирования гидротермальных условий на ирригационном поле Юнлянь ирригационного района Хетао во Внутренней Монголии, Китай. Были проведены калибровка и валидация модели, и валидированная модель использовалась для прогнозирования гидротермальных изменений в соответствии со сценариями с различными температурами поверхности почвы и глубиной предварительного замерзания грунтовых вод.Результаты показывают, что процесс промерзания почвы оказывает большое влияние на колебания глубины грунтовых вод, когда глубина грунтовых вод до замерзания меньше 180 см. Максимальная глубина промерзания имеет отрицательную связь с глубиной предварительного замерзания грунтовых вод, если она меньше 180 см. Была установлена ​​эмпирическая формула для оценки восходящего потока подземных вод к промерзающим грунтам. Влажность почвы и термические условия были проанализированы на стадиях прорастания и прорастания рассады после периода замораживания-оттаивания, и анализ приводит к рекомендуемой глубине грунтовых вод для предварительного замораживания 100 см, что обеспечивает подходящую влажность почвы и тепловые условия для роста сельскохозяйственных культур .

Ключевые слова

Модель водо- и теплового сопряжения

Глубина грунтовых вод с предварительным замерзанием

Область глубины залегания неглубоких вод

Восходящий поток грунтовых вод

Температура поверхности почвы

Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)

© 2020 Elsevier BV Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Цитирование статей