Нормативная глубина сезонного промерзания грунта: 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)

ГородГрунтГлубина промерзания, м
-Глина или суглинок0
Супесь, песков пылеватый или мелкий 0
Песок средней крупности, крупный или гравелистый0
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

  1. 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.).
  2. 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

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

Суглинки и глина
Супесь, пески мелкие и пылеватые
Пески гравелистые, крупные и средней крупности
Крупнообломочные грунты
* Значения нормативной глубины сезонного промерзания грунта рассчитаны для районов, где глубина промерзания не превышает 2,5 м. (п. 5.5.3 ( СП 22.13330.2011))
Нормативная глубина промерзания грунта в районах, где dfn > 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.
** Глубина заложенных труб, считая до низа, должна быть на 0,5 м больше расчетной глубины проникания в грунт нулевой температуры. При прокладке трубопроводов в зоне отрицательных температур материал труб и элементов стыковых соединений должен удовлетворять требованиям морозоустойчивости. (п. 11.40 СП 31.13330.2012)
Примечание - Меньшую глубину заложения труб допускается принимать при условии принятия мер, исключающих: замерзание арматуры, устанавливаемой на трубопроводе; недопустимое снижение пропускной способности трубопровода в результате образования льда на внутренней поверхности труб; повреждение труб и их стыковых соединений в результате замерзания воды, деформации грунта и температурных напряжений в материале стенок труб; образование в трубопроводе ледяных пробок при перерывах подачи воды, связанных с повреждением трубопроводов.
*** Наименьшую глубину заложения канализационных трубопроводов необходимо определять теплотехническим расчетом или принимать на основании опыта эксплуатации сетей в данном районе. (п. 6.2.4 СП 32.13330.2012 )
При отсутствии данных минимальную глубину заложения лотка трубопровода допускается принимать для труб диаметром до 500 м - 0,3 м, а для труб большего диаметра - 0,5 м менее большей глубины проникания в грунт нулевой температуры, но не менее 0,7 м до верха трубы, считая от поверхности земли или планировки (во избежание повреждения наземным транспортом).

Определение глубины сезонного промерзания грунта

Для возможности проектирования фундаментной опоры здания необходимо предварительно определить характеристики грунта, в частности, глубину промерзания.

На выбор типа фундамента влияет и пучинистость, то есть грунт, который содержит большое количество воды и способен к расширению и вспучиванию при замерзании, что может привести к сдвигу и разрушению основания строения, появлению трещин на стенах, разрушению всего сооружения.

Определение глубины сезонного промерзания грунта

Заказать

Глубина промерзания грунта для конкретных регионов России

Город

Сезонная глубина промерзания разных типов грунтов (в см.)

Глинистого и суглинка

Песчаного и супеси

Крупного и гравелистого

Ярославль

143

174

186

Архангельск

156

190

204

Челябинск

173

211

226

Вологда

143

174

186

Тюмень

173

210

226

Псков

97

118

127

Екатеринбург

157

191

204

Казань

143

175

187

Сургут

222

270

290

Пермь

159

193

207

Саратов

119

144

155

Курск

106

129

138

Санкт-Петербург

98

120

128

Москва

110

134

144

Самара

154

188

201

Нижний Новгород

145

176

189

Рязань

136

165

177

Новосибирск

183

223

239

Ростов на Дону

66

80

86

Орел

110

134

144

 

 

Глубина промерзания грунта в Подмосковье

Город

Сезонная глубина промерзания грунта (в см.)

Дубна

150

Талдом

130

Сергиев Посад, Александров

140

Орехово-Зуево

130

Егорьевск

130

Коломна

110

Ступино

120

Серпухово

100

Обнинск

110

Балабаново

110

Можайск

125

Волоколамск

120

Клин, Солнечногорск

120

Звенигород, Истра

110

Наро-Фоминск

125

Чехов

120

Воскресенск

110

Павловский Посад, Пушкино, Ногинск

110

Дмитров

140

Балашиха, Щепково

150

Кубинка, Одинцово, Болицыно

140

Домодедово, Подольск, Люберцы

100

Железнодорожный

110

Мытищи, Лобня

140

 

Как определить реальную глубину сезонного промерзания почвы?

Нормативные и настоящие показатели глубины промерзания грунта всегда отличаются, так как каждый год толщина снежного и ледяного покрова на заданной местности различная.

Чтобы точно определить глубину промерзания почвы, используется мерзлотомер – обсадная трубка с внутренним элементом - шлангом с водой и ограничителями, предупреждающими миграцию льда. На шланге имеется сантиметровая шкала. При выполнении измерений прибор погружается в почву на глубину ниже номинального промерзания. В местах, где с мерзлотомером контактирует мерзлая почва, вода в шланге превращается в лед. Через 10-12 часов шланг вынимается из трубки и по шкале определяется реальный уровень промерзания грунта.

Для расчета уровня промерзания грунта используется следующая формула:

d1 = d0 √M, где d1 – глубина промерзания согласно нормативам, d0 – отдельный параметр для каждого типа грунта, M – сумма абсолютных сезонных среднемесячных температур в данном регионе.

Показатели d0 – для песчаной и супесей – 0,28, глинистой почвы и суглинка – 0,23, крупнозернистого песка – 0,3, крупнообломочного грунта – 0,34. Показатели минусовых температур указаны в метеорологических справочниках либо СНиП, описывающих климатические условия конкретной местности.

Тип грунта определяет фирма, занимающаяся геологическими исследованиями.

Комплекс работ включает

  • изучение геологического строения района;
  • выезд бригады специалистов на участок для бурения скважин, взятия проб грунта;
  • лабораторное исследование образцов для определения слоев земли;
  • составление технического отчета с рекомендациями по строительству – выбору материала для стен и типа фундамента.

На стоимость геологических изысканий оказывают влияние количество скважин, погонных метров бурения и взятых образцов.

Компания «GeoCompani» выполняет работы по геодезии любой сложности для клиентов из Москвы и Московской области. Мы гарантируем выгодные цены и сжатые сроки исполнения заказа. Получить консультации специалистов и заказать услуги можно по телефону +7-495-777-65-35 или WhatsApp.

Почему с нами выгодно сотрудничать?

  • Рассчитываем глубину сезонного промерзания именно для Вашего участка и грунтов.
  • Выпускаем отчет за 10 дней.
  • Все образцы сдаются в лабораторию.
  • Собственный камеральный отдел.

Глубина промерзания грунта в Подмосковье

Из данной статьи вы узнаете, что собою представляет понятие глубины промерзания грунта и почему его необходимо учитывать при проектировании фундаментов. Мы рассмотрим нормативные величины ГПГ для разных регионов России и узнаем, как определить фактическую и расчетную величину глубины промерзания почвы согласно действующим нормативам СНиП.

Оглавление:

Глубина промерзания грунта (ГПГ) - нормативное понятие, которое описывает среднестатистическую глубину, на которою почва промерзает в холодное время года.

Для расчета глубины промерзания берется среднестатистический показатель сезонного промерзания в конкретном регионе за последние 10 лет.



Рис. 1.0: Карта нормативной глубины промерзания почвы в разных регионах России

Уровень промерзания почвы - одна из основных величин, которые учитываются при проектировании фундаментов любого типа. Если в основе расчетов будет лежать неправильный показатель ГПГ, либо данный фактор будет не учитываться вообще, проектировщик не сможет рассчитать требуемую глубину заложения фундамента.

Важно учесть! Плитные и ленточные фундаменты, не обладающие достаточной глубиной заложения, отличаются чрезмерной подверженностью воздействиям морозного пучения почвы - они неустойчивы, подвержены деформациям и разрушениям.

Рис. 1.1: Характерный признак неправильно рассчитанной глубины заложение фундамента и, как следствие, повреждение здания под воздействием пучения грунта


Морозное пучение происходит в промерзших пластах почвы, пропитанных влагой. Грунтовые воды, при замерзании, склонны к увеличению своего объема на 2-9%, в результате такого расширения пропитанная водой почва начинает подниматься вверх и давить на фундамент здания, оказывая на него выталкивающее воздействие.

Важно! Чтобы избежать негативных влияний пучения, ленточные и плитные фундаменты должны закладываться ниже глубины промерзания почвы.

При таком расположении основание полностью лишено воздействия вертикальных сил пучения (выталкивающего давление почвы, находящейся под фундаментной лентой). Фундамент подвергается лишь касательному пучению (в результате трения стенок основания и боковых пластов пучинистой почвы), влияние которого можно устранить с помощью обустройства уплотняющей отсыпки по периметру стенок фундамента.



Рис 1.2: Схема промерзания участка застройки


Перед началом любого строительства, проводящегося на пучинистых грунтах, необходимо выяснить ГПГ в конкретном регионе, чтобы в дальнейшем иметь возможность подобрать оптимальную глубину заложения фундамента.

Внимание! Как неправильный расчет нагрузки на фундамент может привести к большим финансовым потерям: ссылка.

Глубина промерзания СНИП

ГПГ - величина, которую без наличия специального оборудования невозможно определить непосредственно перед началом строительства, поскольку ее расчеты требуют предварительного анализа конкретной местности на протяжении более чем 10-ти лет. В строительной практике, для определения глубины промерзания, используются нормативные данные о ГПГ и базовая информация для ее расчета, заложенная в документах СНиП.

До недавнего времени основным документом, в котором были приведены данные о глубине промерзания грунта, являлся СНиП № 20101-82 "Климатология и геофизика строительства", и сопутствующие ему карты разных регионов Российской Федерации.

Важное замечание! С недавних пор данный нормативный документ был разделен на две отдельные справки - СНИП № 20201-83 "Фундаменты зданий о сооружений" и СНИП № 2301-99 "Климатология строительства".

В данный документах приведены среднестатистические показатели глубины промерзания почвы для конкретных регионов РФ, ознакомится с которыми вы можете в таблице 1.1

Город Сезонная глубина промерзания разных видов почвы (см)
Глиняный грунт и суглинок Супеси и мелкие сухие пески Крупные и гравелистые пески
Ярославль 143 174 186
Архангельск 156 190 204
Челябинск 173 211 226
Вологда 143 174 186
Тюмень 173 210 226
Екатеринбург 157 191 204
Сургут 222 270 290
Казань 143 175 187
Саратов 119 144 155
Курск 106 129 138
Санкт-Петербург 98 120 128
Москва 110 134 144
Самара 154 188 201
Нижний Новгород 145 176 189
Рязань 136 165 177
Новосибирск 183 223 239
Ростов на Дону 66 80 86
Орел 110 134 144
Псков 97 118 127
Пермь 159 193 207


Таблица 1.1: Нормативная глубина промерзания почвы в разных городах России


ГПГ зависит от двух основных факторов - среднестатистических минусовых температур в конкретных регионах и типа грунта.

Косвенным фактором, влияющим на ГПГ, является толщина снежного покрова, которым укрыт грунт - чем он толще, тем меньшей будет глубина промерзания. Стоит учитывать, что данные, указанные в нормативных таблицах СНИП, не учитывают толщину снежного покрова, поэтому фактическая величина ГПГ в регионе всегда будет меньшей, чем глубина, указанная в таблице 1.1.


Рис. 1.3: Схема зависимости ГПГ от толщины снежного покрова

Важное замечание! Всем домовладельцам, сталкивающимся с проблемой пучения почвы, стоит помнить о том, что они сами себе могут доставить дополнительных неприятностей, очищая снег и формируя сугробы возле стен дома.

Неравномерное пучение, которое происходит в местах, где почва обладает разной глубиной промерзания, крайне негативно сказывается на состоянии фундамента - из-за различных выталкивающих сил, воздействующих на фундаментную ленту, основание дома перекашивается, в результате чего возникают трещины на стенах и цоколе. Если вы очищаете снег вокруг постройки - делайте это по всем периметру здания, и не формируйте сугробы возле одной из стен дома.

