Главное меню

Фундамент на насыпном грунте при высоком уровне грунтовых вод


Фундамент при высоком уровне грунтовых вод: какой нужно делать

Один из вариантов обустройства фундамента

Основная функция фундаментного основания – принять и распределить нагрузку сооружения. При решении вопроса о выборе типа фундамента учитывают особенности почв и уровень грунтовых вод или УГВ. Прочный фундамент при высоком уровне грунтовых вод на участке требует больших затрат на его устройство, и может доставлять много проблем.

На самом деле, очень часто застройщикам приходится сталкиваться с водами, залегающими достаточно близко к поверхности. Чаще всего эта проблема усугубляется присутствием глины в составе почвы.

В такой ситуации едва ли возможно устройство подвала, так как фундамент будет подвергаться значительному давлению сил, вызванных пучением грунта. Заложение оснований в условиях близко находящихся грунтовых водах потребует соблюдения определенных правил, способных максимально уменьшить воздействие этого неблагоприятного фактора.

Вредное влияние высокого УГВ

Скважина для определения уровня грунтовых вод

Поскольку основным составляющим любого фундамента является бетон, то следует рассмотреть вопрос вредного влияния вод на этот материал. Если говорить по существу, то разрушающее воздействие на бетон осуществляют не сами близко расположенные воды, а соли и прочие химические вещества, растворенные в ней. У строителей существует термин «цементная бацилла», которая разрыхляет застывший раствор и вызывает его расслоение. Очень часто можно зрительно оценить начавшееся разрушение основания: появление налета, пятен или затхлый запах.

Уже на этапе подготовки котлована возникают некоторые сложности: из-за поступающей воды размывается дно, существенно снижая несущую способность грунта. В этом случае, обустройство фундамента придется начинать с заложения дренажной системы и отведения вод. В противном случае, неизбежны деформации залитого основания и просадки.

Восходящая суффозия – это процесс вымывания минеральных соединений из грунта, который можно наблюдать на строительном участке с высоким показателем УГВ. Для того чтобы минимизировать опасное воздействие суффозии на фундамент здания, необходимы комплексные работы по осушению места застройки.

Есть еще один способ избежать воздействия опасных факторов – применение свайных технологий или сборных конструкций из блоков из железобетона. Минус их использования – увеличение расходов на закладку фундамента при близко расположенных водах.

Как самостоятельно определить УГВ

Самостоятельное определение уровня грунтовых вод

Выявить, какой уровень вод на участке можно, обратившись в соответствующие городские организации, но можно выполнить измерение своими силами. Для этого нужно осенью или весной произвести следующие измерения:

При показателе вод ниже двух метров, придется выбирать более надежный тип фундамента, выполнять устройство дренажной системы и производить гидроизоляционные работы.

Соотношение УПГ (уровень промерзания грунта) и УГВ

Снижение уровня грунтовых вод с помощью дренажной системы

В соответствии с требованиями СНиП: если показатель УГВ меньше УПГ, то нет необходимости принимать в расчет тип почвы. Фундамент в этом случае рассчитывается только на нагрузку возводимого дома.

Однако при возведении сооружения на почвах смешанного типа, песчаных, глинистых грунтах и супесях, и при обнаружении высокого уровня вод, основание закладывается на глубину ниже уровня промерзания. В такой ситуации устройство дренажной системы является обязательным.

Кроме того, дается поправка на УГВ: от 0,5 – 1,0 метра в большую сторону. Такое увеличение обусловлено установившейся практикой строительства. И она же исключает возможность устройства основания ленточного типа в силу его затратности.

При высоком показателе грунтовых вод необходимо учесть очень вероятное оседание слабых почв при выполнении дренирования.

Если возможны сезонные подтопления, предпочтительно использование железобетонных конструкций с заглублением свай ниже уровня предполагаемой эрозии.

Технология постройки фундамента

Конструктивные особенности фундамента при высоком уровне грунтовых вод


После подготовки котлована с учетом глубины залегания фундамента, строительная площадка, отведенная под его возведение, осушается и выравнивается. Для этого подготавливается ров глубиной в 0,3 метра и шириной в 0,2 метра с отступом от периметра в 0,5 метра. Эта канава будет служить для скапливания и дренирования. Устройство основания в грунтовых водах недопустимо ввиду размывания раствора, а, следовательно, и ослабления плиты. Далее выполняют следующие работы:

  1. Грунт на участке уплотняется и выполняется бетонная подготовка. Укладывается слой бетона до 25 мм. Он выровняет плоскость и позволит начать работы по гидроизоляции.
  2. После застывания раствора, его накрывают внахлест двойным слоем рулонных гидроизоляционных материалов (рубероид), которые затем крепят битумом.
  3. Производится монтаж сетчатой арматуры под заливку. Толщина плиты может колебаться от 15 до 30 см, но, чем толще она будет, тем лучше фундамент будет выполнять свою непосредственную функцию.
  4. По окончании заливки и полного отвердевания бетона, начинается процесс укладки блоков. После окончания этого процесса, получается своеобразный монолитный колодец.
  5. Выполняется защита от воздействия близко расположенных грунтовых вод.

Рассмотренный выше тип устройства фундамента один из самых дорогих, но бесспорно, один из самых надежных.

Послойная защита фундамента

Способы изоляции фундамента при высоком УГВ

Существуют три типа послойной защиты оснований, которые успешно решают вопросы по защите от близко залегающих грунтовых вод:

  1. Битумные мастики с добавками каучуковых и полимерных компонентов – дают возможность получить гладкий, влагонепроницаемый слой. Его часто применяют при строительстве частных домов с жилым подвальным помещением.
  2. Смеси на основе цемента – по характеристикам ничем не отличаются от предыдущего типа. Они хорошо отвердевают, создавая влагостойкий слой. Однако в сравнении с мастикой, они менее пластичны и при вибрации могут подвергаться растрескиванию, и снижать характеристики.
  3. Специальные битумные пленки или пленочная гидроизоляция. Ими поочередно в три слоя проклеивается весь фундамент.

Теперь рассмотрим, какой тип фундамента возможно делать при высоком показателе грунтовых вод.

Монолитная плита и свайное основание

Это вид сплошного основания, равномерно распределяющий вес всей строительной конструкции. Несмотря на хорошую устойчивость при смещениях грунта, имеет один весомый минус – высокая стоимость материалов и работ.

Это хорошее решение для регионов, где грунтовые воды расположены близко, или, если имеются плывуны. Для его устройства применяют различные типы свай: буронабивные, железобетонные и прочие.

Столбы ввинчиваются или забиваются в твердые слои почвы, а их наружная часть соединяется балками. В результате получается жесткая конструкция, способная переносить значительную нагрузку. Недостаток этого типа – невозможность строительства дома с подвальной частью.

Ленточный тип фундамента

Эскиз правильного обустройства фундаментного основания

Этот вид представляет собой железобетонную ленту, которую можно делать под несущие стены. При строительстве индивидуальных домов данный вид наиболее распространен.

Если делается такая опорная конструкция, то для его защиты производится устройство подушки из смеси гравия и песка. Однако следует принимать во внимание, что его можно делать только с хорошей внешней гидроизоляцией и, только если повышение уровня вод отмечается время от времени.

Фундамент на «плавающей» подушке

Какой вид лучше выбрать? При высоком уровне вод и в случае, если они находятся близко к поверхности, такой вид основания – самый надежный. При выборе такого типа фундаментного основания необходимо:

Устройство сильного основания при высоком УГВ может обойтись застройщикам в несколько раз больше обычных фундаментов. Однако если отступать от требований при его возведении, на выходе можно получить некачественное основание, а затем и проблемы со всем домом.

 

Фундамент на пучинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод: возможные варианты

Основной проблемой при возведении фундаментов становятся неудовлетворительные характеристики грунта. Фундамент на пучинистых грунтах — распространенное явление на всей территории России. Пучение крайне опасное явление, которое может привести к значительным повреждениям несущих конструкций здания. Пред постройкой необходимо разобраться, что такое морозное пучение, и что нужно сделать, чтобы предотвратить его появление в почве.

Содержание статьи

Что такое пучение грунта и как оно возникает

Морозное пучение грунта — это изменение его структуры. Возникает явление при одновременном воздействии на почву воды и минусовых температур. Если описывать проблему в физическом смысле, то нужно обязательно упомянуть об уникальном свойстве самой распространенной на земле жидкости, которое в этом случае играет против фундамента дома.

Схематичное изображение действия сил морозного пучения.

Вода — единственное вещество на планете, которое при замерзании не уменьшается в объеме, напротив, лед имеет больший объем, чем жидкость при той же массе. При высоком расположении грунтовых вод в зимний период в почве происходит процесс замерзания, при этом грунт увеличивается в объеме, приподнимая подошву фундамента и оказывая дополнительное давление на стенки.

Какие грунты представляют опасность

Классификация оснований приведена в ГОСТ 28622-2012. По таблице 1 этого нормативного документа выделяют пять групп почв в зависимости от степени склонности к появлению пучения:

Главным критерием при разделении является относительная деформация образца для испытаний при морозном пучении. Чтобы понять, какие типы грунтов могут вызвать проблемы, рекомендуется ознакомиться с таблицей.

Категория грунта Типы грунта
непучинистые (условно) пески (гравелистые, крупные средние)

крупнообломочные и скальные с содержанием заполнителя менее 10 %

глины при показателе текучести меньшем или равном 0

слабо пучинистые крупнообломочные с количеством мелкого или пылеватого заполнителя от 10% до 30% по массе

глины при показателе текучести от 0 до 0,25

средне пучинистые глины, суглинки, супеси при показателе текучести от 0,25 до 0,5

крупнообломочные с содержанием заполнителя более 30%

сильно пучинистые пески (пылеватые и мелкие)

глины при показателе текучести более 0,5

чрезмерно пучинистые

Важно! Деление грунтов на пучинистые и непучинистые носит условный характер, т.к. при насыщении водой любой грунт будет пучинистым, потому что при замерзании расширяется именно вода, а не сам грунт.  Но разные грунты по разному склонны к накоплению и капиллярному подсосу влаги. Например глина способна подтягивать воду вверх до 2-х метров, поэтому при уровне грунтовых вод (УГВ) ниже подошвы фундамента менее чем 2 м, грунт около фундамента может быть очень влажным.

Песок же подтягивает влагу значительно хуже глины (20-30 см) поэтому его часто используют для подушки и обратной засыпки, но тут таится другая опасность. Если делать подушку и обратную подсыпку в глинистом грунте, то при попадании воды в песок она будет скапливаться в нем как в ванной, т.к. глина медленно пропускает влагу. Вода может попасть в песок либо при плохой отмостке и отсутствии ливневки, либо при внезапном поднятии УГВ весной или осенью. Чтобы этого избежать необходимо делать качественную систему водоотведения – ливневку и дренаж.

Перед строительством потребуется провести геологические исследования и определить тип почвы на участке. Для этого работу выполняют способом отрывки шурфов или ручного бурения в условиях возведения фундамента. Признаки грунтов различных типов приведены в ГОСТ «Грунты. Классификация». При этом также определят водонасыщенность грунта.

Пучинистость грунтов совместно с высоким уровнем грунтовых вод диктуют условия по глубине заложения фундамента. Глубина заложения определяется по нормативным документам для каждого отдельного региона. В последней редакции СП «Основания зданий и сооружений» вычисляется по формуле в зависимости от многих показателей.

Совет! Если нет желания разбираться в расчетах, можно воспользоваться СНиП «Строительная климатология и геофизика», в приложении которого есть карты для определения глубина промерзания. Этот документ на данный момент не действует, но для частного строительства можно пользоваться им в качестве рекомендаций.

Проектирование и устройство фундаментов на пучинистом основании выполняется с учетом пункта 6.8 СП «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений». При глинистых или пылеватых грунтах необходимо закладывать подошву ниже глубины промерзания или предусматривать дополнительные мероприятия.

Какие типы фундаментов можно использовать

Для пучинистых грунтов самое важное — глубина заложения и уровень воды. Именно в зависимости от них подбирается фундамент. Можно привести несколько наиболее распространенных вариантов для различных случаев.

Заглубленные и мелкозаглубленные

Если УГВ расположен достаточно глубоко (более 1,5 м) применяют ленточные и столбчатые фундаменты. При этом контролируют, чтобы отметка подошвы находилась на расстоянии не менее 50 см от воды в глинистой почве. Если говорить о водонасыщенных грунтах, то глубина закладки для глин, суглинков, супесей и мелких песков не менее промерзания, а для крупнообломочных — любая (для заглубленных зависит от высоты подвала, для мелкозаглубленных от 0,5 м). Можно также выбрать плитный фундамент мелкого или глубокого заложения.

При этом для предотвращения появления сил морозного пучения и подтопления конструкций необходимо предусмотреть следующие мероприятия для фундамента:

При закладке ниже глубины промерзания опорам не потребуется утепление, для мелкозаглубленных оно необходимо. В качестве наиболее оптимального материала для выполнения работ можно назвать экструдированный пенополистирол.

Незаглубленные (плита и лента)

Если УГВ приближен к поверхности, но глубина расположения более 50 см, используют плитные основания и незаглубленные ленточные фундаменты. Важно помнить, что не зарытая в землю лента может устраиваться только для небольших строений и применять ее требуется с крайней осторожностью. Незаглубленные столбчатые опоры использовать нельзя, ввиду их низкой несущей способности.

При этом важно позаботится об утеплении фундамента, поскольку он не защищен от морозов слоем почвы. Для заливки ленточного фундамента можно применять опалубку из пенополистирола. Этот элемент не снимается после заливки и служит теплоизоляцией. Для утепления фундаментных плит используют экструдированный пенополистирол, который от обычного отличается более высокой прочностью.

Для обеспечения надежности можно заменить часть грунта на участке на грунт с достаточными прочностными характеристиками. Если имеющийся на участке грунт неустойчивый, можно сделать подсыпку. При этом сложно рассчитать, какое количество материала потребуется, его добавляют до тех пор, пока основание не станет устойчивым, не вытиснится лишняя влага, а сыпучий материал не перестанет уходить в почву.

Свайные

Если УГВ расположен ближе, чем на 50 см от поверхности земли, стоит отказаться от незаглубленных фундаментов в пользу свайных элементов. Возможно два варианта, первый из которых наиболее трудоемкий. Заключается метод в том, что на площадке выполняют временное водопонижение и заглубляют ниже глубины промерзания буронабивные сваи. Второй вариант — винтовые сваи. Это более простой способ. Винтовые сваи также применяют для болотистых участков местности, на которых невозможно применение других типов оснований.

Одним из вариантов буронабивных свай могут стать элементы по технологии ТИСЭ. Это сваи с уширенной нижней частью (напоминают гвоздь со шляпкой вниз). Уширение предотвратит выдергивание под действием сил морозного пучения и увеличит несущую способность.

Какой бы тип фундаментов не был выбран все необходимые действия при глинистых грунтах и высоком уровне подземных вод нужно сделать одновременно и в полном объеме. Только комплекс этих мероприятий позволит предотвратить повреждение фундамента, заложенного выше глубины промерзания при пучинистой почве.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Хорошая реклама

Читайте также

Фундамент при высоком уровне грунтовых вод

Устройство и виды фундамента при высоком уровне грунтовых вод.

Гидроизоляция фундамента при высоком уровне грунтовых вод.

Основной конструкцией любого здания является фундамент. Она принимает на себя и переносит на грунт всю его нагрузку. При выборе типа фундамента решающим фактором считают особенности грунта, глубину промерзания, а также уровень грунтовых вод (УГВ), который доставляет застройщику много проблем. Устройство фундамента при высоком уровне грунтовых вод сильно влияет на прочность основания и несущую способность здания и требует больших вложений.

Чем опасны грунтовые воды?

