Температура почвы по регионам

Температура почвы по регионам

Температура поверхности почвы – это температура ее верхнего слоя (толщиной несколько миллиметров), свободного от растительного покрова, хорошо взрыхленного и не затеняемого от солнца, а в зимнее время при наличии снежного покрова – температура поверхности снега. Измеряется термометром, лежащим открыто на поверхности почвы и снежного покрова, при этом резервуар термометра погружен в почву (снежный покров). Измерения температуры поверхности почвы представляют большие методические трудности из-за невозможности затенить термометр от действия радиации и вследствие различия радиационных свойств резервуара и почвы (снега).

Температура почвы на глубине узла кущения озимых культур измеряется в срок наблюдения, а также между сроками наблюдений измеряется минимальная и максимальная температура в слое почвы на глубине 2,5-3,5 см от поверхности земли (°С) специальными максиально-минимальными термометрами.

Температура почвы и грунта на глубинах (почвенных горизонтах) – это температура, определяемая показаниями термометров и других датчиков, установленных на определенных глубинах. На метеорологических станциях температура почвы на глубинах 5, 10, 15, 20 см на обрабатываемых участках без растительного покрова определяется в теплое время года термометрами ТМ-5 Савинова; на глубинах 20, 40, 80, 120, 160, 240 и 320 см – станционными вытяжными почвенно-глубинными термометрами под естественным покровом.

Температура почвы оказывает существенное влияние на формирование термического режима атмосферы. Данные о температуре почвы необходимы для решения многих прикладных задач: они используются в сельском хозяйстве, в строительстве, при эксплуатации дорог и подземных коммуникаций и. т. д.

Тепловой режим почвы определяется притоком тепла и зависит от минералогического состава почвы, пористости и влажности, которые определяют ее теплоемкость теплопроводность, а также зависит от микрорельефа, экспозиции склонов, растительности и т. д.

Основным источником тепла, поступающего в почву, является лучистая энергия солнца, которая усваивается поверхностным слоем. Это тепло передается в нижележащие слои, а также расходуется на нагревание воздуха и испарение воды.

Тот слой почвы, в котором обнаруживаются суточные и годовые колебания температуры в зависимости от притока солнечной радиации, носит название активного или деятельного слоя.

Закономерности распространения тепла в почве

Суточные и годовые колебания температуры поверхности почвы вследствие теплопроводности передаются в более глубокие ее слои. Распространение температурных колебаний вглубь почвы (при однородном составе почвы) происходит в соответствии со следующими законами Фурье:

• Период колебаний с глубиной не изменяется, т.е. как на поверхности почвы, так и на всех глубинах интервал между двумя последовательными минимумами и максимумами температуры составляет в суточном ходе 24 ч, а в годовом 12 месяцев.

• Если глубина растет в арифметической прогрессии, то амплитуда уменьшается в геометрической прогрессии, т.е. с увеличением глубины амплитуда быстро уменьшается.

Слой почвы, температура в котором в течение суток не изменяется, называют слоем суточной температуры. В средних широтах этот слой начинается с глубины 70-100 см. Слой постоянной годовой температуры в средних широтах залегает глубже 15-20 м.

• Максимальные и минимальные температуры на глубинах наступают позднее, чем на поверхности почвы. Это запаздывание прямо пропорционально глубине. Суточные максимумы и минимумы запаздывают на каждые 10 см глубины в среднем на 2,5-3,5 ч, а годовые на каждый метр глубины запаздывают на 20-30 суток.

Согласно теоретическим расчетам Фурье, глубина, до которой проявляется годовой ход температуры почвы, должна примерно в 19 раз превышать глубину проявления суточных колебаний. В действительности наблюдаются значительные отклонения от теоретических расчетов, и во многих случаях глубина проникновения годовых колебаний оказывается больше расчетной. Это обусловлено различием во влажности почвы по глубинам и во времени, изменением температуропроводности почвы с глубиной и другими причинами.

В северных широтах глубина проникновения годового хода температуры почвы составляет в среднем 25 м, в средних широтах – 15-20 м, в южных – около 10 м.

Термоизоплеты

Материалы многолетних наблюдений за температурой почвы на различных глубинах могут быть представлены графически.

Рис. 3 – Изоплеты температуры почвы для Санкт-Петербурга.

На таком графике связываются температура почвы, глубина и время. Для построения графика на вертикальной оси откладывают глубины, а на горизонтальной – время (обычно месяцы). На график наносят среднюю месячную температуру почвы на разных глубинах. Затем точки с одинаковой температурой соединяют плавными линиями, которые называют термоизоплеты.

Термоизоплеты дают наглядное представление о температуре активного слоя почвы на любой глубине в каждый месяц. Такие графики используют, например, для определения глубины проникновения критических температур, повреждающих корневую систему плодовых деревьев. Эти графики используют также в коммунальном хозяйстве, в промышленном и дорожном строительстве, при мелиорации.