Глубина промерзания грунта в Подмосковье

Как свидетельствуют отзывы опытных строителей, свыше 80% грунтов в Москве и области представлены пучинистой почвой - суглинком, глиной, песками, супесями. При строительстве домов на таких грунтах крайне важно учитывать глубину их промерзания, поскольку фундамент, заложенный выше требуемого уровня, не будет обладать ожидаемой от него надежностью и долговечностью.

ГПГ в Подмосковье варьируется достаточно сильно - от 90 до 200 сантиметров. Такие колебания обусловлены разной плотностью грунтов - чем большая плотность, и чем выше уровень залегания грунтовых вод, тем сильнее будет промерзать почва.

Среднестатистической расчетной величиной ГПГ, учитываемой при строительстве зданий в Подмосковье, принято считать 140 сантиметров. Более детальные показатели для разных городов Подмосковья вы можете увидеть в таблице 1.2.

Город Сезонная глубина промерзания почвы (см)
Дубна 150
Талдом 130
Сергиев Посад, Александров 140
Орехово-Зуево 130
Егорьевск 130
Коломна 110
Ступино 120
Серпухово 100
Обнинск 110
Балабаново 110
Можайск 125
Волоколамск 120
Клин, Солнечногорск 120
Звенигород, Истра 110
Наро-Фоминск 125
Чехов 120
Воскресенск 110
Павловский Посад, Ногинск, Пушкино 110
Дмитров 140
Пушкино, Щепково, Балашиха 150
Одинцово, Болицыно, Кубинка 140
Подольск, Домодедово, Люберцы 100
Железнодорожный 110
Мытища, Лобня 140


Таблица 1.2: Глубина промерзания грунта в Московской области

Внимание! Почему пучение способно разрушить ваше будущее строение:как обезопасить себя

Расчетная глубина промерзания грунта

Расчетная величина ГПГ, согласно нормативам СНИП, определяется по формуле: h = √M*k, в которой:

  • М - сумма максимальных показателей минусовых температур в холодное время года;
  • k - коэффициент, отличающийся для разных видов грунтов.

Величина коэффициента, использующегося в расчетной формуле, составляет:

  • 0,23 - для глинистой почвы и суглинков;
  • 0,28 - для пылеватой и мелкой песчаной почвы, супесей;
  • 0,3 - для средне крупных гравелистых и крупных песков;
  • 0,34 - для почвы с вкраплениями крупнообломочных горных пород.

Для примера, определим расчетную величину ГПГ для Вологды. Данные среднемесячных минусовых температур для этого города мы можем взять в документе СНИП № 2101.99.

Для Вологды она составляет:


Из данной таблицы мы определяем значение M - для этого нам нужно суммировать показатели месяцев, обладающих минусовыми температурами.

  • M = 11,6 + 10,7 + 5,4 + 2,9 + 7,9 = 38,5.

Теперь нам нужно извлечь квадратный корень из получившейся величины:

Что позволяет выполнить расчеты согласно основной формуле, учитывая коэффициент типа грунта, на котором будут выполняться строительные работы. Для примера используем коэффициент суглинистой почвы, он равен 0,23.

В результате мы получаем расчетную величину промерзания суглинистой почвы в Вологде равную 143 сантиметрам. Аналогичным образом расчеты выполняются для любых видов почв в других городах России.

Как определить реальную глубина промерзания грунта

Внимание! Фактические и нормативные показатели ГПГ всегда будут отличаться между собой из-за ряда сопутствующих факторов, таких как толщина снега и льда, которыми укрыт грунт.

Рис. 1.4: Нормативная глубина промерзания грунта в РФ (данные на 2006 год)


Для определения реальной глубины промерзания используется специальный прибор - мерзлотомер. Данное устройство представляет собою обсадную трубку, внутри которой размещен наполненный водой шланг с внутренними ограничителями передвижения льда. На шланг нанесена сантиметровая разметка.

Мерзлотомер погружается в грунт на глубину, равную фактической величине ГПГ (все измерения проводятся в холодное время года). Вода в трубке мерзлотомера превращается в лед на участке, где с прибором контактирует промерзшая почва.

Рис. 1.5: Фактическая глубина промерзания почвы в РФ

Спустя 10-12 часов после погружения устройства в почву шланг с водой изымается из обсадной трубки и по замершему участку воды определяется реальная глубина промерзания почвы.

Наши услуги

Услуги компании "Богатырь" это забивка свай и лидерное бурение. Мы имеем собственный автопарк бурильно-сваебойной техники и готовы поставлять сваи на объект с дальнейшим их погружением на строительной площадке. Цены на забивку свай представлены на странице: цены на забивку свай. Для заказа работ по забивке железобетонных свай, оставьте заявочку.

Глубина промерзания грунта в Новосибирске. Как промерзает грунт

Как происходит промерзание грунта?

Каждую зиму грунт промерзает на некоторую глубину, при этом содержащаяся в грунте вода замерзает, превращается в лед и расширяется, тем самым, увеличивая объем грунта. Этот процесс называется пучение грунта. Увеличиваясь в объеме, грунт действует на фундамент дома, сила этого воздействия может быть очень велика и составлять десятки тонн на квадратный метр поверхности фундамента. Воздействие такой силы может двигать фундамент, нарушая нормальное положение всего здания. Таким образом, промерзание грунта оказывает негативное влияние. Для того, чтобы силы пучения не действовали на основание фундамента, нужно его закладывать на глубину ниже глубины промерзания.

От чего зависит глубина промерзания грунта?

Глубина промерзания грунта в Новосибириске: 2,20м — 2,42м

Глубина промерзания грунта зависит, во-первых, от типа грунта: глинистые грунты промерзают чуть меньше песчаных, потому что обладают большей пористостью. Пористость глины колеблется от 0,5 до 0,7, в то время как пористость песка — от 0,3 до 0,5.

Во-вторых, глубина промерзания зависит от климатических условий, а именно от среднегодовой температуры: чем она ниже, тем больше глубина промерзания.
Нормативные глубины промерзания (по данным СНиП) в сантиметрах для разных городов и типов грунта представлены ниже в таблице.

Глубина промерзания грунта в Новосибирке составляет:

для глинистых грунтов (глина, суглинок) — 2,20 м
для песчаных грунтов (песок, супесь) — 2,42 м

Фактические глубины промерзания на самом деле будут отличаться от нормативных, приведенных в СНиП, потому что нормативные данные приведены для самого плохого случая — отсутствие снежного покрова. Нормативная глубина промерзания грунта, представленная в этой таблице, — это максимальная глубина. Снег и лед – хорошие теплоизоляторы, и наличие снежного покрова уменьшает глубину промерзания. Под домом грунт так же промерзает меньше, тем более, если дом отапливается круглый год. Таким образом, реальная глубина промерзания земли может быть на 20-40% меньше нормативной.

Как уменьшить влияние промерзания грунта?

Промерзание грунта можно уменьшить: для этого грунт вокруг дома утепляют. Лента хорошего утеплителя шириной 1-2 метра, уложенная вокруг дома, способна обеспечить минимальную глубину промерзания грунта, окружающего фундамент дома. Благодаря такому приему возможно заложение мелкозаглубленных фундаментов, которые закладываются на глубину выше глубины промерзания, но благодаря утеплению грунта остаются устойчивыми.

Глубина промерзания грунта - СибПоселки

Любое строительство априори начинается с земельных работ и устройства фундамента. Причем на выбор последнего и величину его заглубления влияет множество природных факторов, к которым относится и глубина промерзания грунта.

Процесс промерзания грунта

Вполне естественно, что в зимний, холодный период грунт оказывается промерзшим и зависит глубина промерзания от типа грунта и географического расположения, обуславливающего определенные климатические условия. Немаловажна так же и степень влажности грунта.

Опасность для фундамента, а значит и всего строения в целом, таится в превращении при минусовых температурах воды в лед, находящейся на глубине промерзания. Процесс этот характерен тем, что преобразуясь в лед, вода существенно изменяется в объеме (увеличивается порядка на 10%), изменяя тем самым объем грунта.

Это приводит к такому неприятному явлению как пучение грунта. То есть, грунт начинает вытеснять фундамент. Это происходит зимой, а весной, с наступлением тепла и таянием льда, происходит обратный процесс - затягивание основы строения. И тем больше пучение, чем больше воды находится в грунте. Такое опасное явление зачастую служит причиной деформации/разрушения фундамента. Силы вспучивания могут оказывать колоссальное давление на основу, причем все это происходит неравномерно. Нивелируют силы пучения заглублением фундамента на расстояние превышающие глубину промерзания грунта.

Что влияет на глубину промерзания грунта?

Поскольку на показатели глубины промерзания оказывают влияние климатические условия и тип грунта, то совершенно справедливо, что для каждого района она разная. Например, глубина промерзания грунта в Новосибирске будет существенно отличаться от глубины в других районах. В самой же Новосибирской области распространены следующие грунты:

  • песчаный
  • глинистый
  • суглинки и супеси
  • крупнообломочный грунт (осколки и обломки скальных пород)
  • скалистый грунт

Если два последних ни вызывают нареканий при строительстве и являются вполне надежными (не впитывают влагу, не изменяются в объеме и т.д.), то для остальных, в обязательном порядке, следует знать глубину промерзания.

Нормативные показатели промерзания грунта:

Значения глубины промерзания грунта для Новосибирска, взятые из СНиП составляют:

  • Суглинки и глины - 1.83 м
  • Песок мелкий, супесь - 2.23 м
  • Песок крупный, гравелистый - 2.39 м

Определены значения из учета:
- полного отсутствия снежного покрова на грунте
- минимально возможная температура для Новосибирска
- максимальная влажность грунта.

В реальности фактическая глубина несколько разнится от указанной СНиП. Это объясняется наличием снега на грунте, выступающего в роли отличного теплоизоляционного природного материала. Также сказывается, что под фундаментом отапливаемого в холодный период дома грунт, как правило, промерзает гораздо меньше. Все это позволяет вносить коррективы при устройстве основы дома и предполагать, что реальная глубина промерзания может существенно отличаться от официальной (на 20-40%).

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) Физическое моделирование максимальной глубины сезонного промерзания почвы в США с использованием регулярных наблюдений за погодой

M

ARCH

2001 547DEGAETANO ET AL.

T

ABLE

1. Ввод метеорологических характеристик и характеристик участка, необходимых для

модели SHAW.

Метеоданные

Температура воздуха

Скорость ветра

Начальная высота снежного покрова

Характеристики площадки

Наклон

Аспект

Широта

Начальная плотность снега

Влажность

Параметры солнечной радиации

000

000

Albedo

Индекс площади листа

Высота растений

Глубина укоренения

Характеристики почвы

Начальная температура почвы

Начальная влажность почвы

Насыпная плотность

Насыщенная гидропроводность

Параметры насыщенной теплопроводности

Загрузка остатков

Толщина слоя остатков

Процентное покрытие

Albedo

условий поверхности, а L - объемная скрытая теплота плавления

(Дж · м

23

).

Для многих приложений оценка

по уравнению Берггрена сопоставляет зимнюю максимальную глубину промерзания с достаточной точностью

(Гельфан, 1989). Однако модель требует

, чтобы высота снежного покрова принималась постоянной, и не учитывала морские изменения содержания влаги в почве. Эти предположения

нереалистичны во многих частях Соединенных Штатов. Fur-

thermore, производительность модели ограничена максимальной глубиной промерзания почвы

, что исключает ее использование в приложениях, где требуется ежедневное увеличение глубины промерзания

.

Эти ограничения устраняются с помощью физически обоснованных моделей замораживания почвы

, таких как модель одновременного нагрева и

воды (SHAW) (Flerchinger and Saxton 1989;

Flerchinger 1991; Flerchinger et al. 1994, 1996). Современная модель SHAW

была разработана для логических применений в гидроэнергетике и, таким образом, учитывает такие факторы, как испарение

, высота снежного покрова, сток и профили почвенной воды

в дополнение к глубине промерзания почвы.Модель предполагает

одномерный вертикальный профиль почвы, который простирается на

вверх через несколько слоев, представляющих недискретизированную почву

, вспаханную почву (можно рассмотреть максимум 20 слоев почвы), растительные остатки, снег, и завод

навес

. Требуемые метеорологические характеристики и характеристики участка

Входные данные в модель обширны (Таблица 1). На основе

ежечасных (или суточных) метеорологических наблюдений можно получить потоки тепла и

влаги для верхней границы модели

, которые, в свою очередь, используются для вычисления потоков

между слоями.Уравнения в модели решаются неявно с помощью метода Ньютона – Рафсона (Flerchinger

и Saxton 1989).