Они собираются среди верхних слоёв почвы над естественным гидробарьером (обычно это глина). Уровень их постоянно меняется, достигая пиковых значений весной или осенью. Можно выделить следующие опасные факторы высокого УГВ.

Определяем уровень грунтовых вод.

Для замеров нужна осень или ранняя весна, до начала строительства. Надо поступить следующим образом:

Глубина промерзания почвы и УГВ.

Сочетание этих факторов способствует морозному пучению грунта, что часто приводит фундамент к разрушению. Поэтому надо учесть следующее:

  1. При нахождении грунтовых вод ниже глубины промерзания грунта фундамент рассчитывается только с учётом стеновых нагрузок.
  2. При высоком УГВ закладку фундамента делают на превышающих уровень промерзания глубинах. При этом монтируют систему дренажа для отвода влаги.
  3. При проектировании надо учесть, что в местах устройства дренажа почва может просесть, поэтому должен быть запас глубины (0,5 – 1 м)

Выбор конструкции фундамента.

При высоком и постоянном УГВ нужно провести глобальное осушение участка, построить дренажные канавы и сделать гидроизоляцию подвала. Типы фундаментов при высоком уровне грунтовых вод нужно выбирать с максимальным распределением по площади.

Фундамент из монолитной плиты.

Его называют сплошным фундаментом, т. к. он представляет собой большую плоскую ж/б «подушку», на которой равномерно распределён вес всего дома. При смещении грунта в любом направлении плита не теряет устойчивости. Недостаток – большая стоимость.

Свайный фундамент.

Оптимальный вариант для участков, имеющих плывуны и повышенный УГВ. Применяют винтовые, железобетонные, бутонабивные и прочие типы свай. В грунт их вбивают или вкручивают до упора в твёрдый слой. Наземная часть свай объединяется балками в жёсткую конструкцию, которая выдерживает большую нагрузку. Недостаток – подвальные помещения соорудить невозможно.

Примерные размеры фундамента под дом.

Ленточный фундамент.

Это замкнутая ж/б полоса, которую заливают под несущие стены здания. В частном строительстве он является самой распространённой опорной конструкцией. Для этого типа фундамента для защиты от грунтовых вод делают песчано-гравийную подушку. Применяют только при периодическом повышении УГВ при наличии наружной гидроизоляции.

Устройство фундамента на «плавающей» подушке.

Такой фундамент считается оптимальным вариантом основания в домах при высоком УГВ. Его устройство состоит из следующих этапов:

При заливке монолитной плиты надо воспользоваться миксером и закончить работу в течение одного дня. В период созревания бетона его защищают от размывания дождём и пересыхания. После снятия опалубки нужно обмазать стороны фундамента гидроизоляционным составом.

Для повышенных уровней грунтовых вод оборудование сильного фундамента может стоить в несколько раз дороже обычных оснований. Отклонение от норм строительства фундамента и применение дешёвых вариантов рано или поздно приведут к серьёзным проблемам.

Какой фундамент нужен для дома, если грунтовые воды близко.

Нередко при начале строительства на дачном участке возникает проблема, связанная с высоким уровнем грунтовых вод (УГВ). УГВ – это пласты воды, залегающие близко к поверхности. Их уровень напрямую зависит от сезона. Обычно он сильно повышается в весеннее и осеннее время, когда происходит таяние снега или идут сильные дожди. Устройство фундамента при высоком уровне грунтовых вод затрудняется еще и наличием глины в грунте. При таком раскладе о погребе не может быть и речи.
Однако фундамент при высоком уровне грунтовых вод заложить можно, если придерживаться рекомендаций и технологическому процессу.

Влияние УГВ на фундамент.

На фундамент при высоких грунтовых водах в большей степени влияют соли и вещества, растворенные в ней. Именно они, вступая в реакцию с бетоном, постепенно его разрушают. От этого основание постепенно разрыхляется и расслаивается. Визуально, появляются трещины, налет, желтоватые пятна, грибок, а находясь вблизи, можно почувствовать запах сырости.
Проблемы начинают возникать уже в процессе рытья траншей или котлована. Поднимающаяся вода размягчает дно, смывает грунт, значительно ухудшая его физическое состояние, делая неспособным выдерживать давление бетона. В подобной ситуации следует сразу делать дренаж.

Как определить УГВ.

Фундамент при высоком уровне грунтовых вод.

В речных долинах, на заливных лугах, низинах они определяются невооруженным взглядом. В весеннее время вода там стоит очень долго, летом, углубившись на пару штыков, почва будет влажной.
При начале работ можно обратиться в занимающиеся этими вопросами организации, если таковых нет, то можно все сделать и своими силами:

Если же показатель уровня воды выше отметки в два метра, то придется монтировать дренаж и позаботиться о гидроизоляции.

Фундаменты для почв с высоким УГВ.

Как защитить фундамент дома от воздействия грунтовых вод.

Рассмотрим, какой фундамент нужен для дома, если грунтовые воды близко.

Как организовать отвод воды от фундамента при высоком уровне грунтовых вод.

Водоотведение при закладке траншей и котлованов.

На стадии рытья котлованов или траншей под основание бывает, что уровень воды настолько быстро поднимается, что проведение мероприятий затруднительно либо невозможно. Для этого необходимо осушить площадь под застройку. Для этого используют специальные дренажные насосы или мотопомпы.
Откачивать воду следует до тех пор, пока на поверхность не начнется вынос частиц грунта. Если это началось, откачку прекращают.
Для водоотведения применяются пластиковые канализационные тубы диаметром 110 мм. По ним жидкость самотеком будет уходить в колодцы или водосборники, заранее подготовленные для этой цели, либо в дренажные канавы, укрепленные щитами для избегания обвала грунта.
В идеале, УГВ должен стать ниже уровня стройплощадки на 200 – 400 мм.

Оборудование дренажной системы.

Если близко грунтовые воды, то дренаж – не роскошь, а одна из главных гарантий прочности и долговечности как основания, так и сооружения в целом.
Его устройство потребует таких материалов:

Высокий уровень грунтовых вод какой фундамент сделать.

Для фундаментов при высоком УГВ целесообразен круговой дренаж. Сначала выкапывается траншея шириной около 400 мм. Глубина рассчитывается индивидуально: ров должен быть на уровне подошвы, а лучше на 200 – 300 мм ниже.
Рекомендуется производить монтаж на расстоянии не более 20 м за один раз, но касаемо дачного дома, хозяйственных построек, бань, гаражей – это пожелание скорее всего условно. Надо исходить их реальных обстоятельств.
На дно засыпается песок и тщательно трамбуется. Толщина должна стать 200 мм. Для предотвращения заиливания, на песок укладывается геотекстиль.
Следующий слой – щебень (гравий). Его толщина также 200 мм. Выбор щебня занимает не последнее место. Желательно приобретать помытый. Если нет, то придется минимум просеять. При попадании жидкости загрязненный материал ухудшает дренаж: частицы пыли, песка, земли, находящиеся в воде, уменьшают пространство между щебенкой.
Гравийная подушка застилается геотекстилем, куски которого должны идти внахлест от 150 до 300 мм.
Следующий этап – укладка дрен. Перфорация в заводских трубах расположена с одной стороны. Ею и укладывают на геотекстиль. Для экономии дрены можно изготовить своими руками. В обычной пластиковой канализационной трубе просверливаются отверстия, оптимальный диаметр которых 5 мм. Расстояние между отверстиями не более 10 мм.
Когда устройство трубопровода закончено, он закрывается геотекстилем, и проводится засыпка. Слой песка не менее 200 мм, гравий (щебень) – 150-200 мм. До верху траншею заполняют ранее вынутым грунтом.
При хорошем качестве дренажной системы, вода под фундамент попадать практически не будет.

Тип фундамента при высоком уровне грунтовых вод.

Постройка ленточного плавающего фундамента.

Рассмотрим, как сделать фундамент. Для постройки хорошего дома, если позволяет УГВ, выбирается средне заглубленный вид.

Чтобы бетон не пересох, его ежедневно надо поливать водой, а на ночь укрывать пленкой. После окончательного затвердевания бетона, опалубка снимается и производится гидроизоляция битумом.

Фундамент из монолитной плиты на плавающей подушке.

Для осушения заболоченных почв и выравнивания рельефа, используют насыпной грунт. Если человек это делает самостоятельно – это одно. А если покупается участок, где данные работы проводились несколько лет назад – совсем другое.
Суть проблемы в том, что такая почва не имеет однородной структуры, как следует не уплотнена, вследствие чего фундаменты на подобных грунтах могут давать неравномерную усадку. А если еще высокий УГВ, то проблем не избежать.
Для таких видов грунтов можно использовать ряд фундаментов:

Схема правильной и неправильной закладки фундамента при высоком уровне грунтовых вод.

Этапы строительства фундамента на плавающей подушке.

Ленточный фундамент при высоком уровне грунтовых вод.

Дальше все по стандартной схеме: плита периодически увлажняется и укрывается от осадков. Когда раствор полностью высыхает, опалубка демонтируется, а плита обрабатывается гидроизоляционной смесью.

Построенный таким способом фундамент будет стоять, не боясь подтоплений и вспучивания грунтов. Это самый дорогостоящий вариант, но в данном случае – наиболее подходящий.

Свой дом требует и затрат, и правильного отношения к процессу строительства. В результате он будет радовать вас долгие годы.

Высокий уровень грунтовых вод и устройство фундамента ниже УГВ.

Фундамент при высоком уровне грунтовых вод.

Один из вариантов обустройства фундамента.

Основная функция фундаментного основания – принять и распределить нагрузку сооружения. При решении вопроса о выборе типа фундамента учитывают особенности почв и уровень грунтовых вод или УГВ. Прочный фундамент при высоком уровне грунтовых вод на участке требует больших затрат на его устройство, и может доставлять много проблем.

На самом деле, очень часто застройщикам приходится сталкиваться с водами, залегающими достаточно близко к поверхности. Чаще всего эта проблема усугубляется присутствием глины в составе почвы.

В такой ситуации едва ли возможно устройство подвала, так как фундамент будет подвергаться значительному давлению сил, вызванных пучением грунта. Заложение оснований в условиях близко находящихся грунтовых водах потребует соблюдения определенных правил, способных максимально уменьшить воздействие этого неблагоприятного фактора.

Вредное влияние высокого УГВ.

Создание фундамента при высоком уровне грунтовых вод.

Скважина для определения уровня грунтовых вод.

Поскольку основным составляющим любого фундамента является бетон, то следует рассмотреть вопрос вредного влияния вод на этот материал. Если говорить по существу, то разрушающее воздействие на бетон осуществляют не сами близко расположенные воды, а соли и прочие химические вещества, растворенные в ней. У строителей существует термин «цементная бацилла», которая разрыхляет застывший раствор и вызывает его расслоение. Очень часто можно зрительно оценить начавшееся разрушение основания: появление налета, пятен или затхлый запах.

Уже на этапе подготовки котлована возникают некоторые сложности: из-за поступающей воды размывается дно, существенно снижая несущую способность грунта. В этом случае, обустройство фундамента придется начинать с заложения дренажной системы и отведения вод. В противном случае, неизбежны деформации залитого основания и просадки.

Восходящая суффозия – это процесс вымывания минеральных соединений из грунта, который можно наблюдать на строительном участке с высоким показателем УГВ. Для того чтобы минимизировать опасное воздействие суффозии на фундамент здания, необходимы комплексные работы по осушению места застройки.

Есть еще один способ избежать воздействия опасных факторов – применение свайных технологий или сборных конструкций из блоков из железобетона. Минус их использования – увеличение расходов на закладку фундамента при близко расположенных водах.

Как самостоятельно определить УГВ.

Устройство фундамента при высоком уровне грунтовых вод.

Самостоятельное определение уровня грунтовых вод.

Выявить, какой уровень вод на участке можно, обратившись в соответствующие городские организации, но можно выполнить измерение своими силами. Для этого нужно осенью или весной произвести следующие измерения:

При показателе вод ниже двух метров, придется выбирать более надежный тип фундамента, выполнять устройство дренажной системы и производить гидроизоляционные работы.

Соотношение УПГ (уровень промерзания грунта) и УГВ.

Высокий уровень грунтовых вод какой фундамент сделать.

Снижение уровня грунтовых вод с помощью дренажной системы.

В соответствии с требованиями СНиП: если показатель УГВ меньше УПГ, то нет необходимости принимать в расчет тип почвы. Фундамент в этом случае рассчитывается только на нагрузку возводимого дома.

Однако при возведении сооружения на почвах смешанного типа, песчаных, глинистых грунтах и супесях, и при обнаружении высокого уровня вод, основание закладывается на глубину ниже уровня промерзания. В такой ситуации устройство дренажной системы является обязательным.

Кроме того, дается поправка на УГВ: от 0,5 – 1,0 метра в большую сторону. Такое увеличение обусловлено установившейся практикой строительства. И она же исключает возможность устройства основания ленточного типа в силу его затратности.

При высоком показателе грунтовых вод необходимо учесть очень вероятное оседание слабых почв при выполнении дренирования.

Если возможны сезонные подтопления, предпочтительно использование железобетонных конструкций с заглублением свай ниже уровня предполагаемой эрозии.

Технология постройки фундамента.

Схема фундамента при высоком уровне грунтовых вод.

Конструктивные особенности фундамента при высоком уровне грунтовых вод.

После подготовки котлована с учетом глубины залегания фундамента, строительная площадка, отведенная под его возведение, осушается и выравнивается. Для этого подготавливается ров глубиной в 0,3 метра и шириной в 0,2 метра с отступом от периметра в 0,5 метра. Эта канава будет служить для скапливания и дренирования. Устройство основания в грунтовых водах недопустимо ввиду размывания раствора, а, следовательно, и ослабления плиты. Далее выполняют следующие работы:

  1. Грунт на участке уплотняется и выполняется бетонная подготовка. Укладывается слой бетона до 25 мм. Он выровняет плоскость и позволит начать работы по гидроизоляции.
  2. После застывания раствора, его накрывают внахлест двойным слоем рулонных гидроизоляционных материалов (рубероид), которые затем крепят битумом.
  3. Производится монтаж сетчатой арматуры под заливку. Толщина плиты может колебаться от 15 до 30 см, но, чем толще она будет, тем лучше фундамент будет выполнять свою непосредственную функцию.
  4. По окончании заливки и полного отвердевания бетона, начинается процесс укладки блоков. После окончания этого процесса, получается своеобразный монолитный колодец.
  5. Выполняется защита от воздействия близко расположенных грунтовых вод.

Рассмотренный выше тип устройства фундамента один из самых дорогих, но бесспорно, один из самых надежных.

Послойная защита фундамента.

Тип фундамента при высоком уровне грунтовых вод.

Способы изоляции фундамента при высоком УГВ.

Существуют три типа послойной защиты оснований, которые успешно решают вопросы по защите от близко залегающих грунтовых вод:

  1. Битумные мастики с добавками каучуковых и полимерных компонентов – дают возможность получить гладкий, влагонепроницаемый слой. Его часто применяют при строительстве частных домов с жилым подвальным помещением.
  2. Смеси на основе цемента – по характеристикам ничем не отличаются от предыдущего типа. Они хорошо отвердевают, создавая влагостойкий слой. Однако в сравнении с мастикой, они менее пластичны и при вибрации могут подвергаться растрескиванию, и снижать характеристики.
  3. Специальные битумные пленки или пленочная гидроизоляция. Ими поочередно в три слоя проклеивается весь фундамент.

Теперь рассмотрим, какой тип фундамента возможно делать при высоком показателе грунтовых вод.

Монолитная плита и свайное основание.

Это вид сплошного основания, равномерно распределяющий вес всей строительной конструкции. Несмотря на хорошую устойчивость при смещениях грунта, имеет один весомый минус – высокая стоимость материалов и работ.