Мощность мерзлого слоя обязательно учитывается при закладывании дрен (труба или подземный канал для отвода почвенных вод) в мелиорируемых районах.

В Ленинградской области агрометеорологические станции и посты, на которых проводятся наблюдения за температурой поверхности почвы, находятся в Сосново, Тихвине, Волосово, Белогорке, Николаевском, Любани, Колпино, Кипени и Осьмино.

Источник

Глубина промерзания грунта по регионам России. Таблица

От чего зависит глубина промерзания грунта

Глубина промерзания грунта – это максимальная глубина, на которую почва промерзает зимой.

Каждый грунт имеет некоторые особенности поведения в определённых условиях. Этот факт обязательно учитывается во время создания проекта любого фундамента на любой территории, в любом регионе. Существует зависимость глубины, до которой промерзает грунт, от его породы (типа). Эта глубина также определяется:

• климатом (температурным режимом) в конкретной местности;
• наличием либо отсутствием подземных вод, их глубиной;
• плотностью основания;
• степенью пучинистости грунта.

От перечисленных факторов зависит степень промерзания. С учётом всех условий подбирается тип фундамента, способный лучшим образом обеспечивать прочность здания на определённой территории.

Таблица глубины промерзания грунта по регионам России

Чтобы облегчить работу проектировщиков, разработан СНиП 2.02.01-83*, содержащий расчётные нормы различных видов фундамента. Кроме того, создано приложение для этого СНиП, имеющее форму карты РФ и содержащее нормы глубин подмерзания грунтов для каждой из территориальных зон. Чтобы эта информация имела удобный вид, она оформлена как таблица. Для части городов России коэффициенты промерзания перечислены здесь:

В п. 2.25 этого СНиП указаны факторы, определяющие глубину фундамента:

• предназначение строительного объекта, его конструктивные особенности;
• уровень нагрузки на фундамент;
• глубина размещения коммуникационных систем;
• рельеф;
• глубина промерзания;
• инженерные и геологические особенности территории;
• гидрологическая ситуация.

Часть данных факторов имеет коэффициенты, определяемые через классификацию зданий. Норма промерзания является среднестатистическим значением наибольших глубин замерзания на участке при условии удаления с него снега и освобождения от вод, протекающих под землёй, в течение минимум десяти лет.

Как рассчитать глубину промерзания грунта

Пункт 2.27 СНиП 2.02.01-83* позволяет определить норму глубины замерзания, когда определяемая местность не предусматривает готовые значения. Для определения параметра используется формула Dfn=d0√Mt (Mt — коэффициент, равный сумме температур в холодный сезон ниже нуля в пределах региона). Когда отсутствуют подобные наблюдения, значение берётся на основании наблюдений метеорологической станции, которая находится в местности, где царят такие же погода и климат. d0 — это величина, выражаемая в м, являющаяся отдельной для разновидностей грунта:

• суглинок — 0,23;
• супесь — 0,28;
• гравелистый песок, крупный либо средний по величине — 0,30;
• с большими обломками — 0,34.

При наличии нормативной величины возможно определение глубины замерзания грунта (df), учитываемой при определении параметров фундамента согласно формуле df = kh ∙ dfn. kh — это коэффициент теплоты для строительного объекта, определяемый согласно таблице в отношении фундамента внешних стен помещения с отоплением. Для внешней части фундамента помещения, которое не отапливается, kh = 1,1 (не относится к регионам, где имеет место среднестатистическая температура за год ниже 0 — для этих регионов используется особый расчёт, который основан на параметрах вечномёрзлого грунта).

Виды почвы и их характеристика

Таблица глубины промерзания грунта по регионам России имеет примерные значения. Даже в одном регионе грунты могут различаться по структуре и плотности, и их поведение может быть разным в моменты воздействия на них воды, а также при колебаниях температур.

Структура скалистого грунта почти не изменяется по причине влияния факторов климата, так как основой такого грунта является камень. Поэтому скалистый грунт подходит для использования в качестве фундамента напрямую по окончании подготовительных работ.

Хрящеватый грунт является смесью, включающей песок, грунт, глину и значительный объём гравия. Специфика такого грунта заключается в устойчивости к вымыванию.

Песчаный грунт надёжен в качестве основания, когда в нём отсутствуют мелкие и пыльные фракции. Усадка здания приводит к ощутимому повышению плотности грунта и его проседанию, если в нём почти отсутствует пучение.

Супесь и суглинок являются подходящими для построения здания лишь в части случаев при условии определённых параметров. Для такого грунта имеет немаловажное значение правильный выбор типа фундамента, так как застывание пород приводит к сильному пучению.

Источник