В отличие от эмпирического подхода Берггрена, количество воды в почве

является неотъемлемой частью модели

SHAW, моделирующей суточное протекание промерзания почвы

. В дополнение к влиянию влажности почвы

на теплопроводность почвы и скрытое тепловыделение во время замерзания, движение воды также играет роль в процессе промерзания почвы

, особенно когда почва

близка к насыщению.Вода имеет тенденцию притягиваться к

границе между мерзлой и незамерзшей почвой. Движение воды

к этому фронту замерзания является результатом

температурных градиентов, которые вызывают градиенты потенциала воды в почве и, следовательно, дальнейшие движения воды.

Хотя модель SHAW обращается к каждому из соответствующих физических процессов

, которые управляют замерзанием почвы, ее обширные требования к данным

ограничивают ее использование очень немногими точками

, оснащенными инструментами.Промежуточный класс

моделей упоминается как методы баланса теплового потока

Кеннеди и Шарратт (1998). Примеры такого типа подхода

приведены Бенуа и Мостагими (1985),

и Гусевым (1985). Требования к данным этих программ

могут быть выполнены за счет данных, доступных из сети

Cooperative Observer, что делает их привлекательными

для оценки промерзания почвы в национальном масштабе. Однако

при сравнении возможностей Эти модели для оценки максимальной глубины промерзания

, Кеннеди и Шаррат (1998)

обнаружили, что они имеют тенденцию к завышению глубины промерзания почвы

из-за пренебрежения объемным теплосодержанием.

Кроме того, модель Гусева (1985) не допускает оттаивания

на поверхности почвы. Хотя предположительно

это имеет лишь незначительные последствия для максимального проникновения инея

, это ограничивает использование модели в других приложениях.

На основе частоты запросов на замораживание почвы

Информация, полученная Северо-восточным региональным климатическим центром

(NRCC), DeGaetano et al. (1996) разработали физическую модель промерзания почвы

с приложением

для северо-востока США (далее модель NRCC

).При разработке модели руководствовались

доступностью метеорологических данных в национальной сети -

работой станций с наибольшей пространственной плотностью. Таким образом, метеорологический ввод

был ограничен суточным максимумом, а

минимальной температурой и высотой снежного покрова. Кроме того, ежедневные наблюдения за жидким эквивалентом осадков и

снега были использованы для эмпирической оценки плотности снега

по высоте снежного покрова. Модель NRCC лучше всего классифицировать как гибрид более сложных конечно-дифференциальных подходов (например,

).g., SHAW) и более простые методы баланса теплового потока

. Таким образом, он сочетает в себе желаемые характеристики

каждой группы моделей. Метеорологический ввод

Требования

ограничены. Однако вместо решения системы уравнений

, представляющих дискретные режимы теплопередачи

, как это сделано Бенуа и Мостагими (1985),

, модель NRCC использует схему

с конечными разностями с грубым дифференцированием с использованием слоев почвы переменной глубины.

Как и модели обоих классов, модель NRCC as-

суммирует одномерный тепловой поток.Это показано схематически

на рис. 1. На этом рисунке глубины (м) ниже или

над (в случае снега и / или воздуха) поверхности равны

, обозначенным буквой Z, а температуры (8C ) обозначаются цифрами

T. Нижние индексы обозначают снег (и), мерзлый грунт (f), поверхность почвы

(O) и нижнюю границу (D). Нижний индекс

«y» относится к значению, наблюдаемому или расчетному для

предыдущего дня. Модель предполагает, что поток тепла

через нижнюю границу незначителен.На нижней границе

, Z

D

, которая установлена ​​на глубине 2 м, ежедневная

«глубокая» температура T

D

определяется как функция от среднего значения

. температура воздуха за период с предыдущего

Вода | Бесплатный полнотекстовый | Критическая глубина промерзания-талого грунта при различных типах снежного покрова

3.1. Процесс кривой глубины промерзания почвы
Цикл измерений эксперимента следовал циклу замораживания-оттаивания почвы (8 ноября 2014–7 мая 2015 г.).В начале промерзания почва находилась в одностороннем промерзшем состоянии сверху вниз, тогда как в период таяния участок промерзшей почвы демонстрировал «двустороннее» состояние таяния. Были различия в процессе промерзания почвы из-за различных условий снежного покрова. Эти различия повлияли на критическую глубину промерзания почвы. Кривая процесса промерзания почвы показана на рисунке 4. Анализ общих тенденций показал, что 25 февраля 2015 года поверхностный слой почвы был первым, кто растаял в условиях ОС.Повышение температуры окружающей среды привело к таянию снега, а в условиях NS, TS и CS почва, в свою очередь, проявляла явление таяния. Анализ показал, что максимальная глубина замораживания составила 127 см при обработке BL, тогда как при обработках NS, CS и TS максимальная глубина замерзания составляла 118 см, 95 см и 86 см, соответственно. В нормальных условиях, с увеличением плотности снега, теплопроводность снежного покрова увеличивается при обработке CS, и изменение температуры атмосферы с большей вероятностью повлияет на теплопередачу почвы, тем самым увеличивая глубину промерзания. .Однако в этом исследовании данные в таблице 2 показали, что при обработке CS содержание жидкой воды в снеге было больше, чем при обработке NS, а теплоемкость воды (4,2 × 10 3 Дж / ( кг · ° C)) превышала теплоемкость снега (2,1 × 10 3 Дж / (кг · ° C)). Жидкая вода в снегу поглощает больше энергии, что препятствует рассеиванию тепла почвы. Таким образом, глубина промерзания почвы при обработке CS была меньше, чем при обработке NS. Снежный покров увеличивал время промерзания почвы.Дата полного оттаивания почвы при обработке БС наступила 19 апреля. Время полного оттаивания почвы при обработках NS, CS и TS увеличилось на 9, 12 и 17 дней, соответственно, по сравнению с BL. Кроме того, тенденция изменения кривой глубины промерзания почвы показала изменения наклона, которые были относительно большими на стадии раннего промерзания; с продолжением процесса замораживания наклон кривой замораживания медленно менялся и имел тенденцию становиться стабильным в течение определенного периода времени.Аналогичным образом, изменения в промерзании почвы при обработке NS, CS и TS показали тенденцию к снижению в разной степени по сравнению с обработкой BL. Конкретный процесс изменения скорости промерзания показан в таблице 3:

Сравнительный анализ скорости промерзания почвы показывает, что в условиях обработки BL скорость промерзания почвы составляла 0,91 см / день в слое почвы 0–10 см, что относительно стабилен. При непрерывной миграции фронта промерзания скорость промерзания в слое почвы 10–60 см быстро увеличивалась, и средняя скорость промерзания составляла 1.62 см / сут, особенно в слое почвы 50–60 см, где скорость промерзания достигла максимального значения. Скорость замерзания показала тенденцию к постепенному снижению, когда глубина промерзания достигала 110–120 см, где скорость замерзания составляла всего 0,67 см / день. В течение всего периода промерзания скорость промерзания вертикального участка почвы сначала увеличивалась, а затем снижалась. В условиях NS тенденция к замерзанию была такой же, как и при обработке BL; однако в том же слое почвы скорость промерзания демонстрировала тенденцию к снижению в разной степени по сравнению с обработкой BL.Аналогичным образом, в слое почвы 40–50 см скорость промерзания достигала 1,67 см / сут, что было максимальной скоростью промерзания в этих условиях. Скорость промерзания постепенно снижалась ниже 50 см и, наконец, достигла устойчивого состояния в слое почвы 100–110 см. Кроме того, по сравнению с обработками BL и NS в том же слое почвы, скорость промерзания снизилась при обработках CS и TS, достигнув устойчивого состояния на 90–100 см и 80–90 см, соответственно.

3.2. Изменение температуры почвы
Процесс передачи температуры почвы в различных условиях снежного покрова, определенный в настоящем исследовании, показан на Рисунке 5.Кроме того, с помощью SPSS 19.0 были проанализированы временные ряды температуры почвы в различных слоях почвы; результаты показаны в Таблице 4.

Общий анализ показал, что последовательность температур почвы во всем цикле замораживания-оттаивания демонстрирует тенденцию сначала к снижению, а затем к увеличению с течением времени. В вертикальном разрезе почвы изменения температуры почвы в слое 0–40 см при различных условиях обработки были более значительными; эта тенденция указывает на то, что изменение температуры в этой области было относительно большим, в то время как изменения между 40 и 100 см были относительно незначительными.Однако в слое почвы 100–180 см градиент изменения был небольшим, что свидетельствует о минимальном влиянии внешней среды на температуру почвы в этом регионе.

При обработке BL температура почвы колебалась от –20,24 до 14,47 ° C в слое почвы 0–40 см, что указывает на большой разброс температуры. По мере увеличения глубины почвы колебания температуры почвы составляли от –10 до 11,8 ° C в слое почвы толщиной 40–140 см, и степень изменения температуры почвы была относительно слабой.При этом диапазон изменения температуры почвы в глубоком слое почвы 140–180 см составлял 3,2–12,7 ° C. Таким образом, температура почвы изменилась минимально, и эти почвы не промерзали.

В зоне обработки НС температура почвы колебалась от –7,55 до 13,15 ° C в слое почвы 0–40 см, и колебания температуры почвы значительно уменьшились по сравнению с таковой при обработке БС. Кроме того, колебания температуры между слоями почвы 40–140 см и 140–180 см составляли –3.9–10,23 ° C и 4,7–13,8 ° C соответственно. В том же слое почвы диапазон изменения температуры почвы уменьшился при трех условиях обработки снежного покрова по сравнению с обработкой голой почвы, а изменения температуры были незначительными.

Аналогично, при обработках CS и TS диапазоны температуры почвы составляли –6,82–12,55 ° C и –5,86–12,81 ° C, соответственно, в слое почвы 0–40 см. Тенденция изменения температуры почвы при этих двух обработках была медленнее, чем при обработках BL и NS.Кроме того, температура почвы в слоях почвы 40–140 см и 140–180 см постепенно стабилизировалась с увеличением глубины почвы. Различия в температуре почвы при четырех вариантах обработки имели следующий порядок протяженности: BL> NS> CS> TS.

На основе анализа тенденции изменения температуры почвы при четырех различных обработках были рассчитаны диапазон вариации, коэффициент вариации и вариация единицы температуры почвы. Мы также проанализировали степень колебаний в единичном слое почвы временного ряда температуры почвы, а затем определили критический слой температуры почвы при различных обработках снежного покрова.

В условиях обработки БС коэффициент вариации единичного слоя почвы временного ряда температуры почвы составил 12,138% в области 5–10 см. По мере увеличения глубины почвы коэффициент вариации единичных слоев почвы постепенно уменьшался, а колебания в температурной последовательности почвы постепенно ослаблялись. Коэффициент вариации температуры почвы снизился до 2,645% на участке 100–140 см. При этом дисперсия температурной последовательности почвы в единичном слое почвы составила 0.361 ° C в области 5–10 см; однако дисперсия единичного слоя почвы составила 0,061 ° C в области 100–140 см, при этом отклонение температуры почвы от разницы средних значений постепенно уменьшалось. Когда температура почвы достигла определенной степени стабильности, мы определили, что почва достигла критической глубины.

В условиях NS коэффициент вариации и дисперсия температуры почвы в различных слоях почвы демонстрировали тенденцию к снижению по сравнению с таковыми для BL.Среди этих почвенных слоев коэффициент вариации температуры почвы в поверхностном 5–10-сантиметровом слое почвы был на 4,61% ниже, чем при обработке БС. В области ниже 10 см коэффициент вариации временного ряда постепенно уменьшался и составил всего 1.672% в слое почвы 100–140 см. Дисперсия единичного слоя почвы демонстрировала аналогичные тенденции изменения от 5 см до 180 см.