Это хорошее решение для регионов, где грунтовые воды расположены близко, или, если имеются плывуны. Для его устройства применяют различные типы свай: буронабивные, железобетонные и прочие.

Столбы ввинчиваются или забиваются в твердые слои почвы, а их наружная часть соединяется балками. В результате получается жесткая конструкция, способная переносить значительную нагрузку. Недостаток этого типа – невозможность строительства дома с подвальной частью.

Ленточный тип фундамента.

Ленточный фундамент при высоком уровне грунтовых вод.

Эскиз правильного обустройства фундаментного основания.

Этот вид представляет собой железобетонную ленту, которую можно делать под несущие стены. При строительстве индивидуальных домов данный вид наиболее распространен.

Если делается такая опорная конструкция, то для его защиты производится устройство подушки из смеси гравия и песка. Однако следует принимать во внимание, что его можно делать только с хорошей внешней гидроизоляцией и, только если повышение уровня вод отмечается время от времени.

Фундамент на «плавающей» подушке.

Какой вид лучше выбрать? При высоком уровне вод и в случае, если они находятся близко к поверхности, такой вид основания — самый надежный. При выборе такого типа фундаментного основания необходимо:

Устройство сильного основания при высоком УГВ может обойтись застройщикам в несколько раз больше обычных фундаментов. Однако если отступать от требований при его возведении, на выходе можно получить некачественное основание, а затем и проблемы со всем домом.

 

Рекомендация: Хорошая большая обзорная статья, из нее вы узнаете общее понятие о том как построить фундамент при высоком уровне грунтовых вод. Для начала вам нужно прочесть и понять эту статью. А потом, если вы НЕ ХОТИТЕ построить бракованный фундамент и выкинуть свои деньги, то вы должны обратиться за советом к профессиональному специалисту.

Как смонтировать фундамент на насыпном грунте - СамСтрой

Довольно часто в строительстве частных домов застройщикам приходится сталкиваться с задачей возведения здания на проблемном с точки зрения строительства дома, участке. Неудобный рельеф, низина, заболоченность или близкий к поверхности горизонт грунтовых вод ставят много дополнительных условий к устройству фундамента. Но как показывает практика, для современных технологий нет ничего невозможного, просто в этих случаях применяется технология возведения фундаментов на насыпном грунте.

ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ВОЗВЕДЕНИЯ НАСЫПИ И ОСНОВАНИЯ ЗДАНИЯ

Рассматривая задачу создания фундамента дома на насыпном грунте, нагляднее и проще будет разделить ее на два основных этапа – отсыпка насыпи и непосредственно устройство фундамента дома.

Суть первого этапа строительства заключается в подготовке участка для закладки фундамента. Это в основном земляные работы, как с применением строительной техники – экскаваторов, бульдозеров, дорожных катков, так и простых средств механизации труда – виброплит, ручных катков трамбовок.

Второй этап строительства заключается в устройстве фундамента на уже подготовленной насыпи. Он включает все работы связанные с постройкой опалубки, создания арматурного каркаса и бетонными работами.

Отсыпка насыпи и подготовка площадки

В целом весь процесс возведения фундамента на насыпном грунте можно представить в виде следующего алгоритма:

-выбор места размещения здания на площадке;

-оценка состояния земли на месте возведения здания, разведка поверхностных вод и глубины их залегания;

-оценка проекта здания и выбор типа фундамента для строительства;

-проведение работ по уплотнению верхнего слоя грунта;

-отсыпка насыпи и уплотнение ее поверхности, подготовка площадки;

-проведение разметки, проведение работ по усилению почвы на участке;

-работы по устройству основания здания.

В любом случае, перед началом работ проводится изучение всех особенностей участка строительства, и основное внимание при этом обращается именно на изучение грунтов.

КАКИМИ БЫВАЮТ НАСЫПНЫЕ ГРУНТЫ

При формировании насыпи проводится отсыпка и дальнейшее уплотнение грунта до необходимой высоты. В качестве материала формирования насыпи используются: песок, глина, различные фракции щебня, суглинок, скальные породы. При постепенном росте насыпи в обязательном порядке проводится уплотнение, слой за слоем насыпной грунт уплотняется для достижения большей плотности.

Материалы для формирования насыпи

Песок, глина, щебень или просто земля имеют свои особенности, которые нужно учитывать при формировании насыпи:

-песок – наиболее популярный материал для устройства насыпного слоя, он не требует дополнительного увлажнения, равномерно заполняет все складки и пустоты, но при этом требует одновременно дополнительного уплотнения. Отлично пропускает воду. Насыпь из песка не требует дополнительного времени для естественной усадки и практически сразу готова к началу строительства. К недостаткам нужно отнести то, что песок легко размывается потоком воды, и обладает небольшими несущими способностями.

-глина более вязкий материал, плохо впитывающий влагу, он с другой стороны влажная глина очень долго высыхает. При формировании насыпи глина требует дополнительного уплотнения, она отлично держит форму и способна выдерживать большие нагрузки, она не размывается водой.

-щебень, гравий, отсев и другие виды измельченных горных пород образуют плотную, жесткую насыпь, обладающую наилучшими несущими способностями.

-насыпь из обычной земли, как правило, не используется в строительстве, но вместе с тем, и такой вариант насыпи возможен. Земля в таком состоянии имеет нарушенную структуру и требует дополнительного уплотнения с помощью строительной техники.

Оценивая качество созданной насыпи, ее готовность для закладки фундамента нужно оценить ее следующие характеристики:

-несущая способность – качество, характеризующее способность выдерживать большие нагрузки без изменения формы;

-плотность – насколько хорошо утрамбована почва.

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ФУНДАМЕНТОВ

В современном строительстве, для зданий на насыпном грунте применяются следующие виды фундаментов:

-монолитный;

-ленточный фундамент;

-свайный.

Для каждого типа конструкции характерны свои индивидуальные особенности, как позитивные, так и негативные. Учитывая то, что насыпные участки относятся к сложным видам почвы, неоднородной по составу, плотности и массе, выбор конкретного вида основания осуществляется в зависимости от условий строительства и проекта возводимого здания.

Монолитная плита – наиболее эффективный вид сооружения, позволяющий создать минимальное давление на грунт, в то же время она дает возможность создать жесткое основание для здания. Монолитный фундамент равномерно распределяет давление по всей площади плиты и не боится усадок почвы. В тоже время это наиболее дорогостоящий вид основания, требующий значительных вложений, как материальных, так и затрат труда.

Типы фундамента на насыпном грунте

Ленточный фундамент позволяет существенно сэкономить средства, но при этом следует учитывать, что для его устройства необходимо значительное уплотнение участка, с использованием специальной техники. Монолитный ленточный фундамент обойдется по стоимости ненамного дешевле монолитной плиты.

Сваи из стальных труб на насыпном участке в лучшем случае подойдут для легкого каркасно-щитового домика, а вот железобетонные сваи устанавливаются под капитальное строение таким образом, что они проходят через слой насыпи и закрепляются в более твердом, естественном горизонте почвы, такой вариант применяется в основном для многоэтажных проектов домов.

Таким образом, наиболее предпочтительным вариантом устройства фундамента на насыпных грунтах, является устройство монолитной плиты с обязательным усиленным армированным каркасом.

УПЛОТНЕНИЕ НАСЫПИ, УСТРОЙСТВО МОНОЛИТНОЙ ПЛИТЫ

Приступая к устройству плиты, необходимо позаботиться о значительном уплотнении насыпи. Связано это как уже говорилось с особенностью ее структуры. Нарушенная в результате воздействия человека естественная структура, неоднородный состав и неравномерность включений различных пород требует проведения уплотнения и планирование ровной поверхности для устройства гравийной подушки основания.

Гравийная подушка формируется поверх слоя песка в 5-10 см. Сверху песка укладывается слой щебня или гравия толщиной 25-30 см и дополнительно уплотняется.

Далее, следуют работы, связанные непосредственно с возведением монолитной плиты, весь процесс укладывается в следующий алгоритм:

-укладка слоя гидроизоляции;

-установка арматурного каркаса;

-возведение опалубки;

-прокладка инженерных коммуникаций;

-заливка опалубки бетоном с его последующим уплотнением;

-технологические работы по выдерживанию бетона.

Для гидроизоляции чаще всего используется полиэтиленовая пленка или рубероид. Такое покрытие укладывается с небольшим напуском полос в 5-7 см в 1-2 слоя. Основная задача гидроизоляции исключить капиллярное увлажнение плиты.

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОПАЛУБКИ И АРМИРОВАННОГО КАРКАСА

Опалубку чаще всего изготавливают из досок или OSB плит, высота опалубки должна быть на 5-7 см выше уровня заливаемого основания. Снаружи ее дополнительно укрепляют отсыпкой грунта. Такая операция предотвратит деформацию вертикальных стенок опалубки, и не допустит выливания бетона наружу. По окончании установки опалубки проводится установка труб для проводки инженерных коммуникаций.

Опалубка и армирование каркаса

Одновременно с установкой опалубки, проводится вязка арматурного каркаса. Нижний уровень арматуры устанавливается на высоте до 10 см над поверхностью гидроизоляции. Связывание вертикальных и горизонтальных отрезков арматуры производится проволокой или с помощью сварного соединения. Обычно при высоте основания 50 см устраивается 2 пояса армирования – нижний и верхний. Верхний пояс должен быть не менее чем за 5 см до верхней точки заливки бетоном.

При установке арматурного каркаса необходимо соблюдать осторожность и аккуратность, чтобы не повредить слой гидроизоляции.

ЗАЛИВКА РАСТВОРОМ

Монолитная конструкция требует одновременной заливки большой массы бетона, и поэтому предпочтительнее использование уже готовой бетонной смеси. Использование специальной техники позволяет залить бетонную смесь равномерно, за очень короткое время.

Для улучшения структуры монолита проводится уплотнения бетона, с использованием глубинного вибратора.

После заполнения формы бетону дают возможность выстояться и только после того как он наберет определенную прочность проверяют горизонтальность поверхности плиты.

Опалубку с монолита снимают на 10-12 день после заливки, осматривают целостность плиты и проверяют насыпь на наличие деформаций – просадки грунта, смещение, вспучивания. Отсутствие этих явлений позволяет судить о правильно проведенных работах по подготовке насыпи. Остальные строительные работы, рекомендуется проводить после того как бетон наберет необходимую прочность, то есть не ранее чем через 28 дней.

Фундамент на насыпном грунте: особенности и виды |

Фундамент на насыпном грунте

Фундамент является основой любого строения, от него зависит прочность, долговечность здания. Особенно важно правильно подобрать нужную конструкцию, если участок под строение включает в себя насыпной грунт. Не стоит надеяться на интуицию или советы друзей. Необходим грамотных подход специалистов, которые определят, какой тип основания подойдет для данной площадки.

Рельеф участка иногда требует корректировки с использованием насыпного грунта, по характеристикам значительно отличающегося от естественного, которое за продолжительный период достигло максимальной несущей способности. Насыпное не может достигнуть такого же состояния. Следовательно, трудно определить, каким будет его поведения при устройстве фундамента.

Виды насыпного грунта

Таким грунтам сопутствует нарушенная структура, отсутствие однородности, низкая плотность. По строительным нормам они делятся на следующие группы:

Плановые насыпи отличает однородность состава, равномерная сжимаемость. Образовавшиеся в результате подземных разработок обычно имеют однородную структуру, но их сжимаемость и плотность местами различная. Такие образования периодически отсыпаются слоями, насыпаются по всей длине откоса или возводятся произвольно.

Устройство фундамента при наличии насыпного грунта связано с определенными сложностями. Не все виды основания допустимы. Застройщикам нужно со всей ответственностью подойти к выбору, выяснив какой из них считается самым надежным.

Покупая участок, многие не знают, что раньше было на этой территории: овраг, болото, мусорная свалка. Сейчас она выглядит достаточно прилично. Но вполне возможно, насыпь сделана совсем недавно, не уплотнилась. Значит, стройку придется отложить.

Если на строительной площадке частично имеется насыпной грунт, необходимо произвести дополнительные геологические исследования для определения, насколько уплотнилось основание. Особое внимание следует придать этому мероприятию, если оно неоднородное. Это может представлять опасность для будущей постройки.

Период самоуплотнения зависит от структуры грунта:

В зависимости от давности образования насыпи считаются слежавшимися и не слежавшимися.

Иногда частные застройщики самостоятельно проводят выравнивание, устраивая насыпи. В слабых и склонных к пучению местах производится замена почвы. В таком случае необходимо выполнить усилению прочности насыпных участков. Если ожидать самоуплотнения, это займет довольно много времени. Используется трамбование почвы с применением специальной тяжелой техники. Еще одним, но довольно дорогим методом является заливка слабых мест цементным или силикатным раствором. После проведения мероприятий по уплотнению можно приступать к строительным работам.

Выбор вида фундамента на насыпном грунте

Статистика многолетнего строительного опыта показывает: наиболее приемлемым при строительстве на насыпном грунте является фундамент, основанный на железобетонных забивных сваях, способных передавать нагрузку на более плотные слои. Благодаря им, почва получает значительное уплотнение. Во время монтажных работ осуществляется контроль за несущей способностью каждой опоры и всей конструкции.

Возможность использовать сваи различного сечения, длины позволяет применять их на любой местности, при любых типах грунта, включая насыпные. Важным является ответственный подход к выбору производителя, отвечающего за качество конструкций, соответствие нормам ГОСТа.

Компания Эндбери более десяти лет занимается производством, монтажом железобетонных забивных свай под различные строения. Наличие современного оборудования, годами наработанные технологии позволяют изготовление конструкций самого высокого качества. У нас используется бетон класса b30, превышающий требования ГОСТа. Аналогов на предприятиях подобного профиля не существует.

Нашими специалистами проводится предварительное исследование участка, а затем выполняется расчеты, определяются параметры свай, необходимое их количество. На насыпных почвах используются высокопрочные сваи с продольной арматурой, позволяющие возведение домов любых типов.

Таким образом, использование железобетонных забивных свай возможно при возведении следующих объектов:

Эти сваи используются для усиления имеющегося фундамента при реконструкции здания.

Их можно погружать в любые типы грунта, уплотняя его. Опираться они должны на плотные слои. Для частных домов наиболее востребованными являются сваи сечением 15х15 и 20х20 см длиной 3 -12 метров.

Обратившись к нам, Вы получите полный объем услуг с гарантией высокого качества. У нас существует гибкая система расценок, сезонные скидки, а также возможность заключить договор на беспроцентную рассрочку

Если вы обладаете информацией о том, что на вашем участке насыпан грунт, сообщите об этом. Бывает такое, что при покупке земли продавцы замалчивают подобные особенности. В любом случае крайне необходимо делать инженерно-геологические изыскания. Вот, например, история заказчика, которому пришлось устанавливать винтовые сваи длиной 16 метров. И делать это среди ЖБ свай, которые бросила на объекте другая компания. В общем, чем 1000 раз услышать, лучше 1 раз увидеть:

Тип Фундамента Дома При Высоких Грунтовых Водах » Подробная Инструкция + Фото + Видео

Высокие грунтовые воды: фундамент столбчатый

Устройство фундамента при высоком уровне грунтовых вод – это самый важный вопрос, возникающий при строительстве подземной части здания. Он требует правильного ответа, от которого будет зависеть не только комфортность эксплуатации, но и долговечность постройки.

Здесь очень много критериев, которые необходимо учитывать при самостоятельном подборе типа фундамента, и мы постараемся их подробно изложить. Справиться с этой задачей вам поможет и видео в этой статье на тему: «Высокий уровень грунтовых вод: какой фундамент сделать?».

Что нужно учесть при выборе фундамента

Понятие «высокий уровень грунтовых вод» тоже может быть относительным. Если вода находится в двух метрах от поверхности земли, а вы хотите построить дом с подвалом, то это уже помеха для строительства, и реальная угроза подтопления в процессе эксплуатации.

Итак:

Сильно заглублённый ленточный фундамент с высоким уровнем грунтовых вод

Если сделать это самостоятельно у вас не получается, обратитесь за консультацией к соответствующему специалисту.

Это поможет сделать правильный шаг в отношении устройства фундамента, и избавит от сожалений по поводу напрасно затраченных средств. А они могут оказаться немалыми, когда речь идёт не о бане или гараже, а о доме.

Отметки УПГ и УГВ

Итак, выбор фундамента при высоком уровне грунтовых вод определяет себестоимость строения. Правильный подход позволит избежать ненужных вложений, в том числе и трудозатрат.

Поэтому, соберите предварительно всю необходимую информацию о своём участке, и только потом решайте, что и как будете строить:

Воздействие морозного пучения грунта на фундамент

Доставка песчано-гравийной смеси издалека, сильно повышает себестоимость нулевого цикла, особенно, если толщину отсыпки приходится увеличивать. Гораздо экономичнее обходится столбчатый фундамент, да и соорудить его своими руками не так уж сложно.

Единого рецепта на все случаи жизни, как вы понимаете, нет. Наша задача, рассказать о возможных вариантах, а ваша – сделать правильный выбор.

 Фундамент ленточный мелкозаглублённый

Что ни говори, но ленточный фундамент в частном строительстве прочно удерживает пальму первенства. Таких районов, где грунтовая вода подходит прямо к поверхности не так уж много, а если её уровень находится хотя бы на глубине 1-1,5м, то вполне можно сделать мелкозаглублённый фундамент, либо попросту наземный.

Итак:

Наземный ленточный фундамент при высоких грунтовых водах

Небольшое заглубление ленточного фундамента

Высота и ширина фундаментной ленты должна определяться расчётом. При этом учитывается тип грунта, вероятность его пучения, предполагаемые нагрузки, климатические условия района, и, конечно же, ландшафт участка, отведённого под строительство.

Виды опалубки

В случае с наличием на участке уклонов или изгибов рельефа, заливать фундамент без опалубки не рекомендуется. Как можно выйти из этой ситуации, и избежать нежелательных земляных работ, ведь демонтировать опалубку в узкой траншее попросту невозможно?

На этот случай, существуют различные варианты несъёмной опалубки: от плоского шифера, до пенопластовых панелей.

Обустройство несъёмной опалубки из пенопласта

 Итак:

Схема устройства мелкозаглублённого фундамента

Глубина траншеи под фундамент небольшого дачного дома, или другой постройки может составить, к примеру, 40 см. В случае с жилым домом, высота опорной ленты должна быть не менее 70 см, и если уровень грунтовых вод не позволяет заглубить её полностью, верхняя половина фундамента вполне может возвышаться над поверхностью.

Свайный фундамент ТИСЭ

Для того чтобы построить массивное здание на проблемном грунте, лучшего варианта, чем свайный фундамент не найти. Использовать забивные или винтовые сваи – удовольствие дорогое.

Тут требуется специальная техника и бригада специалистов, ведь забить сваи, и срубить их головки на одной отметке своими силами, попросту невозможно.

Итак:

Ручной буровой инструмент ТИСЭ

Свайный фундамент при высоком уровне грунтовых вод

Здание, поставленное на фундамент свайного типа, вообще не подвергается сезонной усадке. Для деревянного дома это не столь важно, так как древесина неплохо работает на изгиб.

А вот каменные и кирпичные стены при морозном пучении грунта могут попросту дать трещину от пола до потолка. И это становится проблемой – и несущие конструкции надо ремонтировать, и отделку придётся делать новую.

Некоторые подробности технологии

В процессе проектирования свайного поля, в зависимости от предполагаемых нагрузок, рассчитывают размеры свай и точки их расположения.

Ведь нужно же знать их диаметр и длину, расстояния между ними, вариант расположения, места усиления:

Армирование фундамента ТИСЭ

Опалубка под монолитные сваи и ростверк

Для удобства работы, скважины бурят по 4-5 штук. Одновременно их армируют, а потом бетонируют.

Сначала производится заливка и уплотнение расширенных сегментов подготовленных скважин, а затем и их стволов. Что касается бетонирования ростверка, то эта технология аналогична процессу заливки ленточного фундамента.




Системы фундамента и типы грунтов

Системы фундамента и типы грунта идут рука об руку, поскольку тип почвы, с которой вы сталкиваетесь на своем участке, определит лучшую систему фундамента, которую вы можете использовать для своего проекта.

Пренебрежение исследованием грунтовых условий на вашем участке - одна из самых ранних и дорогостоящих ошибок, которые может сделать самостроитель.

Если вы еще не приобрели свой участок, ознакомьтесь с этим контрольным списком участка под застройку, чтобы убедиться, что вы проявляете должную осмотрительность в отношении различных факторов (включая тип почвы), прежде чем совершать покупку.

Вы можете обратиться к местным властям или строительному инспектору или провести исследование почвы. Исследование почвы может стоить всего 500 фунтов стерлингов, но позволит выявить любые серьезные проблемы до того, как вы начнете, что может сэкономить вам 1000 фунтов стерлингов.

Всегда полезно выделить не менее 10% вашего бюджета в резервный фонд, если вы столкнетесь с какими-либо непредвиденными проблемами с вашим типом почвы.

Здесь мы объясняем типы почвы, с которыми вы можете столкнуться, и систему фундамента, которую вам следует выбрать.

Готовы начать выкладку? Ознакомьтесь с этим пошаговым руководством по созданию фундамента.

Какие типы почв я могу найти на своем участке?

Если вы еще не знаете тип почвы на своем участке, хорошей отправной точкой является звонок в местный отдел управления строительством. Они могут дать вам представление о типичном типе почвы в районе, который вы строите, и о том, какой фундамент подходит.

Большинство местных властей выпускают информационные бюллетени о типовых решениях фундамента для различных типов почвы, обычно встречающихся в этом районе.

Еще один полезный источник информации - это утвержденный строительными нормами документ A: 2004 , в котором перечислены семь типов почвы плюс условия недр и практические полевые испытания, которые помогут вам определить тип почвы.

Камень

Включает:

Эти породы обладают высокой несущей способностью. Камень, возможно, просто нужно очистить и выровнять для строительства.

Скала может быть непроницаемой, поэтому верхний слой почвы, вероятно, потребует дренажа, поскольку невозможно построить отстойники для удаления дождевой или поверхностной воды. Варианты дренажа вне сети также будут очень ограничены.

Мел

Если мел не слишком мягкий, ширина 450 мм для малоэтажных зданий обычно является приемлемой. Глубина фундамента должна быть ниже любого воздействия мороза (700 мм). Если мел мягкий, его нужно раскапывать, пока мел не станет твердым.

Меловые почвы могут быть подвержены эрозии, поэтому будьте осторожны с ложбинами и пещерами.

Гравий и песок

Сухой плотный гравий или гравийно-песчаные грунты обычно подходят для ленточных фундаментов. Обычно допустима глубина 700 мм, если грунт имеет достаточную несущую способность.

Если уровень грунтовых вод высокий (т. Е. Гравий затоплен), несущая способность уменьшается вдвое, поэтому важно поддерживать фундамент как можно выше. Может подойти неглубокий, усиленный, широкий ленточный фундамент.

Песок достаточно хорошо удерживается вместе, когда он влажный, уплотненный и однородный, но траншеи могут обрушиться, и поэтому шпунтовые сваи часто используются для удержания грунта в траншеях до тех пор, пока бетон не будет залит.

Глина

Первый слой глины толщиной 900-1200 мм подвержен перемещению из-за расширения и усадки в зависимости от содержания влаги, поэтому обычно необходимо выкапывать фундамент на глубину, на которой содержание влаги в глине остается стабильным . Британский стандарт 8004 рекомендует минимальную глубину для фундаментов 1 м. Но если поблизости есть или были деревья, может потребоваться глубина до 3 м.

В глине перед бетонированием фундамента траншею часто защищают от вспучивания, облицовывая ее сжимаемым слоем (например, глина).

Плотная глина поверх мягкой глины

Традиционный ленточный фундамент иногда приемлем, но важно не переборщить, поскольку это может увеличить нагрузку на более мягкую глину под ним. Распространенным решением является рытье фундаментов с широкими лентами со стальной арматурой, однако может потребоваться инженерный фундамент.

Торф

Торф и рыхлый переувлажненный песок являются очень бедными грунтами. Если торф можно удалить, чтобы найти подходящий несущий грунт глубиной не менее 1,5 м, подойдет ленточный фундамент. Скорее всего, потребуется усиленный плотный фундамент.

Засыпанный грунт

Если земля ранее выкапывалась и засыпалась, обычно необходимо копать до уровня ниже области засыпки.

Наклонные площадки

Наклонные площадки требуют ступенчатого фундамента.Инструкции приведены в Строительных правилах.

Мне нужно обследование почвы?

Исследования почвы могут оказаться очень полезными, но не являются обязательным условием. Большинство участков начинаются без официального исследования почвы, полагаясь вместо этого либо на знания проектировщика, либо на местные знания строительного инспектора.

Процесс включает в себя вырытие ям в различных точках участка и экстраполяцию результатов по каждой яме, чтобы предположить состояние грунта на всем участке.

Типы фундаментных систем

Стандартная процедура состоит в том, чтобы поместить в траншеи как можно меньше твердого бетона, а затем застроить из него блочную кладку до уровня земли, где стены переключаются на кирпич или камень или что-то еще, что должно быть выбранной внешней облицовкой быть. Он известен как ленточный фундамент .

Для одноэтажного здания ленточный фундамент обычно будет шириной 450 мм и глубиной не менее 200 мм, а для двух этажей шириной 600 мм и глубиной 200 мм.

Глубокие ленточные фундаменты: Там, где ленточные фундаменты должны располагаться на более низком уровне, чтобы достичь почвы с подходящей несущей способностью, для работы можно вырыть более широкую и глубокую траншею, а ленточные фундаменты вырыть и залить на более низком уровне. Затем стены возводятся до уровня земли кладкой.

Фундаменты с широкими лентами: Если почва мягкая или имеет низкую несущую способность, можно использовать фундаменты с широкими лентами для распределения нагрузки по большей площади, армированные сталью, чтобы снизить нагрузку на м².

Схемы ленточных фундаментов (слева) и фундаментов для засыпки траншеи (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

Широко используемой альтернативой является засыпка траншеи, при которой траншеи заполняются товарным бетоном чуть ниже уровня земли. В местах, близких к деревьям, можно добавить стальную арматуру. Хотя этот метод экономит труд, он увеличивает общую стоимость вашего фундамента. Чуть выше уровня земли опоры покрывают влагонепроницаемым слоем, а затем закрепляют первый этаж.

По сравнению с глубокими ленточными фундаментами, засыпка траншеи сводит к минимуму ширину выемки, а также трудозатраты и материалы, необходимые для строительства каменной кладки ниже уровня земли, компенсируя стоимость дополнительного бетона.

( БОЛЬШЕ: Сколько будет стоить мой фундамент?)

Если у вас есть участок, где земля считается труднопроходимой, то стандартные ленточные или насыпные фундаменты вряд ли подойдут. Есть альтернативные варианты, но они значительно дороже.

Копание траншей глубже и заливка бетоном, а также, возможно, добавление листов полистирола рядом с траншеями в качестве скользящей мембраны может быть простым решением.

Но если вам нужно копать глубже 2,5 м, это решение становится непрактичным. Мало того, что количество бетона, необходимое для заполнения траншеи, станет чрезмерно дорогим, но работа на такой глубине может оказаться опасной.

Если участок требует глубокого фундамента более чем в паре мест, то теперь обычно используется другой подход, чаще всего свайное строительство, иногда с использованием бетонных плотов.

( БОЛЬШЕ: Фундаменты для сложных участков)

Что такое Рафт Фундаменты?

Как следует из названия, бетонный плот предназначен для «плавания» по земле под ним. Конструкция состоит из плиты перекрытия особой толщины, усиленной массами на стальной арматуре. Преимущество плотов заключается в том, что они служат основой для решения первого этажа, а не просто траншеями в стенах, но они считаются более сложными в строительстве.

Плот используется там, где почва требует такой большой площади подшипника, что широкие полосы фонды распространения слишком далеко, что делает его более экономичным, чтобы вылить один большой железобетонной плиты.

Плот - альтернатива свайному фундаменту, и он может быть менее дорогим. (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

Что такое свайный фундамент?

Некоторые застройщики теперь используют свайный фундамент на каждом участке, поскольку затраты предсказуемы. Сваи забиваются в землю, а затем заполняются бетоном, а весь фундамент покрывается грунтовой балкой для строительства.

Короткоствольные сваи и балка: Короткоствольные сваи обычно имеют длину 2–3 м и могут быть усилены сталью.Затем каждая свая соединяется наверху горизонтальной сборной железобетонной балкой. Затем подвесной железобетонный цокольный этаж можно построить из сборных элементов или отлить на месте.

Фрикционные сваи: Концепция, аналогичная короткоствольным сваям и балкам, используемым в ситуациях, когда на приемлемой глубине нет подходящего несущего слоя. Фрикционные сваи зависят от сопротивления кожи почве.

Короткоствольные сваи, как правило, имеют длину 2–3 м и могут быть усилены сталью (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

Что такое опорные фундаменты?

Используется, когда необходимо поддержать изолированные нагрузки, например, для поддержки колонн стального или столбово-балочного каркасного дома.Нагрузка сосредоточена на небольшой площади.

( БОЛЬШЕ : Сколько стоит построить дом?)

Схема фундамента (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

Что может повлиять на мой выбор системы фундамента?

Если фундамент затронут корнями деревьев (или их предыдущим удалением), вам может потребоваться использовать достаточно глубокую траншею, заполненную бетоном, но с сжимаемым материалом, с одной или обеих сторон внешних траншей, чтобы противодействовать любому вздыбиванию или расширению в земле.

Водопроводные трубы должны входить в здание на глубине не менее 750 мм, но не более 1,35 м под землей. Если это означает, что они проходят через бетонный фундамент, то их необходимо либо проложить перед заливкой, либо, что еще лучше, установить воздуховод, чтобы их можно было протолкнуть позже.

Если канализационные трубы, выходящие из здания, должны быть глубже верхней части бетона фундамента, их также следует отводить; они не могут застрять в бетоне и должны иметь возможность свободно перемещаться.

Электричество и газ обычно не нужно подводить или устанавливать на этом этапе, поскольку они обычно устанавливаются на поверхность. Наконец, инспекторы по строительству и гарантийному обслуживанию должны будут утвердить выкопанный фундамент перед заливкой бетона.

( БОЛЬШЕ : Как подвести электричество к месту)

.

Проектирование добычи подземных вод в котловане открытого грунта и упрощенный расчет оседания грунта из-за обезвоживания песчано-галечных слоев грунта

Для изучения проекта незавершенного колодца для извлечения подземных вод в котловане открытого карьера, в котором внутренний и внешний водоносные горизонты не изолированы полностью, и в качестве примера взят механизм изменения проседания грунта из-за осушения в котловане, котловане открытого типа для станции метро на линии метро Chengdu 6; Между тем, в данной работе объектом исследования также рассматриваются типичные песчано-галечные толщи почв.Во-первых, представлен и применен в практическом проекте новый метод проектирования добычи подземных вод в карьерах. Кривая водоотводящей воронки рассчитывается на основе предположения Дюпюи, а проседание грунта вокруг котлована из-за добычи грунтовых вод рассчитывается с использованием метода суммирования стратификации, а также с учетом эффекта фильтрационной силы. Программа конечных разностей FLAC 3D используется для моделирования процесса добычи подземных вод в котловане, а также выполняется моделирование добычи подземных вод по одной точке скважины и групповым точкам скважин, и достигается неявный эффект групповых точек скважин.Сравнение мониторинга на месте, теоретических расчетов и численного моделирования показывает, что эти значения имеют одну и ту же тенденцию в указании оседания грунта, и традиционный метод суммирования стратификации является консервативным, а алгоритм, учитывающий влияние фильтрационной силы, является более точным. Таким образом, представлена ​​кривая проседания грунта в результате забора грунтовых вод в котлован. Вышеупомянутые методы и результаты исследований могут быть применимы в практической инженерии и могут быть использованы для руководства проектированием и строительством системы добычи подземных вод в котловане с использованием метода карьера в песчано-галечных слоях грунта.