Аналогичным образом, в условиях CS и TS коэффициент вариации и дисперсия единичной температуры почвы были меньше, чем при обработке BL в общем тренде изменения; средние значения коэффициента вариации почвы при двух режимах обработки в вертикальном профиле уменьшились на 6.63% и 9,05% по сравнению с обработкой BL, а средние значения дисперсии снизились на 5,43% и 8,69% соответственно. С увеличением толщины и плотности снежного покрова коэффициент вариации и дисперсия температуры почвы имели тенденцию к снижению; однако в слое почвы 10–15 см при обработке CS и в слое почвы 5–10 см при обработке TS коэффициент вариации температуры почвы имел сингулярное значение. На основании результатов, представленных в Таблице 4, коэффициенты вариации почвы (C v ) для слоя почвы 10–15 см в условиях CS и слоя почвы 5–10 см в условиях TS были значительно больше, чем в условиях TS. другие слои почвы при тех же условиях обработки.Эти результаты показывают, что температура почвы в почвенном слое зависит от изменений окружающей среды; таким образом, значение коэффициента вариации называется особой точкой. В сочетании с экспериментальными условиями конкретный анализ причин этой тенденции показал, что из-за большого количества снежного покрова проникновение талой воды привело к быстрому увеличению влажности почвы. Более того, поскольку теплоемкость воды 4,2 × 10 3 Дж / (кг · ° C) превышает удельную теплоемкость почвы [31], большой запас воды повлиял на устойчивый рост температуры почвы [32] и в результате в определенной степени колебания температуры почвы; тем самым было продемонстрировано сложное изменение закона.

В процессе исследований были рассчитаны разностные последовательности температур почвы между 10, 15, 20, 40, 60, 100, 140 и 180 см слоями и поверхностным 5-сантиметровым слоем. На основании этого были получены дисперсии разностных последовательностей. Поскольку дисперсия отражает степень дискретизации последовательности, она также отражает стабильность последовательности. Температурная последовательность 5-сантиметрового слоя почвы имела большую степень колебаний, поэтому мы полагали, что исследуемый слой почвы имел сильную степень дисперсии, когда вариация разностной последовательности между исследуемым слоем почвы и 5-сантиметровым слоем почвы был маленьким.Когда дисперсия разностной последовательности увеличивалась и стремилась к стабильному значению, температура исследуемого слоя почвы достигла стабильного состояния.

На Рисунке 6 показано, что кривые вариации разницы температур почвы при четырех различных обработках имели тенденцию «неуклонный рост-устойчивый». Поскольку тенденция изменения температуры почвы в 10, 15 и 20-сантиметровых слоях почвы была аналогична таковой для поверхностного 5-сантиметрового слоя почвы, разброс последовательности разностей между этими слоями почвы и 5-сантиметровым слоем почвы был низкий.По мере увеличения глубины почвы разброс значений разностной последовательности между 100, 140 и 180-сантиметровыми слоями почвы и поверхностным 5-сантиметровым слоем почвы был больше и имел тенденцию к устойчивому состоянию. Это указывало на то, что температуры слоев почвы 100, 140 и 180 см отличались от температуры поверхностного 5-сантиметрового слоя. Температура почвы в этих слоях почвы была относительно стабильной и не колебалась. Таким образом, казалось, что когда кривая дисперсии приближается к плато, температура почвы имеет тенденцию стабилизироваться и становится менее подверженной колебаниям замерзания и оттаивания.

В исследовании кривая на рисунке соответствовала значениям дисперсии девяти разностных последовательностей, а процесс изменения дисперсии при различных условиях обработки соответствовал логистическим кривым. Анализируя набор инструментов в MATLAB (программное обеспечение Matlab v. 2010b, MathWorks, Натик, Массачусетс, США), мы видим, что коэффициент детерминации (R 2 ) составлял 0,993 в условиях голой земли; степень аппроксимации кривой была выше; и конкретное уравнение кривой было y = 25.12 / [1 + 0,594e-0,0534 (x-90)]. Кроме того, коэффициенты детерминации составили 0,987, 0,952 и 0,931 при условии NS, CS и TS соответственно. Мы думаем, что место, где кривая имела тенденцию к стабильности, было критическим слоем промерзания и оттаивания почвы. Чтобы найти критическую точку, первая производная уравнения кривой была рассчитана с помощью программного обеспечения MATLAB, и мы определили, что, когда первая производная уравнения была меньше 0,1, наклон кривой имеет тенденцию быть стабильным, и это было критический слой термической активности почвенных вод.Для сравнения видно, что критический слой в условиях BL составлял 124 см, а критические положения в условиях NS, CS и TS составляли 112, 97 и 88 см соответственно. Ошибка между глубиной промерзания грунта и глубиной критического слоя оставалась в пределах 5%, что соответствовало реальной ситуации.

3.3. Изменение содержания влаги в почве
Это изменение содержания влаги в почве во время периодов замерзания и оттаивания показано на рисунке 7. При обработке BL разница вариаций содержания влаги в почве составляла 28.76% в слое почвы 0–40 см. С увеличением глубины почвенного слоя разница в вариациях влажности почвы составила 20,03% в слое почвы 40–140 см, и все еще сохранялась значительная разница в вариациях водности. Однако в глубоком слое 140–180 см влажность почвы была практически стабильной, а разница в содержании влаги составляла всего 3,7%, тогда как уменьшение влажности почвы происходило, прежде всего, за счет миграции почвенной влаги в мерзлую среду. край.

В условиях NS общий уровень влажности почвы был выше, чем при обработке BL, и разница в вариациях также демонстрировала определенную степень снижения. Разница во влажности почвы составила 23,45% в слое почвы 0–40 см и уменьшилась на 5,31% по сравнению с таковой при обработке БС. В слоях почвы 40–140 см и 140–180 см разница в влажности почвы уменьшилась на 6,14% и 1,32% по сравнению с обработкой BL соответственно. Обработка снежного покрова снизила теплоотдачу почвы, снизилась степень промерзания почвы, что привело к снижению влажности почвы.

При CS и TS, из-за увеличения толщины снежного покрова и плотности снега, эффекты сохранения тепла и экономии воды были более очевидными. Различия в содержании влаги в почвенном слое 0–40 см при двух вариантах обработки были на 6,31% и 7,26% ниже, чем при обработке BL, соответственно. Кроме того, в слоях почвы 40–140 см и 140–180 см разница в вариациях влажности почвы показала определенную степень уменьшения по сравнению с таковой при обработке BL, а общий уровень влажности почвы показал тенденция к увеличению.

Мы также проанализировали диапазон, коэффициент вариации и дисперсию содержания влаги в почве на единицу слоя почвы при четырех различных обработках снежного покрова, и результаты показаны в таблице 5.

При условиях обработки BL, коэффициент вариации почвы Влажность в единичном слое почвы составляла 12,634% при слое почвы 5–10 см. Коэффициент вариации вертикального профиля влажности почвы показал тенденцию к постепенному сужению от мелкого к глубокому до достижения слоя почвы 100–140 см, при этом его коэффициент вариации снизился до 0.964%, а влажность почвы достигла относительно стабильного уровня.

В условиях НС коэффициент вариации влажности почвы на мелководье также имел высокий уровень изменчивости; однако изменение вертикального профиля показало, что коэффициент вариации влажности почвы в единичном слое почвы составлял 8,345% в слое почвы 5–10 см. При этом коэффициент вариации достигал максимального значения в слое почвы 10–15 см. Площадь под этим слоем почвы показывает тенденцию к постепенному уменьшению, а затем имеет тенденцию к стабилизации в слое почвы 100–140 см.Анализ показал, что проникновение талой воды весной привело к внезапному увеличению содержания влаги в почве на поверхности почвы, что повлияло на весь процесс содержания влаги в почве; следовательно, определенное влияние оказал и коэффициент вариации почвенного слоя.

Аналогичным образом, при обработках CS и TS коэффициент вариации влажности почвы имел пик при 10-15 см и 5-10 см соответственно. С увеличением количества снежного покрова проникновение талой воды увеличивалось, и коэффициент вариации содержания жидкой воды в положении пикового уровня постепенно увеличивался.Однако коэффициент вариации влажности почвы на вертикальных участках почвы также имел тенденцию к уменьшению с увеличением глубины почвы.

Мы стремились определить разницу во влажности почвы между каждым слоем и поверхностным 5-сантиметровым слоем в четырех различных вариантах обработки и рассчитали дисперсию разницы. Результаты показаны на Рисунке 8.

Сравнение вариаций различных последовательностей содержания влаги в почве при четырех различных условиях обработки показало, что тенденция вариаций почвы была более мягкой в ​​мелкой почве.После стадии подъема влажность почвы при обработке TS первой достигла стабильного уровня, а точка перегиба составила 89 см. Затем дисперсия разностной последовательности влагосодержания достигла равновесия при обработке CS, и точка перегиба находилась в 98-сантиметровом слое почвы. Обработки CS, NS и BL достигли своего положения равновесия в этом порядке; величина баланса дисперсии уменьшалась с увеличением снежного покрова, и критический слой теплоактивности почвенной воды постепенно снижался.

Таким образом, изменения влажности почвы в неглубоких слоях почвы были относительно резкими, тогда как изменения в более глубоких слоях почвы были относительно стабильными. Снежный покров может уменьшить испарение и диффузию почвенной влаги, тем самым уменьшая потерю воды, тогда как эффект снежной изоляции снижает степень промерзания почвы и увеличивает общее содержание влаги в почве. Разница в влажности почвы постепенно уменьшалась с увеличением толщины и плотности снега.

Глубина промерзания

% PDF-1.7 % 1 0 объект > / Metadata 2 0 R / Outlines 6 0 R / Pages 3 0 R / StructTreeRoot 7 0 R / Type / Catalog / Viewer Настройки >>> эндобдж 5 0 obj > / Шрифт >>> / Поля [11 0 R] >> эндобдж 2 0 obj > поток application / pdf

  • Брентон С. Шарратт и Дональд К. МакКул
  • Глубина замерзания
  • Prince 12.5 (www.princexml.com) AppendPDF Pro 6.0 Linux Kernel 2.6 64bit 18 мая 2016 Библиотека 10.1.0Appligent pdfHarmony 2.02019-10-25T04: 26: 04-07: 002019-10-25T04: 26: 04-07: 002019-10-25T04: 26: 04-07: 001uuid: 1e23f914-accb-11b2-0a00-58f1b0000000uuid: 1e245fd0- accb-11b2-0a00-70a50cbdfd7fpdf Harmony 2.0 Linux Kernel 2.6 64bit 13 марта 2012 Библиотека 9.0.1 конечный поток эндобдж 6 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 22 0 объект > 1] / P 39 0 R / Pg 38 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 23 0 объект > 2] / P 20 0 R / Pg 38 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 24 0 объект >> 3 4] / P 20 0 R / Pg 38 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 32 0 объект > 12] / P 31 0 R / Pg 38 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 35 0 объект > 17] / P 33 0 R / Pg 38 0 R / S / Ссылка >> эндобдж 33 0 объект > эндобдж 38 0 объект > / Font> / ProcSet [/ PDF / Text] >> / StructParents 0 / Tabs / S / Type / Page >> эндобдж 47 0 объект [37 0 R 41 0 R 43 0 R 44 0 R 45 0 R 46 0 R] эндобдж 48 0 объект > поток xW] o6}

    Процесс замораживания / оттаивания и баланс поверхностной энергии сезонно мерзлого грунта в районе истока реки Хуанхэ

    Процесс замораживания / оттаивания

    Разделение стадий замораживания / оттаивания основывалось на почве температура в первую очередь в предыдущих исследованиях процесса замораживания / оттаивания.На основе суточной минимальной / максимальной температуры почвы процессы замораживания / оттаивания почвы в течение всего года были разделены на четыре стадии замораживания / оттаивания, включая стадию полного замораживания (максимальная дневная температура почвы ниже 0 ° C) и стадия полного оттаивания. (минимальная дневная температура почвы выше 0 ° C), а также стадии замерзания и оттаивания (максимальная дневная температура почвы выше 0 ° C, а минимальная дневная температура почвы ниже 0 ° C) (Guo et al. 2011b). Разделив этим методом стадии замораживания / оттаивания участков Мадуо и Маку, мы обнаружили, что стадии замерзания и оттаивания почвенных слоев обычно составляли всего 1-2 дня, что не соответствовало действительности.Это несоответствие показывает, что процесс замораживания / оттаивания почвы сложен, и делить стадии замораживания и оттаивания только на основе температуры почвы ненадежно. Таким образом, процесс замораживания / оттаивания был разделен на изменение температуры почвы и влажности почвы в этом исследовании, в котором резкий переход влажности почвы в каждом слое почвы был обнаружен с помощью движущейся методики испытаний t с шагом от 15 дней. Моменты времени резких изменений (уровень значимости α = 0.001, значение t равно 3,5, = 3,29, что дает более строгий уровень значимости) влажности почвы примерно в то время, когда температура почвы ниже 0 ° C - процесс оттаивания; моменты резкого изменения влажности почвы примерно в то время, когда температура почвы выше 0 ° C - это процесс промерзания; стадия полного замораживания находится между процессом замораживания и процессом размораживания; и стадия полного размораживания находится между процессом размораживания и процессом замораживания.Суточное замораживание / оттаивание грунта происходило ежедневно на этапах оттаивания и промерзания. На основе описанного выше метода были определены четыре стадии замораживания / оттаивания участков Мадуо и Маку на всей глубине с интервалом данных 30 мин (Таблица 2).