1. Введение

В связи с быстрым развитием экономики строительство городов значительно увеличивается, а процесс урбанизации явно ускоряется, поэтому все больше и больше городских подземных пространств используется в городах по всему миру. Таким образом, городские многоэтажки и подземные муниципальные объекты все чаще развиваются в густонаселенных городских районах.

Поскольку большинство городских станций метро строятся в шумных районах, из-за влияния более узкой строительной площадки и более интенсивного транспортного потока, котлован под строительство станции метро можно вырыть только в условиях отсутствия грунтовых вод.В такой узкой и шумной городской местности нет возможности производить отбор грунтовых вод за пределами котлована. Поэтому добыча подземных вод внутри котлована обычно используется при проектировании и рытье котлованов под строительство подземных станций метро; Кроме того, большое количество просверливаемых водонепроницаемых штор принято с учетом таких факторов, как сложность конструкции и стоимость. Под водонепроницаемыми завесами понимаются завесы, которые не проникают через весь водоносный горизонт, а проникают в водоносный горизонт на определенную глубину и сочетают в себе дизайн добычи грунтовых вод в котловане для формирования метода очистки грунтовых вод для внутреннего понижения воды и внешнего водоотвода.Когда производится отбор грунтовых вод внутри котлована, грунтовые воды за пределами котлована будут обходить дно водонепроницаемых завес и проходить через водоносный горизонт в котлован. По сравнению с обезвоживанием вне котлована, это не только увеличивает путь фильтрации котлована, но также снижает потери напора за пределами котлована. Влияние обезвоживания внутри котлована на окружающую среду меньше, чем от обезвоживания за пределами котлована.Если это полностью закрытый котлован, в частности, конструкция ограждения или мембранные стены могут быть расширены до дна водоносного горизонта и вставлены в водонепроницаемую толщу под дном, грунтовые воды за пределами котлована будут полностью изолированы. из той, что внутри ямы. В настоящее время отбор грунтовых вод в котлован практически не влияет на поверхность земли за пределами котлована. Если это полузамкнутый котлован, то есть водонепроницаемая конструкция или перегородка вставляется в среднюю и нижнюю части водоносного горизонта, грунтовые воды внутри и снаружи верхнего котлована будут прерывистыми, а нижний водоносный горизонт станет непрерывным. .Таким образом, грунтовые воды внутри котлована могут быть пополнены водоносным горизонтом за пределами котлована. В это время, извлечение подземных вод в котловане приведет к ряду проблем, таким как просадки грунта, деформации опорной структуры и поднятие дна котлована. Среди них более вероятно возникновение проседания грунта за пределами карьера, поэтому в данной статье основное внимание уделяется решению этой проблемы.

Yihdego [1] изучил взаимосвязь между уменьшением потока и отключением гидравлических барьеров в течение определенного периода времени и обнаружил, что эффект барьеров начинает быть значительным после того, как ограничение превышает 60%.Но что касается этого проекта, вложенная глубина ограждающих конструкций намного меньше, чем расстояние между дном котлована и верхом непроницаемого слоя, поэтому вложенная глубина не учитывается, и ограждающие конструкции не влияют на грунтовые воды. течь ниже котлована в идеале. Расчетная схема добычи подземных вод в карьере карьера проиллюстрирована на Рисунке 1.


На Рисунке 1 H обозначает толщину фреатического водоносного горизонта, т.е.г., первоначальный уровень грунтовых вод в котловане, м; S - максимальная глубина обезвоживания вне котлована, м; обозначает глубину обезвоживания в точке колодца, м; h ′ - напор воды внизу центральной оси ограждающей конструкции, м; h - уровень воды после обезвоживания в котловане, м.

Многие ученые изучали отвод воды в котловане. Zhang et al. [2] предложили аналитический метод расчета для прогнозирования деформации туннеля, вызванной выемкой наверху, а также обсудили роль обезвоживания в механизме деформации.Wang et al. [3] разработали концептуальную и математическую модель, которая учитывала гидрогеологические условия, глубину завесы и перекачивающие фильтры скважин, и выполнила численное моделирование на основе этой модели. Xu et al. [4] исследовали инженерную геологию и гидрогеологию, относящуюся к осушению фундамента, и обсудили текущее состояние работ по осушению фундамента, приводящих к проседанию земли в Шанхае. Wang et al. [5] представили испытание модели прозрачного грунта для устранения ограничений существующего экспериментального метода и численного моделирования при моделировании механизма связи между заградительной стенкой и насосными скважинами и предложили оптимальную глубину насосных скважин и оптимальное расстояние между ними по горизонтали. отсечная стенка и насосные колодцы.Чтобы проанализировать влияние наслоения, механических параметров и взаимосвязи между осадками грунта и просадками, Pujades et al. В работе [6] была принята радиально-симметричная концептуальная модель и проведено несколько гидромеханических симуляций путем изменения граничных условий, размера моделируемой области и наличия или отсутствия вышележащего слоя. Основываясь на больших глубоких раскопках зданий на восточной рыбацкой пристани, Ван и др. [7] выполнили испытания насосных скважин на одной и групповой скважине и провели численное моделирование с использованием трехмерного метода конечных разностей (FDM).Взяв в качестве примера котлован для фундамента городской станции Qianjiang Century City, Ван и др. [8] выполнили полевые эксперименты по наблюдению за сцепляющимся потоком, отличным от Дарси, в круглом гравии, установили обобщенную концептуальную модель для изучения эффекта сцепления при различных комбинациях завесы и откачивающих скважин, а также выполнили численное моделирование сцепленного потока без Дарси в обезвоживание котлована по уравнению Форхгеймера. Основываясь на проекте глубоких раскопок в Тяньцзине, Ву и др. [9] провели полевые измерения напора грунтовых вод и осадки здания во время земляных работ и проанализировали диапазон влияния обезвоживания и взаимосвязь между напором депрессии и осадкой.Чтобы предсказать поведение оседания земли из-за добычи подземных вод, Zhang et al. [10] создали трехмерную численную модель с учетом замкнутого водоносного горизонта и мягких отложений, а затем проанализировали и сравнили расчетный результат с измеренным значением. В данной статье в качестве примера в основном рассматривается проект по осушению открытого котлована станции метро на линии метро Chengdu 6. Результаты оседания грунта вокруг котлована, рассчитанные с использованием теоретических формул и численного моделирования FLAC 3D , соответственно, сравниваются с данными мониторинга на месте.Предложена расчетная схема обезвоживания котлована и проведено сравнение кривой проседания грунта от обезвоживания. Таким образом, результаты, предложенные в этой статье, могут быть использованы в качестве справочного материала и руководства для аналогичных проектов в аналогичных геологических условиях.

2. Проектирование и расчет водоотведения котлована
2.1. Расчет обезвоживания котлована в одном слое грунта под конструкцией гидроизоляционного ограждения

Из ссылок [11–13] видно, что если граница фильтрационного поля непроницаемая, линия потока в сети потока параллельна границе, и в то время как поле фильтрации равно границе напора воды, линия потока ортогональна границе фильтрации.Таким образом, фильтрационное поле вокруг котлована в геологических условиях однослойного грунта показано на рисунке 2.


Как ограждающую конструкцию, так и нижний непроницаемый слой можно рассматривать как непроницаемые границы, а скорость горизонтальной фильтрации уровень грунтовых вод в нижней части ограждающей конструкции намного больше, чем в вертикальном, поэтому поток грунтовых вод на разных глубинах ниже нижней части центральной оси ограждающей конструкции приблизительно рассматривается как горизонтальный поток, то есть ламинарный поток.Следовательно, линия напора воды в нижней части центральной оси ограждающей конструкции является вертикальной. Таким образом, в соответствии с этими вертикальными линиями потока, фильтрующее поле вокруг котлована делится на два фильтрующих поля, соответственно, одно находится внутри котлована, а другое - вне котлована. Приток воды из двух полей фильтрации может быть решен отдельно. Известно, что грунтовые воды за пределами котлована обеспечивают приток грунтовых вод внутри котлована; таким образом, приток воды внутри карьера равен притоку воды вне карьера, а именно,

Радиус воздействия определяется как максимальное расстояние, на котором просадки могут быть обнаружены с помощью обычных измерительных устройств в поле [14] .Наиболее распространенный способ определения радиуса влияния - использование эмпирических формул [15–17], таких как формула Зихардта, а также формула Кусакина. Более того, связанные факторы влияния, такие как время t и радиус котлована r e , также учитываются в формулах некоторыми учеными [15–17]. В этом проекте дизайн основан на китайском кодексе. Согласно Китайской технической спецификации по удержанию и защите земляных работ в фундаменте здания (JGJ 120-2012) [18], радиус воздействия фреатических водоносных горизонтов в котловане может быть рассчитан по следующему уравнению: где R - радиус воздействия, м; обозначает глубину обезвоживания в точке колодца, м; H указывает мощность грунтового водоносного горизонта, т.е.г., первоначальный уровень грунтовых вод в котловане, м; k относится к коэффициенту проницаемости грунта, м / сут.

Для анализа притока воды внутри и снаружи котлована учитываются два условия, а именно: ①Если рассматривать ограждающую конструкцию как стену колодца, то весь котлован можно рассматривать как погружной неполный скважины, а приток воды за пределы котлована вдали от границы можно приблизительно рассчитать, используя нормативную формулу, представленную в Технических условиях JGJ 120-2012 [18].Что касается круглой или прямоугольной ямы с отношением длины к ширине менее 20, приток воды Q 2 рассчитывается по следующему уравнению [19]:

.

ГЛАВА 2 - ПОЧВА И ВОДА

ГЛАВА 2 - ПОЧВА И ВОДА



2.1 Почва
2.2 Поступление воды в почву
2.3 Состояние влажности почвы
2.4 Доступная влажность
2.5 Уровень подземных вод
2.6 Эрозия почвы водой



2.1.1 Состав почвы
2.1.2 Профиль почвы
2.1.3 Текстура почвы
2.1.4 Структура почвы


2.1.1 Состав почвы

Когда сухая почва раздавливается рукой, можно увидеть, что она состоит из всевозможных частиц разного размера.

Большинство этих частиц возникает в результате разложения горных пород; их называют минеральными частицами. Некоторые происходят из остатков растений или животных (гниющие листья, кусочки костей и т. Д.), Их называют органическими частицами (или органическими веществами). Кажется, что частицы почвы касаются друг друга, но на самом деле между ними есть промежутки.Эти пространства называются порами. Когда почва «сухая», поры в основном заполнены воздухом. После полива или дождя поры в основном заполняются водой. Живой материал находится в почве. Это могут быть живые корни, а также жуки, черви, личинки и т. Д. Они способствуют аэрации почвы и тем самым создают благоприятные условия для роста корней растений (рис. 26).

Рис. 26. Состав почвы

2.1.2 Профиль почвы

Если вырыть в земле яму глубиной не менее 1 м, можно увидеть различные слои, разные по цвету и составу.Эти слои называются горизонтами. Эта последовательность горизонтов называется профилем почвы (рис. 27).

Рис. 27. Профиль почвы

Очень общий и упрощенный профиль почвы можно описать следующим образом:

а. Пахотный слой (толщина от 20 до 30 см): богат органическими веществами и содержит много живых корней. Этот слой подлежит подготовке почвы (например, вспашка, боронование и т. Д.) И часто имеет темный цвет (от коричневого до черного).

г. Глубокий пахотный слой: содержит гораздо меньше органических веществ и живых корней. Этот слой практически не подвержен нормальным подготовительным работам. Цвет более светлый, часто серый, а иногда пестрый с желтоватыми или красноватыми пятнами.

г. Подземный слой: почти нет органических веществ или живых корней. Этот слой не очень важен для роста растений, так как до него доходят лишь несколько корней.

г. Слой материнской породы: состоит из породы, в результате разложения которой образовалась почва.Эту породу иногда называют материнским материалом.

Глубина различных слоев сильно различается: некоторые слои могут вообще отсутствовать.

2.1.3 Текстура почвы

Минеральные частицы почвы сильно различаются по размеру и могут быть классифицированы следующим образом:

Название частиц

Пределы размеров в мм

Отличить невооруженным глазом

гравий

больше 1

очевидно

песок

от 1 до 0.5

легко

ил

от 0,5 до 0,002

еле

глина

менее 0,002

невозможно

Количество песка, ила и глины, присутствующих в почве, определяет ее структуру.

На крупнозернистых почвах: преобладает песок (песчаные почвы).
В почвах средней толщины: преобладает ил (суглинистые почвы).
В мелкозернистых почвах: преобладает глина (глинистые почвы).

В поле текстуру почвы можно определить, потерев почву между пальцами (см. Рис. 28).

Фермеры часто говорят о легких и тяжелых почвах. Грунт с крупной структурой легкий, потому что с ней легко работать, а с мелкозернистой почвой тяжелее, потому что с ней тяжело работать.

Выражение, используемое фермером

Выражения, используемые в литературе

свет

песчаный

грубая

средний

суглинистый

средний

тяжелая

глинистый

штраф

Текстура почвы постоянная, фермер не может ее модифицировать или изменять.

Рис. 28а. Грунт крупнозернистый. - песчаный. Отдельные частички рыхлые и разваливаются в руке даже во влажном состоянии.

Рис. 28б. Грунт средней текстуры на ощупь очень мягкий (как мука) в сухом состоянии. Его можно легко отжать во влажном состоянии, после чего он станет шелковистым.

Рис. 28c. Грунт с мелкой текстурой прилипает к пальцам во влажном состоянии и может образовывать шар при нажатии.

2.1.4 Структура почвы

Под структурой почвы понимается объединение частиц почвы (песок, ил, глина, органические вещества и удобрения) в пористые соединения. Это так называемые агрегаты. Структура почвы также относится к расположению этих агрегатов, разделенных порами и трещинами (рис. 29).

Основные типы агрегатов показаны на рис. 30: гранулированная, блочная, призматическая и массивная структура.

Рис. 29. Структура почвы

Когда она присутствует в верхнем слое почвы, массивная структура блокирует вход воды; прорастание семян затруднено из-за плохой аэрации.С другой стороны, если верхний слой почвы зернистый, вода легко проникает в него, и семена лучше прорастают.

В призматической конструкции движение воды в почве преимущественно вертикальное, поэтому подача воды к корням растений обычно недостаточна.

В отличие от текстуры, структура почвы непостоянна. С помощью методов обработки почвы (вспашка, рыхление и т. Д.) Фермер пытается получить зернистую структуру верхнего слоя почвы на своих полях.

Фиг.30. Примеры грунтовых сооружений .

ЗЕМЛЯННЫЙ

БЛОКИРОВКА


ПРИЗМАТИЧЕСКИЙ


МАССИВНЫЙ


2.2.1 Инфильтрация процесс
2.2.2 Скорость проникновения
2.2.3 Факторы влияет на скорость инфильтрации


2.2.1 Процесс инфильтрации

Когда на поле подается дождевая или поливная вода, она просачивается в почву. Этот процесс называется инфильтрацией.

Инфильтрацию можно визуализировать, налив воды в слегка утрамбованный стакан с сухой измельченной почвой. Вода просачивается в почву; цвет почвы темнеет по мере ее увлажнения (см.рис.31).

Рис. 31. Инфильтрация воды в почву

2.2.2 Скорость инфильтрации

Повторите предыдущий тест, на этот раз с двумя стаканами. Один заполнен сухим песком, а другой - сухой глиной (см. Рис. 32а и б).

Вода проникает в песок быстрее, чем в глину. Говорят, что песок имеет более высокую скорость инфильтрации.

Рис. 32а. В каждый стакан подается одинаковое количество воды

Рис.32b. Через час вода просочилась в песок, в то время как некоторое количество воды все еще остается на глине.

Скорость инфильтрации почвы - это скорость, с которой вода может просачиваться в нее. Обычно измеряется глубиной (в мм) слоя воды, которую почва может поглотить за час.

Скорость инфильтрации 15 мм / час означает, что водному слою толщиной 15 мм на поверхности почвы потребуется один час для инфильтрации (см. Рис. 33).

Фиг.33. Почва со скоростью инфильтрации 15 мм / час

Диапазон значений скорости инфильтрации приведен ниже:

Низкая скорость инфильтрации

менее 15 мм / час

средняя скорость инфильтрации

от 15 до 50 мм / час

высокая скорость инфильтрации

более 50 мм / час

2.2.3 Факторы, влияющие на скорость инфильтрации

Скорость инфильтрации почвы зависит от постоянных факторов, таких как текстура почвы. Это также зависит от различных факторов, таких как влажность почвы.

и. Текстура почвы

Грунты с крупнозернистой структурой состоят в основном из крупных частиц, между которыми имеются большие поры.

С другой стороны, мелкозернистые почвы в основном состоят из мелких частиц, между которыми имеются мелкие поры (см.рис.34).

Рис. 34. Интенсивность инфильтрации и текстура почвы

В грубых почвах дождевая или поливная вода попадает и перемещается в более крупные поры; для проникновения воды в почву требуется меньше времени. Другими словами, скорость инфильтрации выше для крупнозернистых почв, чем для мелкозернистых почв.

ii. Влажность почвы

Вода проникает быстрее (более высокая скорость инфильтрации), когда почва сухая, чем когда она влажная (см. Рис.35). Как следствие, когда поливная вода подается на поле, вода сначала легко проникает, но по мере того, как почва становится влажной, скорость инфильтрации снижается.

Рис. 35. Интенсивность инфильтрации и влажность почвы

iii. Структура почвы

Вообще говоря, вода проникает быстро (высокая скорость инфильтрации) в зернистые почвы, но очень медленно (низкая скорость инфильтрации) в массивные и плотные почвы.

Поскольку фермер может влиять на структуру почвы (посредством культурных практик), он также может изменять скорость инфильтрации своей почвы.


2.3.1 Влажность почвы
2.3.2 Насыщенность
2.3.3 Пропускная способность
2.3.4 Постоянная точка увядания


2.3.1 Влажность почвы

Содержание влаги в почве указывает количество воды, присутствующей в почве.

Обычно выражается как количество воды (в мм водной глубины), присутствующее на глубине одного метра почвы.Например: когда количество воды (в мм глубины воды) 150 мм присутствует на глубине одного метра почвы, влажность почвы составляет 150 мм / м (см. Рис. 36).

Рис. 36. Влажность почвы 150 мм / м

Содержание влаги в почве также может быть выражено в объемных процентах. В приведенном выше примере 1 м 3 почвы (например, с глубиной 1 м и площадью поверхности 1 м 2 ) содержит 0,150 м 3 воды (например.грамм. глубиной 150 мм = 0,150 м и площадью поверхности 1 м 2 ). Таким образом, содержание влаги в почве в объемных процентах составляет:

Таким образом, влажность 100 мм / м соответствует 10 объемным процентам.

Примечание: Количество воды, хранящейся в почве, не является постоянным во времени, но может меняться.

2.3.2 Насыщенность

Во время дождя или полива поры почвы заполняются водой.Если все поры почвы заполнены водой, почва считается насыщенной. В почве не осталось воздуха (см. Рис. 37а). В поле легко определить, насыщена ли почва. Если выжать горсть насыщенной почвы, немного (мутной) воды потечет между пальцами.

Растениям нужен воздух и вода в почве. При насыщении воздуха нет и растение пострадает. Многие культуры не выдерживают насыщенных почвенных условий в течение более 2-5 дней. Рис - одно из исключений из этого правила.Период насыщения верхнего слоя почвы обычно длится недолго. После прекращения дождя или орошения часть воды, находящейся в более крупных порах, уйдет вниз. Этот процесс называется дренированием или перколяцией.

Вода, стекающая из пор, заменяется воздухом. В крупнозернистых (песчаных) почвах дренаж завершается в течение нескольких часов. В мелкозернистых (глинистых) почвах дренаж может занять несколько (2-3) дней.

2.3.3 Вместимость поля

После прекращения дренажа большие поры почвы заполняются воздухом и водой, в то время как более мелкие поры все еще полны водой.На этом этапе считается, что почва полностью заполнена. При урожайности полей содержание воды и воздуха в почве считается идеальным для роста сельскохозяйственных культур (см. Рис. 37b).

2.3.4 Постоянная точка увядания

Постепенно вода, накопленная в почве, поглощается корнями растений или испаряется с верхнего слоя почвы в атмосферу. Если в почву не подается дополнительная вода, она постепенно высыхает.

Чем суше становится почва, тем плотнее удерживается оставшаяся вода и тем труднее корням растений извлекать ее.На определенном этапе потребления воды недостаточно для удовлетворения потребностей растения. Растение теряет свежесть и увядает; листья меняют цвет с зеленого на желтый. В конце концов растение умирает.

Содержание влаги в почве на стадии отмирания растения называется точкой постоянного увядания. В почве все еще есть немного воды, но корням слишком трудно высосать ее из почвы (см. Рис. 37c).

Рис. 37. Некоторые характеристики влажности почвы

Почву можно сравнить с резервуаром для воды для растений.Когда почва насыщен, резервуар полон. Однако часть воды быстро стекает ниже корневую зону до того, как растение сможет ее использовать (см. рис. 38a).

Рис. 38а. Насыщенность

Когда эта вода стечет, почва полностью заполнена. Корни растений вытягивают воду из того, что остается в резервуаре (см. Рис. 38b).

Рис. 38b. Вместимость поля

Когда почва достигает точки постоянного увядания, оставшейся воды больше нет доступны для завода (см. рис.38c).

Рис. 38c. Постоянная точка увядания

Количество воды, фактически доступной растению, - это количество воды, хранящейся в почве при заполнении поля, за вычетом воды, которая останется в почве при постоянной точке увядания. Это показано на рис. 39.

Рис. 39. Доступная влажность или влажность почвы

Доступное содержание воды = содержание воды на уровне поля - содержание воды в точке постоянного увядания..... (13)

Доступное содержание воды во многом зависит от текстуры и структуры почвы. Диапазон значений для различных типов почв приведен в следующей таблице.

Почва

Доступное содержание воды в мм глубины воды на м глубины почвы (мм / м)

песок

от 25 до 100

суглинок

100 до 175

глина

175–250

Пропускная способность поля, постоянная точка увядания (PWP) и доступная влажность называются характеристиками влажности почвы.Они постоянны для данной почвы, но сильно различаются от одного типа почвы к другому.


2.5.1 Глубина Уровень подземных вод
2.5.2 Подземные воды таблица
2.5.3 Капиллярный подъем


Часть воды, нанесенной на поверхность почвы, дренируется ниже корневой зоны и питает более глубокие слои почвы, которые постоянно насыщаются; верхняя часть насыщенного слоя называется уровнем грунтовых вод или иногда просто уровнем грунтовых вод (см.рис.40).

Рис. 40. Уровень грунтовых вод

2.5.1 Глубина уровня грунтовых вод

Глубина залегания грунтовых вод сильно варьируется от места к месту, в основном из-за изменений топографии местности (см. Рис. 41).

Рис. 41. Изменения глубины уровня грунтовых вод

В одном конкретном месте или поле глубина уровня грунтовых вод может изменяться во времени.

После сильных дождей или орошения уровень грунтовых вод повышается.Он может даже проникнуть в корневую зону и пропитать ее. В случае продолжительного действия такая ситуация может иметь катастрофические последствия для сельскохозяйственных культур, которые не могут противостоять «мокрым ногам» в течение длительного периода. Если уровень грунтовых вод выходит на поверхность, он называется открытым уровнем грунтовых вод. Так бывает на болотистой местности.

Уровень грунтовых вод может быть очень глубоким и удаленным от корневой зоны, например, после длительного засушливого периода. Чтобы корневище оставалось влажным, необходимо орошение.

2.5.2 Верхний слой подземных вод

Слой грунтовых вод можно найти поверх водонепроницаемого слоя довольно близко к поверхности (от 20 до 100 см).Обычно он охватывает ограниченную территорию. Верхняя часть водного слоя называется возвышающимся уровнем грунтовых вод.

Непроницаемый слой отделяет залегающий слой грунтовых вод от более глубоко расположенного горизонта грунтовых вод (см. Рис. 42).

Рис. 42. Верхний уровень грунтовых вод

Почву с непроницаемым слоем не намного ниже корневой зоны следует орошать с осторожностью, потому что в случае чрезмерного орошения (слишком большого орошения) верхний уровень грунтовых вод может быстро поднимаются.

2.5.3 Капиллярный подъем

До сих пор было объяснено, что вода может двигаться вниз, а также горизонтально (или сбоку). Кроме того, вода может двигаться вверх.

Если кусок ткани погрузить в воду (рис. 43), вода будет всасываться тканью вверх.

Рис. 43. Движение воды вверх или капиллярный подъем

Тот же процесс происходит с уровнем грунтовых вод и почвой над ним. Подземные воды могут всасываться почвой вверх через очень маленькие поры, которые называются капиллярами.Этот процесс называется капиллярным подъемом.

В мелкозернистой почве (глине) вода поднимается вверх медленно, но преодолевает большие расстояния. С другой стороны, в крупнозернистой почве (песке) вода поднимается вверх быстро, но охватывает лишь небольшое расстояние.

Текстура почвы

Капиллярный подъем (в см)

крупный (песок)

от 20 до 50 см

средний

от 50 до 80 см

мелкий (глина)

более 80 см до нескольких метров


2.6.1 Листовая эрозия
2.6.2 Овощная эрозия


Эрозия - это перенос почвы из одного места в другое. Климатические факторы, такие как ветер и дождь, могут вызвать эрозию, но также и при орошении.

За короткий период процесс эрозии практически незаметен. Однако он может быть непрерывным, и весь плодородный верхний слой поля может исчезнуть в течение нескольких лет.

Водная эрозия почвы зависит от:

- склон: крутые, пологие поля более подвержены эрозии;
- структура почвы: легкие почвы более чувствительны к эрозии;
- объем или скорость потока поверхностных стоков: большие или быстрые потоки вызывают большую эрозию.

Эрозия обычно наиболее сильна в начале полива, особенно при поливе на склонах. Сухая поверхностная почва, иногда разрыхленная при культивации, легко удаляется проточной водой. После первого полива почва становится влажной и оседает, поэтому эрозия уменьшается. Недавно орошаемые участки более чувствительны к эрозии, особенно на ранних стадиях.

Существует два основных типа эрозии, вызываемой водой: пластовая эрозия и овражная эрозия. Их часто комбинируют.

2.6.1 Листовая эрозия

Листовая эрозия - это равномерное удаление очень тонкого слоя или «листа» верхнего слоя почвы с наклонной земли. Это происходит на больших площадях земли и вызывает большую часть потерь почвы (см. Рис. 44).

Рис. 44. Листовая эрозия

Признаками листовой эрозии являются:

- только тонкий слой верхнего слоя почвы; или недра частично обнажены; иногда обнажается даже материнская порода;

- достаточно большое количество крупного песка, гравия и гальки в пахотном слое, более мелкий материал удален;

- обнажение корней;

- отложение эродированного материала у подножия склона.

2.6.2 Эрозия оврагов

Эрозия оврагов определяется как удаление почвы концентрированным потоком воды, достаточно большим, чтобы образовать каналы или овраги.

Эти овраги несут воду во время сильного дождя или полива и постепенно становятся шире и глубже (см. Рис. 45).

Рис. 45. Эрозия оврага

Признаками овражной эрозии на орошаемом поле являются:

- неравномерное изменение формы и длины борозд;
- скопление эродированного материала на дне борозд;
- обнажение корней растений.

.

ГЛАВА 6 - ДРЕНАЖ

ГЛАВА 6 - ДРЕНАЖ



6,1 Потребность в дренаже
6,2 Различные типы дренаж


Во время дождя или орошения поля становятся влажными. Вода проникает в почву и накапливается в ее порах. Когда все поры заполнены водой, считается, что почва насыщена и вода не может больше впитываться; когда дождь или орошение продолжаются, на поверхности почвы могут образовываться лужи (рис.96).

Рис. 96. Во время сильных дождей верхние слои почвы насыщаются и могут образовываться лужи. Вода просачивается в более глубокие слои и проникает из бассейнов.

Часть воды, присутствующей в насыщенных верхних слоях почвы, стекает вниз в более глубокие слои и заменяется водой, просачивающейся из поверхностных бассейнов.

Когда на поверхности почвы больше не остается воды, некоторое время продолжается нисходящий поток, и воздух снова входит в поры почвы.Эта почва больше не насыщается.

Однако насыщение могло длиться слишком долго для здоровья растений. Корни растений нуждаются в воздухе, а также в воде, и большинство растений не могут противостоять насыщенной почве в течение длительного времени (исключение составляет рис).

Помимо повреждения урожая, очень влажная почва затрудняет, а то и делает невозможным использование техники.

Вода, текущая из насыщенного грунта вниз в более глубокие слои, питает резервуар подземных вод. В результате уровень грунтовых вод (часто называемый уровнем грунтовых вод или просто уровнем грунтовых вод) повышается.После проливных дождей или постоянного чрезмерного орошения уровень грунтовых вод может даже достигнуть и пропитать часть корневой зоны (см. Рис. 97). Опять же, если такая ситуация продлится слишком долго, растения могут пострадать. Таким образом, необходимы меры по сдерживанию подъема уровня грунтовых вод.

Рис. 97. После сильных дождей уровень грунтовых вод может подняться. и достигаем корневой зоны

ПЕРЕД СИЛЬНЫМ ДОЖДЕМ

ПОСЛЕ СИЛЬНОГО ДОЖДЯ

Удаление излишков воды с поверхности земли или из корневой зоны называется дренажом.

Избыток воды может быть вызван дождями или использованием слишком большого количества воды для орошения, но также может иметь другое происхождение, например, просачивание через канал или наводнения.

В очень засушливых районах часто наблюдается накопление солей в почве. Большинство культур плохо растут на соленой почве. Соли можно вымыть, пропустив поливную воду через корневую зону сельскохозяйственных культур. Чтобы добиться достаточной фильтрации, фермеры будут поливать поле больше, чем нужно для сельскохозяйственных культур. Но соленая просачивающаяся вода поднимет уровень грунтовых вод.Следовательно, дренаж для контроля уровня грунтовых вод также служит для контроля засоления почвы (см. Главу 7).


6.2.1 Поверхностный дренаж
6.2.2 Подземный дренаж


Дренаж может быть как естественным, так и искусственным. Во многих районах есть естественный дренаж; это означает, что избыток воды стекает с фермерских полей на болота, озера и реки. Однако естественный дренаж часто бывает неадекватным, и требуется искусственный или искусственный дренаж.

Существует два типа искусственного дренажа: поверхностный дренаж и подземный дренаж.

6.2.1 Поверхностный дренаж

Поверхностный дренаж - это удаление излишков воды с поверхности земли. Обычно для этого используются неглубокие канавы, также называемые открытыми стоками. Мелкие канавы сбрасываются в более крупные и глубокие коллекторные стоки. Для облегчения оттока излишков воды к дренажам, поле имеет искусственный уклон с помощью профилировки (см.рис.98).