    Таблица 2 Даты начала и периоды четырех стадий замораживания / оттаивания почвы с 12 мая 2014 г. по 11 мая 2015 г.

    В таблице 2 показаны даты и периоды начала четырех стадий замораживания / оттаивания почвы в течение 12 мая 2014 г. до 11 мая 2015 г. На участке Мадуо был более длительный период замерзания-оттаивания (этап замерзания, этап полностью замерзания и этап оттаивания), чем на участке Маку на любой глубине почвы.В среднем период промерзания-оттаивания продолжался приблизительно 174 дня (неглубокий слой почвы, 5-40 см) и 120 дней (глубокий слой почвы, 80-320 см) для участка Мадуо (плато субхолодный полузасушливый климатическая зона), только 142 дня (неглубокий слой почвы) и 53 дня (глубокий слой почвы) для участка Маку (зона субхолодного влажного климата плато) в году, как показано в таблице 2. Даты начала замерзания были отложены, поскольку глубина почвы увеличилась на сайты Мадуо и Маку. По сравнению с другими участками на ТП, процесс замерзания-оттаивания участков BJ (центральный TP, сезонно мерзлый грунт) и Бейлухэ (вечная мерзлота) продолжался примерно 199 и 208 дней соответственно (Ge et al.2016; Guo et al. 2011b).

    Когда температура поверхности почвы начала снижаться ниже точки замерзания в конце октября на участке Мадуо (Таблица 2), влажность почвы начала снижаться в результате повышения температуры почвы (Рис. 3a). Участку Мадуо потребовалось 25 дней, чтобы достичь стадии полного промерзания неглубокого слоя почвы. По сравнению с участком Мадуо, дата начала процесса промерзания была позже, а глубины промерзания на участке Маку были меньше (таблица 2, рис. 2b). Почва на участке Маку начала замерзать в середине ноября; Участку Maqu потребовалось 27 дней, чтобы достичь стадии полного промерзания мелкой почвы.По сравнению с другими участками ТП поверхностный слой почвы участков MS3478 и BJ начал промерзать в начале ноября; даты начала процесса замораживания на двух объектах были раньше, чем на объекте Maqu, но позже, чем на объекте Maduo. Поверхность почвы участков ANNI и D105 начала промерзать в конце и начале октября соответственно; дата начала процесса замораживания на участке D105 была раньше, чем на участке Мадуо (Chen et al. 2008). После этого грунт на обоих участках долгое время находился в полностью промерзшей стадии.Участок Мадуо выдержал более длительный период полной заморозки, чем участок Маку. Почти треть года неглубокий слой почвы на участке Мадуо находился в полностью промерзшей стадии, тогда как на участке Маку только 84 дня. С увеличением солнечной радиации температура почвы повысилась, и в конце (начале) марта следующего года на участке Мадуо (Маку) поверхность почвы и почва нижнего мерзлого слоя начали быстро оттаивать. Поверхность почвы участков BJ, ANNI и D105 начала оттаивать в конце марта, а на участке MS3478 - в середине марта.Даты начала процесса оттаивания сайта MS3478 были раньше, чем у сайта Maduo, но позже, чем у сайта Maqu (Chen et al. 2008). Оттаивание глубокого слоя почвы происходило быстрее, чем грунта мелкого слоя (таблица 2), поскольку температура почвы глубокого слоя почвы была выше, чем температура почвы мелкого слоя (рис. 2). Процесс оттаивания на участке Маку был аналогичен процессу оттаивания на участке Маку, за исключением того, что даты начала процесса оттаивания на участке Маку были раньше, чем на участке Мадуо, из-за высокой влажности почвы на участке Маку (Yang et al.2003 г.). Почва на глубине 160 см участка Маку в течение всего года находилась в полностью оттаявшей стадии. Рисунок 2 показывает, что максимальная глубина промерзания составляет около 320 см на участке Мадуо и 90 см на участке Маку. Суточное замораживание / оттаивание грунта происходило каждый день стадий замораживания и оттаивания. Как показано в Таблице 2, потребовалось около 50 дней и 58 дней процесса суточного замораживания / оттаивания грунта для чередования стадий полного замораживания / оттаивания в мелком слое почвы на участках Мадуо и Маку.Эти сроки были короче, чем у TGLMS (станция мониторинга Танггула, 83 дня) и XDTMS (станция мониторинга Xidatan, 132 дня) вечной мерзлоты (Yao et al. 2011).

    Рис. 3

    Суточные осадки и изотермы влажности почвы на участках Мадуо ( a ) и Маку ( b ) с 12 мая 2014 года по 11 мая 2015 года. объемное содержание и интервалы 0,05

    Характеристики температуры почвы и влажности почвы

    В следующем анализе использовались среднесуточные температура почвы и влажность почвы, рассчитанные по данным 30-минутного интервала.Хотя температура почвы на участках Мадуо и Маку была самой низкой в ​​период с января по февраль (рис. 2), различия между двумя участками все еще существовали. В период с января по февраль температура на участке Мадуо ниже, чем на участке Маку; разница температур между двумя участками составляла около 4 ° C вблизи поверхностного слоя. Температура поверхности, а также мелководья на двух участках были самыми высокими в период с июля по август. Между двумя участками имелись некоторые различия: температура почвы на участке Маку была выше, чем на участке Мадуо, из-за более низких широт и высоты; среднегодовая температура почвы, рассчитанная по среднесуточным значениям на глубине 5 см на стоянках Мадуо и Маку, составила 2.05 ° C и 5,15 ° C соответственно. Участок Мадуо находится к северо-западу от участка Маку и выше, чем участок Маку. В целом влажность почвы на участке Маку была выше, чем на участке Мадуо (рис. 3). Влажность почвы на двух участках уменьшалась с увеличением глубины почвы. Почва на участке Мадуо была самой сухой на глубине 40 см, а влажность почвы на участке Маку быстро снижалась с глубины 50 см до 80 см. В отличие от участка Мадуо, почва на участке Маку была самой сухой на глубине 80 см из-за разницы в типе почвы и типе климата между участками.По сравнению с участком Маку, размер частиц почвы на участке Мадуо более крупный; Между тем, в почве много гравия и мелкого камня. Таким образом, водоудерживающая способность почвы на участке Маку выше, чем на участке Мадуо. Климатическая зона стоянки Мадуо и стоянки Маку представляет собой субхолодный влажный плато и полузасушливый плато субхолодный соответственно. Поскольку на влажность почвы влияют осадки, среднегодовое количество осадков составило 332,5 мм и 593,4 мм в Мадуо и Маку, соответственно (1981–2010 годы).Ежедневные осадки метеостанций Мадуо и Маку с 12 мая 2014 г. по 11 мая 2015 г. показывают, что осадки в основном выпадали в период с июня по сентябрь (рис.3), что составило 72,57% и 74,95% годовых соответственно. Таким образом, с июня по сентябрь содержание влаги в почве на мелководье сохранялось на высоком уровне (рис. 3). Из-за меньшего количества осадков в начале июля на двух участках содержание влаги в поверхностном и мелководном грунте в конце июля снизилось. На участках Мадуо и Маку поверхность почвы начала замерзать в октябре и середине ноября соответственно и оставалась мерзлой около 5 месяцев (Таблица 2).Осадки уменьшились (рис. 3), и поверхность почвы начала промерзать; следовательно, одновременно с этим начало уменьшаться и содержание влаги в мелководных почвах (рис. 3). Несмотря на довольно низкое количество осадков на стадии промерзания почвы, влажность почвы в начале оттаивания оставалась высокой (рис. 3). Это связано с тем, что температура почвы снизилась, когда началось замерзание, и лишь небольшое количество почвенной жидкой воды было перенесено с поверхности почвы в атмосферу посредством сублимации; большая часть воды накапливалась через мерзлую почву (Yang et al.2003 г.).

    Суточные амплитуды температуры почвы на участке Мадуо были больше, чем на участке Маку на всех стадиях замерзания / оттаивания (рис. 4). На одной и той же глубине почвы суточные колебания температуры почвы на разных этапах были схожими, а суточные амплитуды на двух участках были наибольшими на стадии полного оттаивания (9,19 и 4,35), а наименьшие - на стадии промерзания. (1,23 и 0,47). В соответствии с исследованием Chen et al. (2014), часть энергии используется для фазового перехода в процессе замерзания, что приводит к меньшим изменениям температуры почвы.Температура почвы на стадии оттаивания была несколько выше, чем на стадии полностью промерзшего на глубине 5 см участка Мадуо, тогда как на станции Маку наблюдалось обратное. Температура почвы не имела суточных колебаний на всех стадиях замерзания / оттаивания в течение суток ниже глубины 40 см как на участках Мадуо, так и на участках Маку, а температура почвы повышалась с увеличением глубины почвы на стадии промерзания и полностью промерзшей стадии. Температура почвы снижалась с увеличением глубины почвы в стадии полного оттаивания в дневное время из-за большой чистой радиации на поверхности.По мере увеличения глубины почвы суточный цикл изменения температуры почвы уменьшался.

    Рис.4

    Суточные колебания температуры почвы на стоянке Мадуо ( a ) и на стоянке Маку ( b ) на разных глубинах, усредненные при оттаивании (1), полностью оттаявшем (2), промерзании (3), и полностью замороженные (4) стадии. CST относится к китайскому стандартному времени UT + 8: 00

    Суточные колебания влажности почвы уменьшались с глубиной (рис. 5). Влажность почвы на участке Маку была ниже, чем на участке Мадуо на стадии оттаивания, в то время как для неглубокого слоя почвы Маку была намного влажнее, чем Мадуо на стадии полного оттаивания.Вариация влажности почвы в глубоком слое почвы была слабой на обоих участках. Суточные амплитуды влажности почвы на участке Маку были больше, чем на участке Мадуо на всех стадиях промерзания / оттаивания. Во время стадии оттаивания на двух участках наблюдались значительные суточные колебания влажности почвы. Влажность почвы на стадии полного оттаивания была достаточной, что привело к довольно слабому суточному диапазону влажности мелкого слоя почвы. Однако по сравнению с полностью оттаявшей стадией влажность почвы была значительной в мелком слое почвы во время полностью промерзшей стадии; то есть не вся жидкая вода превратилась в лед даже во время полностью замороженной стадии, и по-прежнему наблюдались суточные колебания содержания влаги в почве из-за поверхностной энергии частиц почвы (Chen 2014).Почва всегда содержала определенное количество жидкой воды во время полностью промерзшей стадии. Между влажностью почвы и температурой почвы существовало динамическое равновесие. Суточные колебания влажности почвы во время стадии полного промерзания соответствовали суточным колебаниям температуры почвы.