Рис. 98. Поле имеет искусственный уклон для облегчения дренажа

6.2.2 Подземный дренаж

Подземный дренаж - это удаление воды из корневой зоны. Это достигается с помощью глубоких открытых дренажных труб или подземных дренажных труб.

и. Глубокие открытые трапы

Избыточная вода из корневой зоны стекает в открытые стоки (см. Рис. 99). Недостатком этого типа подземного дренажа является то, что он затрудняет использование техники.

Рис. 99. Контроль уровня грунтовых вод с помощью глубоких открытых дренажных каналов

ii. Дренажные трубы

Дренажные трубы - это заглубленные трубы с отверстиями, через которые может поступать почвенная вода. По трубам вода поступает в сток коллектора (см. Рис. 100).

Рис. 100. Контроль уровня грунтовых вод с помощью подземных труб

Водоотводные трубы изготавливаются из глины, бетона или пластика. Обычно их помещают в траншеи с помощью машин.В глиняных и бетонных трубах (обычно длиной 30 см и диаметром 5–10 см) дренажная вода попадает в трубы через стыки (см. Рис. 101, вверху). Гибкие пластиковые водостоки намного длиннее (до 200 м), и вода поступает через отверстия, распределенные по всей длине трубы (см. Рис. 101, внизу).

Рис. 101. Глиняные трубы (вверху) и гибкая пластиковая труба (внизу)

iii. Глубокие открытые дренажные системы по сравнению с трубными дренажами

Открытые стоки используют землю, которая в противном случае могла бы использоваться для выращивания сельскохозяйственных культур.Они ограничивают использование машин. Им также требуется большое количество мостов и водопропускных труб для пересечения дорог и доступа к полям. Открытые стоки требуют частого ухода (борьба с сорняками, ремонт и т. Д.).

В отличие от открытых дренажных труб, заглубленные трубы не приводят к потере обрабатываемой земли, а требования к обслуживанию очень ограничены. Однако затраты на установку дренажей могут быть выше из-за используемых материалов, оборудования и квалифицированной рабочей силы.


.

Оценка вариаций запасов подземных вод в Северном Китае с использованием данных GRACE

Динамическое изменение запасов подземных вод - одна из наиболее важных тем в устойчивом управлении ресурсами подземных вод. Вариации запасов подземных вод сначала изолированы от изменений запасов наземных вод с помощью Глобальной системы ассимиляции наземных данных (GLDAS). Используются два набора данных: годовые ресурсы подземных вод и изменения запасов подземных вод, рассчитанные на основе точечных данных об уровне подземных вод в наблюдательных скважинах.Результаты показывают, что соответствие между вариациями запасов подземных вод, полученными из GRACE, и годовыми вариациями водных ресурсов не очень хорошее в шести речных бассейнах Северного Китая. Тем не менее, это относительно хорошее соотношение между ежегодными данными о запасах подземных вод, полученными из GRACE, и набором данных об изменениях запасов подземных вод на равнинах Хуан-Хуай-Хай и Сун-Ляо. Среднегодовая скорость истощения запасов подземных вод в Северном Китае составляла приблизительно 1,70 млрд м 3 3 года -1 с 2003 по 2012 год.Что касается провинций, годовой уровень истощения выше в Цзин-Цзинь-Цзи (Пекин, Тяньцзинь и провинции Хэбэй) и самый низкий в провинции Хэнань с 2003 по 2012 год, со скоростью 0,70 и 0,21 см в год -1 Эквивалент. Высота воды (EWH) соответственно. Различные модели земной поверхности предполагают, что модели из разных моделей почти остаются неизменными, а вариации влажности почвы обычно больше, чем вариации водного эквивалента снега.

1. Введение

Являясь крупнейшим распределенным хранилищем пресной воды в мире [1], подземные воды обеспечивают примерно половину общего мирового спроса на воду для бытовых нужд и являются основным поставщиком промышленных и сельскохозяйственных нужд [2].Однако во многих регионах мира ресурсы подземных вод подвергаются сильному стрессу из-за засоления, загрязнения и быстрого истощения подземных вод [3, 4]. Особенно в некоторых прибрежных городах ситуация ухудшается. В Китае около 50% населения проживает в прибрежных провинциях и крупных городах [5]. Статистика показывает, что в Тяньцзине, Ляонине, Шаньдуне и Хэбэе, четырех прибрежных городах в Северном Китае, в 2016 г. проживало 15,5, 43,8, 98,5 и 74,3 миллиона жителей соответственно [6].Быстрая урбанизация и рост населения оказывают все большее давление на ресурсы подземных вод. Кроме того, чрезмерная эксплуатация ресурсов подземных вод приведет к более серьезным последствиям по сравнению с внутренними городами, таким как обучение соленой воде и прибрежная эрозия. Следовательно, эффективный мониторинг изменений запасов подземных вод (GWS) важен для управления подземными водами. Чтобы отслеживать изменения в доступности грунтовых вод, ученые-гидрологи в основном полагаются на наблюдательные скважины. Однако в засушливых регионах или горных районах сложно получить региональные вариации УГВ по скважинам, поскольку наблюдательные скважины обычно ограничены [7].Миссия спутника Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) обеспечивает примерно ежемесячные изменения в земных запасах воды (TWS) на основе измерений гравитационного поля Земли [8–10]. Негидрологические гравитационные составляющие удаляются из данных уровня 2 GRACE на основе численных моделей процессов, включая атмосферную и океанскую циркуляцию и твердые земные приливы, для представления вариаций TWS [11]. Следовательно, изменение во времени гравитационного поля в основном связано с изменением запасов воды на суше (TWSC), которое представляет собой вертикально интегрированное измерение грунтовых вод, влажности почвы, снега, льда и поверхностных вод [12].

Вариации GWS были оценены во многих частях мира с использованием спутниковых данных GRACE. Одним из наиболее многообещающих приложений GRACE является мониторинг изменений запасов воды в суше или суше, в частности, относительно крупномасштабных изменений [13]. Роделл и Фамиглиетти [14] показали, что можно использовать GRACE для определения изменений грунтовых вод в водоносном горизонте High Plains в центральной части США. Yeh et al. [15] обнаружили, что оценки грунтовых вод от GRACE достаточно хорошо согласуются с натурными наблюдениями в Иллинойсе, США.Однако они отметили, что согласие между двумя результатами существенно варьировалось от месяца к месяцу. В целом, сезонные циклы между оцененными и измеренными изменениями грунтовых вод хорошо согласуются друг с другом (коэффициент корреляции составляет 0,83 по 36 наблюдениям). Leblanc et al. [16] провели исследование многолетней засухи в бассейне Мюррей-Дарлинг, документируя распространение дефицита воды через гидрологический цикл. Они обнаружили высокую корреляцию между наблюдаемыми колебаниями грунтовых вод из скважин и оценками GRACE TWS.Famiglietti et al. [17] изучили данные GRACE в Центральной долине Калифорнии и пришли к выводу, что подземные воды истощались с годовой скоростью в миллиметровую эквивалентную высоту воды (EWH) в долине, что составляло примерно две трети общих потерь воды в речных бассейнах. . Совсем недавно Sun et al. [18] сформулировали средства оценки параметров накопления водоносного горизонта на основе данных дистанционного зондирования и смоделировали накопление влаги в почве (SMS). Они обнаружили, что их расчетные параметры водоносного горизонта согласуются с предыдущими результатами, полученными из наблюдений на месте, и пришли к выводу, что данные GRACE могут использоваться для получения пространственно переменных параметров для моделирования подземных вод.

Серьезный овердрафт подземных вод имеет место во многих засушливых и прибрежных регионах Китая. Например, на равнине Хуан-Хуай-Хай (HHHP), недалеко от Желтого моря и Бохайского моря (рис. 1), чрезмерный расход грунтовых вод вызвал быстрое снижение уровня воды и вторжение соленой воды с 1980-х годов [19, 20]. Допустимый ресурс глубинных подземных вод составляет 2,06 млрд м 3 3 год −1 . Однако среднегодовое использование подземных вод с 2003 по 2010 год составляло более 2,94 миллиарда м 3 3 [21].Кроме того, скорость истощения подземных вод, оцененная по мониторинговым скважинам, составляла от 2,0 до 2,8 см в год –1 с 2003 по 2010 год [22]. Чтобы уменьшить стресс, связанный с овердрафтом подземных вод, правительство Китая в последние годы инвестировало более одного миллиарда юаней в реализацию национального проекта мониторинга подземных вод, который совместно осуществляется Министерством земельных ресурсов и ресурсов и Министерством водных ресурсов Китая. По сравнению с обширной территорией Китая, существующие наблюдательные скважины все еще ограничены.Кроме того, был осуществлен проект переброски воды с юга на север (SNWT), чтобы ежегодно направлять 44,8 млрд м 3 3 пресной воды из реки Янцзы на юге Китая в более засушливые и промышленно развитые районы севера через три системы каналов [ 23, 24]. Проект SNWT имеет восточный, центральный и западный маршруты. Центральный маршрут проекта SNWT проходит от водохранилища Даньцзянкоу в провинции Хубэй на реке Хан, притоке реки Янцзы, в Пекин, Тяньцзинь и провинцию Хэбэй (обозначаемую для краткости как Jing-Jin-Ji) (Рисунок 2), что снимет стресс от спроса на водные ресурсы в этих районах [25].



В этом документе влажность почвы и водный эквивалент снега, смоделированные с помощью Глобальной системы ассимиляции земельных данных (GLDAS), исключены из изменений TWS, наблюдаемых GRACE, для оценки колебаний грунтовых вод и характеристики их межгодовой изменчивости. Два официальных набора данных, Бюллетень водных ресурсов Китая и Ежемесячные отчеты об изменениях подземных вод на севере Китая Министерства водных ресурсов (MWR) Китая, используются для оценки надежности изменений GWS, полученных с помощью GRACE.Более того, скорость изменения GWS оценивается для шести бассейнов и основных провинций в Северном Китае, и эти результаты предоставят ценные научные данные для рационального использования и управления ресурсами подземных вод в Китае. Наконец, будут обсуждены ошибки измерения и утечки в результате обработки данных GRACE, а также влияние различных гидрологических моделей на полученные вариации GWS.

2. Метод

Ежемесячные данные TWS, полученные от GRACE, можно бесплатно загрузить. В районах, где доступны другие компоненты воды, вариации запасов подземных вод могут быть рассчитаны по вариациям TWS [30].TWS - это вертикально интегрированное измерение изменений запасов воды, которое представляет собой сумму влажности почвы, грунтовых вод, поверхностных вод, снега и льда. Роделл и Фамиглиетти [31] продемонстрировали, что изменчивость запасов поверхностных вод в штате Иллинойс (США) была, по крайней мере, на порядок меньше, чем изменчивость влажности почвы и подземных вод, в не паводковые годы. Вклад снежной воды в изменчивость наземных запасов воды в бассейне реки Миссисипи в некоторых случаях приближается к 1 см, но является небольшим по сравнению с вкладом влажности почвы.Поэтому здесь сделано предположение, что регионально усредненной изменчивостью поверхностных вод в Северном Китае можно пренебречь [11]. Подземные воды, влажность почвы и эквиваленты воды в снегу, таким образом, являются единственными существенными факторами изменчивости в наблюдениях за хранением всей воды. Таким образом, с учетом основанных на GRACE оценок изменений в запасах воды в суше () и численно смоделированных изменений влажности почвы () и эквивалентов воды в снегу (), изменения в запасах подземных вод () рассчитываются следующим образом: где обозначает ежемесячное или ежегодное изменение.SM относится к объемному содержанию влаги в почве, которое представляет собой объем воды, хранящейся в столбе почвы. В этом исследовании изменения запасов подземных вод, полученные в результате GRACE, будут сравниваться с изменениями GWS, оцененными на основе двух официальных наборов данных.

2.1. TWS от GRACE

В этом исследовании версия 05 GRACE (GRACE-RL05) используется для получения TWS с 2003 по 2012 год. GRACE-RL05 более точен, чем ранее выпущенные продукты [32, 33]. Это связано с тем, что применяемая процедура снятия покрытия требует меньшего пространственного сглаживания по сравнению с более ранними версиями GRACE.Для заполнения недостающих месяцев использовалась линейная интерполяция по Ландереру и Свенсону [28]. Конкретные файлы с координатной привязкой включают ежемесячный набор данных временных рядов CSR GRACE, замаскированный по всему Китаю (версия наземной сетки; см. Https://grace.jpl.nasa.gov/data/) [34], в котором смещения и утечки компенсируются на коэффициент масштабирования, используемый для восстановления амплитуды сигнала GRACE TWS для каждой сетки. Все аномалии в загруженных данных относятся к средним данным за период с января 2004 г. по декабрь 2009 г.

Модели GRACE не включают сферические члены первой степени, и Свенсон и др. [35] добавили прогнозы к каждой ежемесячной модели GRACE. Коэффициенты (степень 2 порядка 0) заменяются решениями из Satellite Laser Ranging, потому что исходные значения GRACE-C20 имеют большую неопределенность, чем значения SLR [36]. Коэффициенты степени 1 (геоцентр) оцениваются с использованием метода Свенсона, Чемберса и Ухара. Для подавления полосового шума использовался декорреляционный фильтр, а для подавления шума более высоких степеней и порядков применялось сглаживание гауссовыми фильтрами 300 км [37].Для минимизации влияния коррелированных ошибок к данным был применен фильтр-ограничитель, контрольными сигналами которых являются полосы N-S на ежемесячных картах GRACE. Кроме того, гидрологический сигнал, извлеченный из GRACE, также может быть загрязнен изостатическим регулированием ледников и деформациями земной коры, вызванными сильными землетрясениями [38, 39]. Поправка изостатического регулирования ледникового покрова (GIA) была применена на основе модели Geruo et al. [40].

2.2. Данные SM и SWE из GLDAS

Подземные воды, влажность почвы и снеговая вода вносят значительный вклад в наблюдения за запасами воды в регионе.Однако, поскольку надежные и пространственно непрерывные измерения влажности почвы в настоящее время недоступны, выходные данные сложных моделей земной поверхности, управляемые Глобальной системой ассимиляции земельных данных (GLDAS), используются для получения оценок SM и SWE [41]. GLDAS - это система моделирования данных, которая включает в себя наземные измерения в точке и продукты данных спутниковых наблюдений с использованием передовых методов моделирования земной поверхности и методов ассимиляции данных. GLDAS состоит из четырех моделей земной поверхности, а именно, Ноа [42], Общинной модели земли (CLM) [43], Mosaic [44] и переменной проницаемости (VIC) [45].Tiwari et al. [46] сравнили смоделированные аномалии подземных вод из четырех гидрологических моделей, включая модель Ноя, модель Mosaic, модель Центра прогнозирования климата (CPC) и Модель земли сообщества (CLM), и пришли к выводу, что использование этих различных моделей не принесет существенных результатов. влияют на оценку запасов подземных вод. Для простоты применяется модель GLDAS Noah для получения SM и SWE с пространственным разрешением 1 ° и месячным временным разрешением. Записи временных рядов пространственного разрешения и общей глубины в Ное (4 слоя) равны 2.0 мин. На основании исследований Dai et al. [43] и Shamsudduha et al. [47], четыре модели поверхности земли (LSM) не учитывают запасы грунтовых вод и изменения влажности почвы в глубоко ненасыщенных почвах.

2.3. Наборы данных для проверки результатов

По данным Министерства водных ресурсов (MWR), Китай разделен на 10 речных бассейнов (Рисунок 1). Информация о ресурсах подземных вод десяти речных бассейнов публикуется в бюллетене Water Resources Bulletin of China , который ежегодно выпускается MWR (http: // www.mwr.gov.cn/zwzc/hygb/szygb/) и для краткости назывался наборами данных WR. Количество ресурсов подземных вод в каждом речном бассейне приблизительно равно сумме ресурсов подземных вод в административных регионах, которая оценивается на основе естественного пополнения запасов подземных вод специалистами по водным ресурсам в каждой провинции. Наборы данных WR охватывают период с 1997 по 2014 год. Однако данные о ресурсах подземных вод для каждого речного бассейна (RB) регистрируются только с 2005 года. Таким образом, для этого исследования доступны только данные с 2005 по 2012 год.

Изменения GWS для равнины Сун-Ляо и равнины Хуан-Хуай-Хай можно получить из отчетов о ежемесячных наблюдениях за подземными водами, выпущенных MWR (http://www.mwr.gov.cn/zwzc/hygb/dxsdtyb /), который для краткости называется наборами данных GWS. Изменения GWS являются результатом изменений уровня грунтовых вод в наблюдательных колодцах в период между месяцем этого года и тем же месяцем прошлого года, удельной производительности и расчетной площади, которая оценивается менеджерами по водным ресурсам в каждой провинции. Сфера исследования в основном охватывает равнину Хуан-Хуай-Хай (HHHP) и равнину Сун-Ляо (SLP).Ежемесячные отчеты об изменении уровня грунтовых вод публикуются за период с января 2010 года по декабрь 2014 года. Этот период охватывает 60 месяцев, но три месяца (февраль, март 2013 года; март 2014 года) не имеют данных. Изменения запасов подземных вод за эти три месяца будут равны нулю.

3. Результаты

Район исследования состоит из шести речных бассейнов и двух равнин в Северном Китае, которые выделены разными цветами (Рисунок 1). Количество ресурсов подземных вод во всем Северном Китае можно считать приблизительно суммой ресурсов в речных бассейнах Северного Китая.Для сравнения результатов официальных статистических отчетов с результатами, полученными GRACE, наборы данных WR и GWS в отчете должны быть представлены таким же образом, как и спутниковые данные. Иными словами, наблюдаемое изменение ресурсов подземных вод рассчитывается по количеству ресурсов подземных вод за данный год за вычетом средних ресурсов подземных вод с 2004 по 2009 год. Вариации запасов подземных вод выражаются как Эквивалентная высота воды (EWH) в см. Обратите внимание, что наборы данных MR обозначают количество ресурсов подземных вод, а результаты, полученные GRACE, являются аномалиями накопления подземных вод.Количество ресурсов подземных вод в основном зависит от подпитки подземных вод. Однако полученные из GRACE GWS зависят от дисбаланса подпитки и сброса подземных вод.

3.1. Сравнение изменений GWS из наборов данных GRACE и WR

В бюллетене по водным ресурсам MWR перечислены ресурсы подземных вод для шести речных бассейнов (Сонгхуа РБ, Ляо РБ, Хай РБ, Желтая РБ, Северо-западная РБ и Хуай РБ. ) с 2005 по 2012 год. В бюллетене годовые ресурсы подземных вод шести речных бассейнов оцениваются по инфильтрации атмосферных осадков и пополнению поверхностных вод.На вариации УГВ влияют как пополнение, так и сброс подземных вод. Среднегодовое изменение ресурсов подземных вод с 2005 по 2012 гг. В Северном Китае по официальной статистике составляет 0,02 см EWH. Годовые изменения ресурсов подземных вод из наборов данных WR и вариации GWS с 2005 по 2012 год показаны на Рисунке 3. Обратите внимание, что черная линия обозначает вариации ресурсов подземных вод всех шести RB, представленных как Эквивалентная высота воды (EWH) (Рисунок 3 ). Среднегодовое изменение GWS, полученного из GRACE, за этот период составляет −0.13 см EWH. Стандартное отклонение (SD) среднегодового изменения ресурсов подземных вод в Северном Китае, основанное на официальной статистике, составляет 0,21 см EWH, что меньше, чем у GWS, полученного из GRACE, равного 0,60 см EWH. За период с 2005 по 2012 год годовое изменение ресурсов подземных вод из официальных бюллетеней (черная линия) не очень хорошо коррелирует с годовым изменением GWS, полученным из GRACE (красная линия), на что указывает коэффициент линейной корреляции 0,50.


На Рисунке 4 показаны площадь речных бассейнов и коэффициент корреляции между вариациями ресурсов подземных вод из официальных отчетов и вариациями GWS, рассчитанными GRACE, для речных бассейнов в Северном Китае.Хорошо видно, что коэффициент корреляции колеблется от -0,38 до 0,67. Коэффициенты корреляции для RB Songhua, RB Huai и Северо-западного RB все выше 0,55. Однако корреляция для некоторых частей Северного Китая, таких как Желтый РБ, очень плохая. Коэффициент корреляции составляет -0,38 для желтого RB, -0,08 для Hai RB и 0,22 для Liao RB. Плохая корреляция, вероятно, вызвана двумя основными причинами: объем забора подземных вод является доминирующим компонентом изменений хранилищ подземных вод; Накопление подземных вод на основе GRACE обычно представляет собой изменение массы на всей глубине водоносного горизонта, которое, вероятно, не совпадает с глубиной водоносного горизонта в бюллетене водных ресурсов.


3.2. Сравнение изменений GWS от GRACE с наборами данных GWS

Ежемесячные отчеты MWR о запасах подземных вод в Северном Китае суммируют изменения запасов подземных вод, оцененные по данным уровня воды из наблюдательных скважин на равнине Сун-Ляо и равнине Хуан-Хуай-Хай (рис. 1). Эти данные далее называются наборами данных GWS и используются для сравнения с вариациями GWS, полученными из GRACE. На рис. 5 показано сравнение изменений УГВ, измеренных за месяц и рассчитанных с помощью GRACE, на равнине Хуан-Хуай-Хай и Сун-Ляо.Рисунки 5 (a) и 5 ​​(b) показывают, что соответствие между ежемесячными измерениями и результатами, полученными из GRACE, существенно варьировалось от месяца к месяцу, но общая картина ежемесячных изменений как полученных, так и измеренных GRACE вариаций GWS очень похожа. Однако кривые результатов, полученных с помощью GRACE, показывают большие колебания в течение большинства месяцев, за исключением равнины Сун-Ляо в 2011 году, вероятно, потому, что измеренные вариации GWS оцениваются с помощью точечных наблюдательных скважин, а ошибки возникают из-за неправильного метода оценки.Коэффициент корреляции между ежемесячными измерениями и результатами, полученными GRACE, достигает 0,60 и 0,30 на равнине Хуан-Хуай-Хай и равнине Сун-Ляо, соответственно. Плохое соответствие месячных изменений УГВ на равнине Сун-Ляо в основном вызвано плохими данными наблюдений в 2011 и 2014 годах, а измеренный диапазон сосредоточен в равнинной части этих двух равнин. Кроме того, изменение запасов грунтовых вод на равнине Сун-Ляо, вероятно, не является доминирующим компонентом TWS, и, таким образом, пренебрежение изменениями поверхностных вод в (1) приведет к ошибкам при отделении GWS от TWS.Коэффициент корреляции достигнет 0,57 на равнине Сун-Ляо, если исключить данные за 2011 и 2014 годы.

В Китае 12 месяцев в году делятся на 4 сезона: с марта по май, с июня по август и с сентября по ноябрь. до весны, лета и осени соответственно, а зима содержит оставшиеся 3 месяца. Что касается квартальных масштабов, коэффициент корреляции между полученными GRACE и измеренными вариациями запасов подземных вод колеблется от 0,61 до 0,89 в период с 2010 по 2015 год на равнине Хуан-Хуай-Хай (показано на Рисунке 6 (a)).Как правило, измеренные вариации GWS больше, чем значения, полученные с помощью GRACE. На равнине Сун-Ляо корреляция между двумя рядами также выше по сравнению с месячными шкалами. Коэффициент варьируется от 0,66 до 0,93, причем наибольшего значения корреляция достигает осенью. Кроме того, амплитуда колебаний измеренного результата больше, чем у результатов, полученных с помощью GRACE (Рисунок 6 (b)).

Сравнение годовых изменений полученных GRACE и измеренных вариаций GWS показано на Рисунке 7.Коэффициент корреляции между двумя годовыми результатами составляет 0,60 и 0,71 на равнине Хуан-Хуай-Хай и равнине Сун-Ляо, соответственно. Среднегодовая скорость истощения подземных вод, рассчитанная GRACE, составляет 0,67 см в год −1 EWH на равнине Хуан-Хуай-Хай, что является разумным по сравнению с предыдущими исследованиями на Северо-Китайской равнине (Таблица 1), где север Китайская равнина является частью равнины Хуан-Хуай-Хай. Несоответствие на Рисунке 7 может быть вызвано ошибкой измерения GWS, полученным из GRACE, и несовместимостью расчетной области между данными GRACE и данными из официальных отчетов.


Период Район исследования (км 2 ) Годовая скорость истощения подземных вод (см / год −1 ) Авторы

2003–2010 гг. ~ 370,000 1,90 ~ 2,50 Feng et al. [26]
2003–2011 ~ 300 000 0,84 ~ 1,40 Tang et al. [27]
2005–2010 ~ 140 000 2.25 ~ 4,15 Хуанг и др. [22]
2009–2014 ~ 380 000 0,67 ~ 1,15 Результаты в этой статье

3.3. Скорость истощения подземных вод в Северном Китае

На рисунке 8 показано изменение во времени вариаций GWS, полученных с помощью GRACE, в Северном Китае и двух речных бассейнах (Хуай РБ и Северо-Западный РБ). Усредненная по сетке скорость истощения подземных вод в Северном Китае составляет 0.17 см в год −1 EWH с 2003 по 2012 год, что означает, что запасы подземных вод в Северном Китае уменьшаются примерно на 1,70 миллиарда м 3 3 год −1 (показано на Рисунке 8 (а)). Согласно официальной статистике использования ресурсов подземных вод [48], годовой прирост откачки подземных вод составляет 2,50 ~ 2,60 миллиарда м 3 3 с 1970 по 1999 год. Два набора данных в основном согласуются по порядку величины, что предполагает, что GRACE -производные варианты GWS разумны.

Сплошные и пунктирные линии на Рисунке 8 (b) представляют измеренные и полученные GRACE вариации GWS, соответственно. Коэффициент корреляции в РБ Хуай и Северо-Западный РБ составляет 0,62 и 0,56 соответственно, что указывает на приемлемость результатов, полученных с помощью GRACE (рис. 8 (b)). Разница между двумя результатами может быть связана с тем, что область статистики не совсем одинакова. Кроме того, наклон линии тренда для данных измерений GWS с 2004 по 2012 г. в РБ Хуай и Северо-Западный РБ составляет −0.28 и 0,04 см / год −1 соответственно. Результаты показывают, что вариации УГВ различаются в разных речных бассейнах.

На рис. 9 показаны вариации УГВ в шести речных бассейнах. - и - оси представляют собой среднегодовые изменения GWS и скорость изменения GWS, соответственно. Размер пузырьков обозначает стандартное отклонение изменений GWS, полученных с помощью GRACE. Пять речных бассейнов (Сунгари РБ, Хай РБ, Желтая РБ, Ляо РБ и Хуай РБ) расположены в нижнем левом углу, где запасы подземных вод демонстрируют тенденцию к сокращению с 2003 по 2012 год, а среднегодовые показатели Изменение GWS является отрицательным, что говорит о том, что чрезмерный расход грунтовых вод является серьезным и требуется более эффективное управление грунтовыми водами.Большой размер пузыря предполагает, что изменения GWS сильно варьируются от года к году в период с 2003 по 2012 год. Что касается стандартного отклонения изменения GWS, то Hai RB имеет самый большой размер пузыря со стандартным отклонением 2,58 EWH.


3.4. Скорость истощения подземных вод в некоторых провинциях

Центральный маршрут проекта SNWT (рис. 2), который проходит через провинции Хубэй, Хэнань и Хэбэй с юга на север Китая, был построен в 2014 году. В этом исследовании региональный Изменения GWS в регионе Цзин-Цзинь-Цзи и провинции Хэнань оцениваются с использованием данных GRACE с 2003 по 2012 год (рис. 10).В регионе Цзин-Цзинь-Цзи годовая скорость истощения запасов подземных вод составляет 0,70 см в год -1 ЭВН (Таблица 2). Провинция Хэнань также показывает ежегодную скорость истощения подземных вод на 0,21 см в год −1 ЭВН. Тенденция изменения GWS также подразумевает, что реализация проекта SNWT замедлит истощение запасов подземных вод в провинции Хэнань и регионе Цзин-Цзинь-Цзи.

91

Название провинции Площадь (× 10 4 км 2 ) Скорость изменения
(см / год -1 EWH)
Название провинции Площадь (10 4 км 2 ) Скорость изменения
(см в год −1 EWH)

Jing-Jin-Ji 16.70 Шаньдун 10,67
Шаньси 15,22 Хэнань 14,84
Внутренняя Монголия 80,19 Тибет
Ляонин 13,72 Шэньси 19,61
Цзилинь 16,49 Ганьсу 32.83
Хэйлунцзян 44,37 Цинхай 60,03
Аньхой 12,77 Синьцзян 99,38 90,99

Следует отметить, что обработка данных GRACE может не быть критической проблемой для больших бассейнов (например, площадь 10 6 км 2 ), потому что смещение и утечка компенсируют друг друга, но могут быть проблематичными для применения данных GRACE к небольшим бассейнам меньше, чем след GRACE [49].Площадь зоны покрытия GRACE оценивается в ~ 200 000 км 2 на основе собственного разрешения в результате спутниковой оценки (~ 450 × 450 км = ~ 200 000 км 2 ) [50]. Фактически, недавние исследования подтверждают, что с 2010 года был достигнут большой прогресс в области пространственного разрешения с улучшением технологии обработки и алгоритма, и работа на площадях размером не менее 300 × 300 км кажется разумной. Поэтому мы выбираем провинции с большей площадью (> 90 000 км 2 ), чтобы проанализировать изменение скорости GWS в Северном Китае (Таблица 2).Можно обнаружить, что во всех этих прибрежных провинциях (Ляонин, Шаньдун и Цзин-Цзинь-Цзи) в Северном Китае истощение подземных вод происходит с различной скоростью. Провинция Шаньси имеет самый высокий уровень истощения запасов подземных вод (1,01 см в год −1 EWH). В провинциях Аньхой и Цинхай наблюдается увеличение запасов подземных вод с 2003 по 2012 годы. В провинции Цинхай наблюдается наибольший темп увеличения запасов подземных вод (0,56 см в год −1 ЭВН).

4. Обсуждения
4.1.Оценки неопределенности с привязкой к сетке

Ошибки в восстановленных аномалиях TWS включают ошибку измерения GRACE в ежемесячных решениях гравитационного поля [51] и ошибку утечки (ошибка утечки здесь включает в себя ошибки смещения и утечки, определенные в нашем исследовании). Ошибка утечки является результатом отклонения от отфильтрованных аномалий TWS, примененных с теми же коэффициентами масштабирования и исходными аномалиями TWS из модели поверхности суши. Ошибка измерений и ошибка утечки для каждой ячейки сетки доступны на веб-сайте JPL (https: // grace.jpl.nasa.gov/data/get-data/monthly-mass-grids-land/). Предполагается, что ошибки измерения и утечки постоянны во времени для каждой сетки в сетевых продуктах и ​​принимаются в квадратуре для оценки общей ошибки для каждой сетки.

В масштабе бассейна ошибки измерения или утечки изучаемого бассейна пространственно коррелированы и должны быть ниже, чем те, которые рассчитываются путем простого усреднения ошибок ячеек сетки с бассейном. Следовательно, чтобы получить более реалистичную ошибку или ошибку утечки в ячейках сетки для бассейна, был использован подход, учитывающий пространственную корреляцию ошибок, как в следующих формулах [28].

.

Смотрите также