    Рис. 5

    Суточные вариации влажности почвы на участке Мадуо ( a ) и на участке Маку ( b ) на разных глубинах, усредненные при оттаивании (1), при полном оттаивании (2), промерзании (3) , и полностью замороженные (4) стадии.CST относится к китайскому стандартному времени UT + 8: 00

    Изменение потока при различных условиях промерзания / оттаивания почвы

    На рисунке 6 показаны годовые изменения среднесуточных потоков поверхностной энергии на участках Мадуо и Маку. Вариации потока энергии двух сайтов продемонстрировали определенное сходство.

    Рис. 6

    Среднесуточные значения потоков поверхностной энергии на участках Мадуо ( a ) и Maqu ( b ) с 12 мая 2014 г. по 11 мая 2015 г. LE означает поток скрытого тепла, H относится к явному тепловому потоку, G 0 относится к тепловому потоку на поверхности земли, а Rn относится к чистому излучению.Серая область около ноября 2014 года относится к стадиям замерзания, а около апреля относится к стадиям оттаивания.

    Годовые вариации чистой радиации (Rn) участков Мадуо и Маку показали одномодальные изменения: пик летом и падение зимой. С одной стороны, на сезонный тренд Rn сильно повлияли сезонные колебания подсолнечной точки и зимний снежный покров. С другой стороны, синоптическая погода вызвала большие ежедневные колебания Rn, как показано на рис. 6. На Rn практически не повлиял процесс замораживания / оттаивания.Вариация теплового потока на поверхности земли (G 0 ) была слабой по сравнению с Rn. Таблица 3 показывает, что среднее значение G 0 было отрицательным во время стадии промерзания и полностью промерзшей из-за постепенного снижения температуры воздуха и процесса промерзания почвы. На двух этапах перенос тепла из почвы в атмосферу увеличивал доступную энергию. G 0 стадии замораживания было больше, чем стадии полностью замороженного, на станциях Мадуо и Маку.Высвобождение энергии на стадии промерзания почвы фактически увеличивало восходящую интенсивность потока тепла почвы, что согласуется с результатами моделирования в предыдущем исследовании (Chen et al. 2014). Во время стадий оттаивания и полного оттаивания среднее значение G 0 было положительным из-за высокой температуры воздуха и оттаивания почвы, поглощающей тепло. Чистым эффектом двух стадий на обмен энергии было поглощение тепла почвой из атмосферы. G 0 стадии оттаивания было больше, чем стадии полностью оттаивания на обоих двух участках.Поглощение энергии от стадии оттаивания почвы фактически увеличивало поток тепла почвы вниз. Среднегодовые значения G 0 на стоянке Мадуо и Маку составили - 2,28 и 0,28 Вт / м 2 соответственно. Следовательно, общие годовые эффекты двух участков были разными. Тепло передавалось из почвы в атмосферу на участке Мадуо и поглощалось почвой из атмосферы на участке Маку.

    Таблица 3 Средние энергетические компоненты на разных стадиях замораживания / оттаивания на участках Мадуо и Маку в период с 12 мая 2014 г. по 11 мая 2015 г.

    На стадии полного оттаивания влажность почвы в неглубоком слое почвы увеличилась (рис.3) потому что сезон дождей увеличивает количество осадков. Кроме того, эвапотранспирация с поверхности почвы в атмосферу увеличилась из-за более цветущей растительности. Таким образом, рис. 6 и таблица 3 показывают, что LE было выше, чем H на обоих участках, изменение LE было аналогично изменению Rn, и LE преобладали в распределении поверхностной энергии. В предыдущем исследовании было показано, что не только значительное количество водяного пара, но и тепловая энергия передавались через эвапотранспирацию из почвы в атмосферу; следовательно, уменьшение тепловой энергии в поверхностном слое почвы подавляет повышение температуры почвы, что приводит к уменьшению разницы температур суши и атмосферы, тем самым уменьшая H (Yang et al.2003 г.). Как показано на рис. 6а, Rn и LE имели ступенчатое увеличение, но без уменьшения H на участке Мадуо. Это связано с тем, что угол солнечной высоты является самым большим в году в конце июня и начале июля, как мы его знаем, поэтому обычно Rn является самым высоким значением в это время года. Хотя, как показано на рис. 6a, до 27 июня 2014 г. не было увеличения Rn, что было связано с непрерывными сильными 10-дневными осадками (накопленные осадки 47,3 мм) с 18 по 27 июня (рис. 3a). . С 28 июня появились более типичные солнечные дни, и Rn быстро увеличился.Из-за высокого значения влажности почвы в это время (рис. 3а) LE имеет ступеньку, увеличивающуюся с увеличением Rn. Причина, по которой этого изменения не произошло на участке Маку, заключается в том, что количество осадков в июле меньше по сравнению с другими месяцами, поэтому LE на участке Маку не показало скачкообразного изменения около 1 июля 2014 г. Низкая влажность почвы и испарение были слабый во время полностью замороженной стадии, что приводит к низкому LE. Поскольку H преобладает в распределении поверхностной энергии, изменение H аналогично изменению Rn.На стадии промерзания жидкая вода почвы начала уменьшаться при промерзании, что вызвало слабое увеличение H и уменьшение LE. Однако перед замерзанием почвы значение LE начало уменьшаться, что указывает на слабое влияние замерзания почвы на изменение LE. H начинал увеличиваться с Rn до оттаивания почвы. Rn все еще увеличивался со сменой сезона во время стадии оттаивания, вызывая слабое увеличение H и повышение LE. Вклад талой воды в поток скрытого тепла был длительным, и этот вклад продолжался в процессе длительного оттаивания (Yao et al.2011). Кроме того, в почвах оттаивающая кромка активного слоя препятствовала проникновению вниз во время стадии оттаивания. Это может привести к тому, что больше воды будет накапливаться в поверхностном слое почвы, что позволит испариться большему количеству доступной воды. В целом на колебания потоков повлияли как муссоны, так и процесс замораживания / оттаивания почвенного слоя в сезонно-мерзлых регионах.

    Суточные колебания потока при различных условиях промерзания / оттаивания почвы

    Температура почвы на глубине 5 см была выше 0 ° C, и суточные колебания были значительными на обоих участках во время стадии полного оттаивания (рис.4a2, b2). Влага почвы была достаточной как в дневное, так и в ночное время из-за обильных дождей на стадии полного оттаивания, что привело к довольно слабому суточному диапазону (рис. 5а2, б2). Во время стадии полного оттаивания суточные вариации LE были больше, чем H на обоих участках, как показано на рис. 7a2, b2, потому что LE, образующийся в результате испарения, был больше днем ​​и меньше в ночное время из-за отсутствия солнечной радиации. нагрев (рис. 7а2, б2). Таким образом, изменение LE согласуется с изменением Rn, и, хотя нагрев солнечным излучением был высоким в дневное время на стадии полного оттаивания, H все еще был небольшим, что является результатом тепла испарения, поглощаемого водой с поверхности почвы.Кроме того, в ночное время величина H также была небольшой, что привело к относительно низкому диапазону суточных колебаний. Суточный ход G 0 был значительным в полностью оттаявшей стадии.

    Рис.7

    Суточные вариации потоков поверхностной энергии участка Мадуо ( a ) и участка Маку ( b ) при оттаивании (1), полностью оттаявшем (2), замерзании (3) и полностью замороженные (4) стадии. LE относится к скрытому тепловому потоку, H относится к явному тепловому потоку, G 0 относится к тепловому потоку на поверхности земли, Rn относится к чистому излучению, а CST относится к китайскому стандартному времени UT + 8: 00

    Во время полностью замороженного стадии температура почвы на глубине 5 см <0 ° C.Поскольку почва поддерживает определенное количество незамерзшей жидкой воды на стадии, LE все еще имеет суточные колебания, хотя диапазон слабый из-за довольно низкого суточного диапазона влажности почвы (рис. 5a4, b4). Солнечное излучение распространялось в основном на H; следовательно, суточный ход H был больше, чем LE. Суточное изменение Rn на стадии полного промерзания было значительно меньше, чем на других стадиях, что может быть связано с эффектом теплоизоляции и большим альбедо снежного покрова на стадии полностью промерзания.

    На стадии промерзания и оттаивания влажность почвы была заметно выше на стадии полностью промерзшего на глубине 5 см (рис. 5a2, b2). Однако из-за влияния суточного цикла замораживания / оттаивания на неглубокий слой почвы LE в дневное время все еще был небольшим. Влажность почвы в дневное время сначала уменьшалась, а затем увеличивалась, что было противоположно суточному изменению чистой радиации. То есть влажность поверхности почвы была слабой, когда чистая радиация была большой, и отрицательное изменение препятствует увеличению LE в дневное время.Предыдущее исследование с помощью моделирования (Guo et al. 2011b) показывает, что LE является значительным во время стадии замерзания, а дисперсия может быть связана с неточностью моделирования жидкой воды в почве. Суточный ход H на стадии оттаивания был больше, чем на стадии полностью оттаивания. Это может быть связано с первичным отнесением солнечной радиации к скрытой теплоте испарения из-за большого количества осадков во время стадии полного оттаивания (Guo et al. 2011a). G 0 был наименьшим на стадии промерзания из-за слабого суточного колебания температуры почвы и небольшой влажности почвы на стадии, что привело к меньшим значениям Δg на стадии по сравнению с другими.Процесс замораживания / оттаивания оказал значительное влияние на суточное изменение G 0 во время стадии замораживания.

    Состояние закрытия по энергии

    Состояние закрытия по энергии является важным критерием для оценки качества данных о потоках (Aubinet et al. 2012; Foken 2008; Foken and Napo 2008; Leuning et al. 2005). Коэффициент закрытия по энергии (CR) определяется следующим образом:

    $$ \ mathrm {CR} = \ frac {H + LE} {Rn- {G} _0} $$

    (8)

    CR ближе к 1.00 показывает, что состояние энергетического замыкания лучше. В последние десятилетия было опубликовано множество исследований о закрытии энергетического баланса: турбулентные потоки (сумма LE и H) обычно меньше, чем поверхностная эффективная энергия, которая является разницей между Rn и G 0 (Барр и др. 2012; Фокен и др. 2006; Франссен и др. 2010; Гу и др. 2015; Хейлман и др. 2009; Маудер и др. 2013; Уилсон и др. 2002). Многие ученые обсуждали проблему, почему энергетический баланс не близок (Culf et al.2004; Foken et al. 2006; Gu et al. 2015; Wang et al. 2009): (1) ошибки измерения, особенно H и LE, могут быть недооценены методом вихревой ковариации; (2) различные равновесные слои и различные масштабы методов измерения, обсуждаемые при хранении энергии в почве и растительном покрове; (3) различия земной поверхности; и (4) потеря в низкочастотном диапазоне.

    Исследования энергии TP показывают, что состояние энергетического закрытия в дневное время лучше, чем в ночное время, а также лучше в солнечный день, а не в пасмурный, дождливый или снежный день (Li et al.2008 г.). Поэтому некоторые исследователи рассчитывают статус энергетической закрытости только в типичные солнечные дни (Ao et al. 2008). Чтобы проанализировать годовое изменение статуса энергетического закрытия и влияние процесса замораживания / оттаивания на статус энергетического закрытия, все времена были рассчитаны в этом исследовании, что привело к низкоэнергетическому закрытию по сравнению с исследованиями, в которых учитывались только солнечные дней.

    На рис. 8 показано состояние энергетического закрытия с использованием данных о среднесуточных потоках на участках Мадуо (а) и Маку (б) с 12 мая 2004 г. по 11 мая 2005 г.Данные о среднесуточном потоке использовались в основном потому, что исследования показывают, что статус энергетического замыкания также связан с временными масштабами (Гу и др., 2015; Яо и др., 2011). Энергетическое закрытие двух сайтов составляло 0,77 и 0,58 соответственно. Состояние энергетического закрытия площадки Мадуо было лучше, чем у площадки Маку. Причиной более низкого статуса энергетического закрытия площадки Maqu может быть высокая трава, которая привела к пренебрежению энергией, передаваемой от полога, при вычислении статуса энергетического закрытия.Состояние энергетической закрытости с данными о среднесуточном потоке на участках BJ и Tanggula было 0,87 и 0,99 соответственно (Gu et al. 2015), что выше, чем у участков Maduo и Maqu, что связано с различием в типах растительности.

    Рис. 8

    Коэффициент закрытия по энергии с использованием данных о среднесуточном потоке на участке Мадуо ( a ) и на участке Маку ( b ) в период с 12 мая 2014 г. по 11 мая 2015 г.

    Состояние энергетического закрытия Площадка Мадуо на стадии полного оттаивания была равна 0.92 (рис. 9a2), что было выше, чем на других стадиях, и годовой статус энергетического закрытия (0,77) (рис. 8a). Поскольку трава на подстилающей поверхности летом была выше на участке Маку, влияние передачи энергии пологом снизило статус энергетической замкнутости (0,57) на участке Маку в полностью оттаявшей стадии (рис. 9b2). Напротив, статус энергетического закрытия Maqu site является самым высоким (0,78) во время стадии оттаивания (рис. 9b1). Состояние энергетического закрытия обоих участков было самым низким на стадии замораживания, 0.54 (рис. 9a3) в Мадуо и 0,46 (рис. 9b3) в Maqu. Как правило, на стадии замерзания CR> 1 возникает в результате завышения G 0 из-за тепла, выделяемого в процессе замерзания из замерзшей воды почвы на стадии замерзания (Guo et al. 2011a). Наши результаты CR отличались от предыдущего исследования, что может быть связано со снежным покровом (Guo et al. 2011a). Из-за ветра и прямой радиации скорость испарения и сублимации снега была высокой. Таким образом, энергетический баланс не достиг своего предела, и CR был плохим (Gu et al.2015). Кроме того, при вычислении G 0 теплопроводность льда не учитывается во время стадии замораживания и полностью замораживания, что может привести к ошибкам G 0 . В целом, процесс замораживания / оттаивания оказал определенное влияние на статус энергетического замыкания, но в меньшей степени, чем влияние высокого альбедо, вызванного снежным покровом, на статус энергетического замыкания.

    Рис.9

    Коэффициент энергетического закрытия участка Мадуо ( a ) и участка Маку ( b ), усредненный при оттаивании (1), полностью оттаявшем (2), замерзшем (3) и полностью замороженном (4) ) Этапы

    Неглубокие фундаменты с защитой от замерзания - Бетонная сеть

    Что такое защищенные от мороза мелкие опоры и почему они используются?

    Большинство строительных норм и правил в холодном климате требуют, чтобы фундаментные опоры располагались ниже линии замерзания, которая может достигать глубины около 4 футов в северных Соединенных Штатах.Цель - защитить фундамент от морозного пучения.

    Из этого стандарта есть исключение: многие нормы разрешают фундаменту лежать выше линии замерзания, если он «защищен от мороза». Однако одобрение зависит от должностных лиц местного кодекса и может потребовать специальной инженерии. Издание Совета американских строительных чиновников (CABO) 1995 года Кодекс жилищного строительства для одной и двух семей включает упрощенные инструкции по строительству монолитных домов с неглубоким фундаментом, защищенным от мороза изоляцией из жесткого пенопласта.

    Защищенный от мороза неглубокий фундамент (FPSF) представляет собой практическую альтернативу более глубоким и более дорогостоящим фундаментам в холодных регионах с сезонным промерзанием грунта и возможностью образования морозного пучения.

    Найдите подрядчиков по изготовлению плит и фундаментов рядом со мной

    На Рисунке 1 показаны FPSF и традиционный фундамент. FPSF включает в себя стратегически размещенную изоляцию для увеличения глубины промерзания вокруг здания, тем самым обеспечивая глубину фундамента до 16 дюймов даже в самых суровых климатических условиях.Наибольшее распространение получили страны Северной Европы, где за последние 40 лет было успешно построено более миллиона домов FPSF. FPSF считается стандартной практикой для жилых домов в Скандинавии.

    Как работает FPSF

    Технология неглубокого фундамента с защитой от замерзания учитывает тепловое взаимодействие фундамента здания с грунтом. Подвод тепла к земле от зданий эффективно увеличивает глубину промерзания по периметру фундамента.Этот эффект и другие условия, регулирующие промерзание грунта, показаны на рисунке 2.

    Важно отметить, что линия промерзания у фундамента поднимается, если здание отапливается. Этот эффект усиливается, когда изоляция стратегически размещается вокруг фундамента. FPSF также работает с неотапливаемым зданием, сохраняя геотермальное тепло под зданием. Таким образом могут быть построены неотапливаемые участки домов, например, гаражи.

    На рисунке 3 показан процесс теплообмена в FPSF, который приводит к большей глубине промерзания вокруг здания.Изоляция по периметру фундамента сохраняет и перенаправляет потери тепла через плиту в почву под фундаментом. Геотермальное тепло от подстилающего грунта также способствует увеличению глубины промерзания вокруг здания.

    FPSF

    наиболее подходят для домов с перекрытием на уровне земли на площадках с уклоном от среднего до низкого. Тем не менее, этот метод можно эффективно использовать в подвальных помещениях, утепляющих фундамент на спусковой стороне дома, что устраняет необходимость в ступенчатой ​​опоре.FPSF также полезны для реконструкции проектов отчасти потому, что они минимизируют нарушение рабочего места. Помимо жилых, коммерческих и сельскохозяйственных зданий, технология применялась на автомагистралях, плотинах, подземных коммуникациях, железных дорогах и земляных насыпях.

    Другие общие вопросы и ответы

    Вопрос № 1: Как изоляция предотвращает образование морозного пучения?

    Морозное пучение может произойти только при наличии всех следующих трех условий: 1) почва чувствительна к морозам (большая фракция ила), 2) имеется достаточная влажность (насыщенность почвы выше примерно 80 процентов) и 3) суб- отрицательные температуры проникают в почву.Устранение одного из этих факторов сведет на нет возможность повреждения от мороза. Изоляция, требуемая в этом руководстве по проектированию, предотвратит замерзание подстилающей почвы (дюйм полистирольной изоляции R4,5 в среднем имеет эквивалентное значение R, равное примерно 4 футам почвы). Использование утеплителя особенно эффективно на фундаменте здания по нескольким причинам. Во-первых, потери тепла сводятся к минимуму при накоплении и передаче тепла в грунт фундамента, а не через вертикальную поверхность стены фундамента.Во-вторых, горизонтальная изоляция, выступающая наружу, отводит влагу от фундамента, что еще больше снижает риск повреждения от мороза. Наконец, из-за изоляции линия замерзания будет подниматься по мере приближения к фундаменту. Поскольку силы пучения при морозе действуют перпендикулярно линии наледи, силы пучения, если они есть, будут действовать в горизонтальном направлении, а не вверх.

    Вопрос № 2: Влияет ли тип почвы или почвенный покров (например, снег) на количество необходимой изоляции?

    По своей конструкции предлагаемые требования к изоляции основаны на наихудших условиях грунта, когда на ней отсутствует снег или органический покров.Точно так же рекомендуемый утеплитель эффективно предотвратит промерзание всех чувствительных к морозам почв. Из-за поглощенного тепла (скрытое тепло) во время замерзания воды (фазовый переход) повышенное количество почвенной воды будет иметь тенденцию сдерживать промерзание или изменение температуры водно-грунтовой массы. Поскольку почвенная вода увеличивает теплоемкость почвы, она дополнительно увеличивает сопротивление замерзанию за счет увеличения «тепловой массы» почвы и добавления значительного скрытого теплового эффекта.Следовательно, предлагаемые требования к изоляции основаны на наихудшем случае - илистых почвенных условиях с достаточной влажностью, чтобы допустить морозное пучение, но не настолько, чтобы сама почва сильно сопротивлялась проникновению линии промерзания. Фактически, крупнозернистая почва (не чувствительная к заморозкам) с низким содержанием влаги будет промерзать быстрее и глубже, но без риска повреждения от мороза. Таким образом, предлагаемые рекомендации по изоляции эффективно смягчают морозное пучение для всех типов почв при различной влажности и условиях поверхности.

    Вопрос № 3: Как долго изоляция будет защищать фундамент?

    Этот вопрос очень важен при защите домов или других построек с длительным сроком службы. Способность изоляции работать в подземных условиях зависит от типа, марки и влагостойкости продукта. В Европе изоляция из полистирола используется для защиты фундамента почти 40 лет без опыта морозного пучения. Таким образом, при правильной настройке значений R для условий эксплуатации под землей, как экструдированный полистирол (XPS), так и пенополистирол (EPS) можно использовать с гарантией рабочих характеристик.В Соединенных Штатах XPS изучается для проектов шоссе и трубопроводов на Аляске, и было обнаружено, что после 20 лет эксплуатации и по крайней мере 5 лет погружения в воду XPS сохранил свой коэффициент R (см. McFadden and Bennett). , Строительство в холодных регионах: Руководство для проектировщиков, инженеров, подрядчиков и менеджеров, J. Wiley & Sons, Inc., 1991. pp. 328-329). В целях обеспечения качества XPS и EPS можно легко идентифицировать по маркировке, соответствующей действующим стандартам ASTM.

    Вопрос № 4: Что произойдет, если система отопления отключится на время зимой?

    Для всех типов строительства потери тепла через пол здания способствуют накоплению геотермального тепла под зданием, которое зимой выделяется по периметру фундамента. Использование изолированных опор позволит эффективно регулировать сохраняемые тепловые потери и замедлить проникновение линии замерзания в период выхода из строя или задержки системы отопления. Обычные фундаменты, обычно с меньшей изоляцией, не обеспечивают такого уровня защиты, и мороз может быстрее проникнуть через фундаментную стену во внутренние области под плитой перекрытия.При обморожении (замороженная связь между водой в почве и стеной фундамента) мороз не должен проникать ниже фундамента, чтобы быть опасным для легких конструкций. В этом смысле защищенные от мороза опоры более эффективны для предотвращения повреждений от мороза. Предлагаемые требования к изоляции основаны на высокоточной климатической информации, подтвержденной 86-летними записями о зимних морозах для более 3000 метеостанций по всей территории Соединенных Штатов. Изоляция рассчитана на предотвращение промерзания грунта фундамента в течение 100-летнего периода зимнего промерзания при особо строгих условиях отсутствия снега или почвенного покрова.Даже в этом случае маловероятно, что во время такого события не будет снежного покрова, будет достаточно высокая влажность почвы и продолжительная потеря тепла зданием.

    Вопрос № 5: Почему требуется больше изоляции на углах фундамента?

    Потери тепла происходят наружу от стен фундамента и, следовательно, усиливаются вблизи внешнего угла из-за комбинированных потерь тепла от двух смежных поверхностей стен. Следовательно, чтобы защитить углы фундамента от повреждений морозом, требуется большее количество изоляции в угловых областях.Таким образом, конструкция с изолированной опорой обеспечит дополнительную защиту в углах, где риск повреждения от мороза выше.

    Вопрос № 6: Какой опыт использования этой технологии в США?

    Защищенные от мороза изолированные опоры использовались еще в 1930-х годах Фрэнком Ллойдом Райтом в районе Чикаго. Но с тех пор европейцы лидируют в применении этой концепции в течение последних 40 лет. В настоящее время в Норвегии, Швеции и Финляндии насчитывается более 1 миллиона домов с изолированными неглубокими фундаментами, которые признаны строительными нормами и правилами как стандартная практика.В Соединенных Штатах изоляция использовалась для предотвращения морозного пучения во многих специальных инженерных проектах (например, на шоссе, плотинах, трубопроводах и инженерных зданиях). Его использование на фундаменте домов было принято местными правилами на Аляске, и оно было рассредоточено в незакодированных областях других штатов. Вероятно, что в Соединенных Штатах (включая Аляску) существует несколько тысяч домов с вариантами защищенных от мороза теплоизоляционных оснований.

    Для проверки технологии в Соединенных Штатах было построено пять тестовых домов в Вермонте, Айове, Северной Дакоте и на Аляске.Дома были оснащены автоматизированными системами сбора данных для мониторинга температуры земли, фундамента, плиты, внутренней и наружной температуры в различных местах вокруг фундамента. Наблюдаемые характеристики соответствовали европейскому опыту в том, что изолированные опоры предохраняли грунт фундамента от промерзания и пучения даже в суровых климатических и почвенных условиях (см. Департамент жилищного строительства и городского развития США, «Защищенные от замерзания мелкие фундаменты для жилищного строительства». , Вашингтон, округ Колумбия, 1993).

    Вопрос № 7: Насколько энергоэффективны и удобны плитные фундаменты с морозостойкими опорами?

    Требования к изоляции для опор, защищенных от замерзания, являются минимальными требованиями для предотвращения повреждений от мороза. Требования обеспечат удовлетворительный уровень энергоэффективности, комфорта и защиты от конденсации влаги. Поскольку эти требования минимальны, может применяться дополнительная изоляция для удовлетворения особых требований к комфорту или более строгих норм энергопотребления.

    Проблемы строительства FPSF

    Эти вопросы относятся к построению любого FPSF:

    Мосты холода . Мосты холода образуются, когда строительные материалы с высокой теплопроводностью, такие как бетон, подвергаются прямому воздействию внешних температур. Изоляцию фундамента следует размещать таким образом, чтобы сохранялась непрерывность с изоляцией оболочки дома. Мосты холода могут увеличить вероятность морозного пучения или, по крайней мере, создать локальные более низкие температуры или конденсацию на поверхности плиты.Во время строительства необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить надлежащую установку изоляции.

    Дренаж . Хороший дренаж важен для любого фундамента, и FPSF не исключение. Изоляция лучше работает в более сухих почвенных условиях. Убедитесь, что изоляция грунта надлежащим образом защищена от чрезмерной влажности с помощью звуковых методов дренажа, таких как уклон уклона от здания.

    Изоляция всегда должна располагаться выше уровня уровня грунтовых вод.Слой гравия, песка или аналогичного материала рекомендуется для улучшения дренажа, а также для обеспечения гладкой поверхности для размещения любой изоляции горизонтального крыла. Минимальный 6-дюймовый дренажный слой требуется для конструкций FPSF без обогрева. Помимо минимальной глубины фундамента в 12 дюймов, требуемой строительными нормами, дополнительная глубина фундамента, необходимая для конструкции FPSF, может состоять из уплотненного, не подверженного замерзанию материала заполнения, такого как гравий, песок или щебень.

    Температура поверхности плиты (влажность, комфорт и энергоэффективность).Минимальные уровни изоляции, предписанные в этой методике проектирования, защищают грунт фундамента от мороза. Они также обеспечивают удовлетворительную температуру поверхности плиты, чтобы предотвратить конденсацию влаги и обеспечить минимальную степень теплового комфорта. Поскольку процедура проектирования предусматривает минимальные требования к изоляции, изоляция фундамента может быть увеличена для удовлетворения особых потребностей, касающихся этих вопросов и энергоэффективности. Успешное ограничение образования мостиков холода имеет решающее значение - использование техники стенок ствола и плиты, по сути, добавляет второй тепловой разрыв между плитой и стенкой ствола.Увеличение толщины вертикальной изоляции стены сверх минимальных требований для защиты от замерзания также повысит энергоэффективность и тепловой комфорт. Выбор материала отделки пола, такого как ковровое покрытие, уменьшает поверхностный контакт между человеком и плитой, создавая ощущение тепла.

    Плиты с подогревом и энергоэффективность . Процедура расчета FPSF может применяться ко всем методам «плита на грунте», в том числе с внутренним нагревом плиты, обеспечивающим превосходный тепловой комфорт.Если используется внутриплитная система отопления, рекомендуется дополнительная изоляция под плитой и по периметру для повышения энергоэффективности.

    Защита изоляции . Поскольку вертикальная изоляция стены вокруг фундамента выступает выше уровня земли и подвержена ультрафиолетовому излучению и физическому насилию, эта часть должна быть защищена покрытием или покрытием, которое одновременно является жестким и долговечным. Некоторые методы, которые следует учитывать, - это система отделки штукатуркой или аналогичные покрытия, наносимые кистью, предварительно покрытые изоляционные материалы, оклады и фанера, обработанная под давлением.Строитель всегда должен проверять совместимость таких материалов с изоляционной панелью. Защитное покрытие следует наносить перед засыпкой, так как оно должно выступать как минимум на четыре дюйма ниже уровня грунта. Кроме того, изоляция из полистирола легко разрушается углеводородными растворителями, такими как бензин, бензол, дизельное топливо и гудрон. Следует проявлять осторожность, чтобы не повредить изоляцию при транспортировке, хранении и засыпке. Кроме того, если термиты вызывают беспокойство, стандартная профилактическая практика, такая как обработка почвы, термитные щиты и т. Д.предлагается.

    Характеристики изоляции . Поскольку некоторые изоляционные материалы менее эффективно сопротивляются водопоглощению, чем другие, что, в свою очередь, снижает их термическое сопротивление (значения R), изоляционный материал следует выбирать с осторожностью. Для определения толщины изоляции, необходимой для этого применения, необходимо использовать следующие эффективные значения R: пенополистирол типа II - 2,4 R на дюйм; Экструдированный пенополистирол типов IV, V, VI, VII - 4.5 р за дюйм; Пенополистирол типа IX - 3,2 р / дюйм. Особые применения, такие как несение структурных нагрузок от опор, могут потребовать полистирола более высокой плотности для обеспечения требуемой прочности на сжатие. Производитель обращается к производителям за информацией по конкретному продукту.

    Дверные проемы и пороги . В дверных проемах, где порог выступает над вертикальной изоляцией стены, изоляция должна быть вырезана, чтобы обеспечить прочную блокировку для надлежащей опоры и крепления порога.Размер вырезов должен быть минимальным.

    Благоустройство и утепление крыла. В ситуациях, когда требуется изоляция с широким горизонтальным крылом (например, шириной более 3–4 футов), это может помешать расположению больших насаждений рядом с домом. В некоторых из этих случаев использование более толстой изоляции крыла или увеличение глубины фундамента уменьшит требуемую ширину изоляции крыла.

    Высота фундамента . Учитывая, что большинство изоляционных плит из полистирола обычно доступны шириной 24 и 48 дюймов, высота 24 дюйма становится практичной высотой для многих фундаментов. Это обеспечивает 16 дюймов фундамента ниже уровня земли и 8 дюймов над уровнем земли.

    Земляные работы . Как правило, легкое оборудование подходит для FPSF, потому что земляных работ не требуется. Как и в случае с любым фундаментом, органические слои почвы (верхний слой почвы) должны быть удалены, чтобы фундамент мог выдерживать твердую почву или уплотненные насыпи.

    Планирование строительства. Фундамент должен быть завершен, а здание ограждено и отапливаться до наступления морозов, как это принято при обычном строительстве.

    Вернуться к защищенным от мороза мелким фундаментам

    Неглубокие фундаменты, защищенные от замерзания | Национальные центры экологической информации (NCEI), ранее известные как Национальный центр климатических данных (NCDC)

    Защищенный от мороза неглубокий фундамент (FPSF) - практическая альтернатива более глубоким и более дорогостоящим фундаментам в холодных регионах с сезонным промерзанием грунта и возможностью морозное пучение.FPSF включает в себя стратегически размещенную изоляцию для увеличения глубины промерзания вокруг здания, тем самым обеспечивая глубину фундамента до 16 дюймов даже в самых суровых климатических условиях (см. Сравнительный график). Наибольшее распространение получили страны Северной Европы, где за последние 40 лет было успешно построено более миллиона домов FPSF. Скандинавия считает FPSF стандартной практикой для жилых домов.

    Стандартный фундамент в сравнении с защищенным от мороза мелким фундаментом

    Предостережение при использовании значений индекса замерзания воздуха: При использовании этих данных следует учитывать топографическую изменчивость, близость к водоемам и влияние тепла в городах.Для этих мест или если планируемая строительная площадка не расположена рядом со станцией, имеющей данные AFI, рекомендуется использовать комбинацию карты AFI и наиболее репрезентативных значений AFI города (городов).

    Карты

    В этом картографическом анализе используются данные из 3110 городов для интерполяции 100-летнего периода повторяемости AFI для континентальных Соединенных Штатов, Аляски, Гавайев и Пуэрто-Рико. Таблицы данных содержат фактические значения AFI за 100-летний период возврата для этих городов.

    Таблицы данных

    Публикация таблицы данных содержит список городов с конкретным значением 100-летнего периода повторяемости, расположенным в крайнем правом столбце.Другие столбцы в таблице содержат меньшие периоды возврата и перечислены для целей сравнения или других приложений. Используйте только 100-летний период возврата в этой публикации для FPSF.

    Документация

    Техническая публикация ниже содержит методологию, используемую для создания 100-летнего периода возврата AFI. На страницах 8–11 представлен обзор и разделы по приложениям данных AFI, а также описание оценок периода возврата AFI. Страницы 7–8 содержат ссылки, подтверждающие эту работу.

    Национальная ассоциация домостроителей предоставляет дополнительную информацию о FPSF, которая более подробно описывает эту технологию на своем веб-сайте. В 2001 году Американское общество инженеров-строителей и Совет Международного кодекса одобрили ASCE 32-01 для ссылки в приложениях 2002 года и изданиях 2003 года к Международным строительным кодексам и Международным жилищным кодексам. Комитет по стандартам состоял из людей из разных сфер, включая инженерные консультации, исследования, испытания, производство, строительство, образование, правительство и частную практику.

    | Национальный центр данных по снегу и льду

    Сеть CALM включает 168 активных сайтов в обоих полушариях с 15 странами-участницами. Эта сеть представляет собой единственную скоординированную и стандартизированную программу наблюдений с использованием стандартных протоколов измерений, предназначенную для наблюдения и обнаружения десятилетних изменений в динамике сезонного таяния и промерзания почв высоких широт. Интеллектуальная ценность этого исследования заключается в необходимости долгосрочных временных рядов измерений глубины активного слоя, температуры грунта и оседания оттепелей в одних и тех же местах и ​​в разных типах местности и регионах для определения масштабов пространственной вариации, установления тенденций. , и проверить модели.

    Толщина активного слоя измеряется физическим зондированием на сетках размером от 100 до 1000 метров, зондированием в одной точке или вдоль разрезов или с помощью стационарных замерзших труб и кабелей температуры почвы. Участки включают несколько разрезов от прибрежных до внутренних в Северной Америке, ряд участков по всей Евразии, а также отдельные участки в нескольких горных регионах средних широт. Большинство участков находится в арктических тундровых районах, состоящих из мелкозернистых отложений.Каменистые и каменистые участки в горах добавляются к сети прежде всего в Европе в рамках проекта ЕС «Вечная мерзлота и климат в Европе» (PACE). CALM рассматривается как часть Глобальной системы наблюдений за климатом (ГСНК).

    CALM тесно связан с Международной ассоциацией вечной мерзлоты (IPA), несколькими рабочими группами IPA и Международным экспериментом в тундре (ITEX). Текущий протокол для наблюдения за толщиной активного слоя приведен в опубликованном руководстве ITEX и на веб-сайтах ITEX и IPA.Эти мероприятия являются частью Глобальной геокриологической базы данных IPA (GGD).

    Карта на компакт-диске CAPS показывает расположение 130 объектов. Доступен полный файл метаданных для всех сайтов. Компакт-диск CAPS содержит подробные метаданные и сводные данные, и их можно заказать с помощью кнопки «Заказ данных», а данные можно получить с помощью кнопки «Заказ внешних данных».

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *