Осадка грунта: ОСАДКА ГРУНТА - это... Что такое ОСАДКА ГРУНТА?

Содержание

ОСАДКА ГРУНТА — это… Что такое ОСАДКА ГРУНТА?

ОСАДКА ГРУНТА

ОСАДКА ГРУНТА: понижение поверхности грунта в сооружениях. Различают осадку искусственно разрыхленного грунта в насыпях, происходящую от собственной тяжести и нагрузки на полотно, и О. г. в основаниях сооружений, происходящую от дополнительной нагрузки. Величина и длительность осадки насыпей зависят от рода грунта и способов его укладки. При постройке ж. д. для уменьшения осадки полотна обычно применяют эффективные меры в виде специальной укатки его катками. На осадку насыпей дается запас по высоте. Осадка оснований под нагрузкой при проектировании учитывается на основе изучения свойств грунта. В необходимых случаях грунт уплотняется.

ОСАДКА
ОСАДКА НАСЫПИ

Смотреть что такое «ОСАДКА ГРУНТА» в других словарях:

осадка нестабилизированная — Осадка грунта, не затухающая длительное время [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительство в целом EN non stabilized settlement DE elastische Setzung FR affaissement non stabilisé … Справочник технического переводчика
ОСАДКА НЕСТАБИЛИЗИРОВАННАЯ — осадка грунта, не затухающая длительное время (Болгарский язык; Български) нестабилизирано слягане (Чешский язык; Čeština) nestabilizované sedání (Немецкий язык; Deutsch) elastische Setzung (Венгерский язык; Magyar) nem konszolidálódó süllyedés… … Строительный словарь
Осадка (в строительстве)
— Осадка в строительстве, понижение сооружения, вызванное уплотнением его основания или сокращением вертикальных размеров сооружения (или его частей). О. зависит от свойств грунта, действующих нагрузок, типа, размеров и конструкции фундаментов… … Большая советская энциклопедия
ОСАДКА — в строительстве деформация основания сооружения, не сопровождающаяся коренным изменением структуры грунта. Вызывается уплотнением грунта и вытеснением из его пор избыточной воды … Большой Энциклопедический словарь
ОСАДКА (в строительстве) — ОСАДКА, в строительстве деформация основания сооружения, не сопровождающаяся коренным изменением структуры грунта. Вызывается уплотнением грунта и вытеснением из его пор избыточной воды … Энциклопедический словарь
ОСАДКА НАСЫПИ — уменьшение ее высоты и изменение крутизны откосов вследствие уплотнения грунта и основания. Насыпь отсыпается с таким запасом, чтобы после осадки она имела требуемые проектную высоту и размеры в поперечном профиле. Запас назначается в зависимости … Технический железнодорожный словарь
ОСАДКА — (1) в металлообработке формообразующая технологическая операция обработки металлов давлением для уменьшения высоты заготовки (за счёт увеличения площади её поперечного сечения) и повышения механических свойств стали; её осуществляют на прессах и… … Большая политехническая энциклопедия
Осадка сооружений — вертикальное перемещение основания сооружения под воздействием нагрузки, передаваемой на грунт весом сооружения. Является следствием сжатия грунта … Геологические термины
ОСАДКА — ОСАДКА, и, жен. 1. Постепенное оседание, опускание (сооружения, грунта). О. здания. 2. Глубина погружения судна в воду (расстояние от нижней кромки киля до поверхности воды). Небольшая о. | прил. осадочный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И.… … Толковый словарь Ожегова
ОСАДКА — понижение сооружения или части его под действием собственного веса или внешней нагрузки за счет уплотнения или усыхания материала, из к рого построено сооружение, или уплотнения грунта основания. О. предусматривается и учитывается при… … Технический железнодорожный словарь

Осадка оснований

§ 21. Виды деформаций оснований

Под воздействием нагрузки от сооружения его основание деформируется и дает осадку, а в некоторых случаях — просадку.

Осадкой основания (или осадкой фундамента) называют вертикальное перемещение поверхности грунта под подошвой фундамента, связанное с передачей на основание нагрузки от сооружения.

Различают осадку основания равномерную и неравномерную. При равномерной осадке перемещения точек поверхности грунта под всей площадью фундамента одинаковы, а при неравномерной — неодинаковы. Равномерная осадка основания, как правило, не является опасной; неравномерная же осадка часто становится причиной нарушения условий нормальной эксплуатации сооружений, а иногда и их аварий.

Для уплотнения грунта под нагрузкой требуется определенное время, в течение которого наблюдается рост осадки основания. Осадку, соответствующую окончательному уплотнению грунта, называют полной, конечной или стабилизированной.

Большую быстро протекающую осадку, сопровождающуюся коренным изменением сложения грунта, называют просадкой. Просадка наблюдается, например, при выпирании грунта из-под подошвы фундамента и при замачивании макропористых грунтов под нагрузкой.

§ 22. Методы расчета осадки

Расчет осадки уплотнения ведется в предположении, что грунт подчиняется законам линейно деформируемой среды, когда деформации линейно зависят от давлений. Теоретически максимальное давление на грунт, при котором существует линейная зависимость, определяется отсутствием под подошвой фундамента пластических зон. Однако наблюдения за сооружениями показывают, что небольшое развитие зон пластических деформаций под гранями фундамента может быть допущено.

Для определения конечной осадки основания широко применяют метод послойного суммирования. При этом считают, что осадка основания происходит в результате уплотнения некоторой толщи грунта ограниченной толщины, называемой активной зоной. Нижнюю границу активной зоны принимают на той глубине da от подошвы фундамента, на которой дополнительное давление (под центром тяжести подошвы) от передаваемой фундаментом нагрузки составляет 20% бытового (природного) давления.

При фундаменте, расположенном на поверхности грунта, дополнительные давления рz, кПа, определяют по формуле (2.7), а при заглубленном в грунт фундаменте — по формуле
Рz=а(р0-рg), (4.1)
где а — коэффициент, принимаемый по табл. 2.1; р0 — нормальные напряжения по подошве фундамента, кПа; pg — бытовое давление на глубине заложения подошвы фундамента, кПа.

Устройство опор в русле реки вызывает стеснение русла и может приводить к интенсивному размыву грунта, в особенности у опор. В результате этого бытовое давление в грунте уменьшается. В формулу (4.1) подставляют бытовое давление, подсчитанное без учета размыва грунта, т. е. давление, которым грунт был обжат до возведения сооружения. Это связано с тем, что после разгрузки грунта деформации его при повторном нагружении сначала весьма малы; они начинают заметно возрастать, лишь когда напряжения в грунте достигнут величин, имевшихся до разгрузки.

Активную зону грунта разбивают на горизонтальные слои толщиной не более 0,4b, где b — наименьший размер фундамента в плане, м. Если в пределах активной зоны имеется напластование разных грунтов, то их границы принимают за границы выделенных слоев. Осадку s основания определяют суммированием деформаций отдельных слоев. Деформацию si м, каждого i-го слоя подсчитывают в предположении, что уплотнение грунта происходит в условиях отсутствия бокового расширения (в условиях компрессионного сжатия) при постоянном давлении рz кПа; последнее принимают равным среднему дополнительному давлению рг, кПа, из давлений, возникающих в точках под центром тяжести подошвы фундамента в пределах рассматриваемого слоя.

Используя формулу (1.29) для определения деформации грунта при компрессионном сжатии, можем написать:
si=eiti=(piβi/Ei)li (4.2)
где ei — относительная деформация грунта i- го слоя; ti — толщина i-го слоя грунта, м; βi — коэффициент, принимаемый по табл. 1.3
в зависимости от вида грунта i-го слоя; Ei — модуль деформации грунта i-го слоя, кПа, определяемый по формуле (1.28) на основе результатов испытаний образцов грунта на компрессионное сжатие.

Чем обусловлена осадка фундамента. Лекции по Основаниям и фундаментам. DOC / Расчет осадки фундаментов с учётом нелинейной работы

Расчет осадки фундаментов с учётом нелинейной работы

Лекция № 12.

Расчет осадки фундаментов с учётом нелинейной работы оснований

При давлениях Р > R основание работает не линейно, при этом должны соблюдаться условия:

2 предельное состояние по СНиП 2.02.01-83*

1 предельное состояние по СНиП 2.02.01-83*

Экономически – это выгодно, т.к. при Р > R на основание можно передавать большие усилия или проектировать фундаменты с меньшей шириной подошвы.

Более дешевые фундаменты (сокращение стоимости и сроков строительства).

Но для этого нужно знать криволинейную зависимость S=S(Р) ?

Чем обусловлена нелинейность? Появлением пластических деформаций, которые при Рн.крравны 0, а при Р=R,

При достижении для фундамента заданных размеров предельного давления на основание pпр., объём зон пластических деформаций также достигнет предельного значения Vпр. Это состояние на графике V=V(P) будет определяться точкой М.;

Рассматривая слой грунта под подошвой фундамента как совокупность отдельных сечений, траектории изменения объёма зон пластических деформаций этого слоя, для заданных размеров фундамента, при стремлении к точке М, можно придать наиболее вероятный вид. Так, при изменении давления от 0 до R (точка 2) допускается, что грунт практически во всём основании работает в линейно-деформируемой стадии и поэтому «V» будет линейно зависеть от прикладываемого давления.

Дальнейшие возрастание давления pi > R, приводит к нелинейному увеличению объёма зон пластических деформаций и, таким образом, к более интенсивному возрастанию ординат Vi по сравнению с V0 (при pi = R).

Соединяя последовательно единым вектором вершины названных ординат в интервалах давления , получим расчётную кусочно-линейную траекторию изменения объёма зон пластических деформаций (а) в основании под фундаментом заданного размера

Тогда:

;

Или:

;

Приравнивая правые части выражений, получим:

;

Поступая аналогично, можно записать:

; или;

Приравнивая правые части выражений, получим:

Возрастание Vi, по мере нагружения основания, относительно V0 может быть выражено через коэффициент нелинейности упругопластического деформированного основания :

где R — расчётное сопротивление грунта, определяемое по СНиП 2.02.01-83; -давление на основание, превышающее R;- начальная критическая нагрузка,- интервал давления, зависящий от плотности сложения основания, принимаемый равным:

где – для слабых грунтов

для грунтов средней плотности
для грунтов плотных 0,1Pi{но не менее, (R — Pн.кр.)}.

слабые грунты е > 0,7; E015 мПа

средние грунты 0,6е0,7; 15E022 мПа

плотные грунты е < 0,6; E0 > 22 мПа

Тогда кривая осадки может быть описана уравнением:

Syni = Sy(R) Ki ,

где Sy(R)– осадка основания, соответствующая давлениюR(граница применимости теории линейно-деформируемой среды).

Достоинства:

Представляется возможность передавать на основание давления, превышающие расчётное сопротивление грунта, следовательно получать фундаменты с меньшей шириной подошвы, по сравнению с расчетом по СНиП 2.02.01–83*, т.е. получать более экономичные конструкции, способствуя тем самым развитию ресурсосберегающей технологии.
Зная криволинейную зависимость S=S(P), можно проектировать фундаменты для всего здания, задаваясь величиной одинаковой осадки, что позволит снизить неравномерность осадки доmin, избежать трещин в здании, т.к. создать наиболее благоприятные условия для работы надземных конструкций.

Применение расчетного метода к технологии

усилия фундаментов при их реконструкции.

Часто для зданий с подвалом оба предельных состояния практически совпадают, т.е. RPпр.или может быть случай, когдаPпр. <R, тогда определяющим будет являться расчёт по 1 предельному состоянию.

При Pi>Pпр.– наблюдается тенденция к выпору грунта из-под подошвы фундамента в сторону пола подвала.

Обычное уширение подошвы фундамента в обе стороны от оси не устраняет причину деформаций, и устойчивость фундамента не увеличивает. Необходима дополнительная пригрузка со стороны подвала на основание.

Технологически такое решение выполнить значительно проще и дешевле по сравнению с традиционным методом усилия или применением буроинъекционных свай. (Пример: здание детской поликлиники по ул. Островского в г. Пскове).

Данный способ производства работ, является конструктивным методом усиления несущей способности основания.

studfiles.net

Что является признаком осадки фундамента

Когда осадка фундамента происходит неравномерно, это приводит к тому, что меняется состояние надземной конструкции здания и из – за этого идет повреждение стен, что проявляется в трещинах. Такое здание со временем становится ненадежным или вообще непригодным для эксплуатации. Не всегда трещины – это показатель просадки фундамента. Для того, чтобы быть точно уверенным, от чего в здании образовались трещины, нужно установить, от чего пошли повреждения.

Схема определения причины трещин

1. Осматриваются трещины

2. Устанавливается характер деформации здания

3. Устанавливается место причины деформации

4. Устанавливается причина деформации

5. Разрабатываются и проводятся технические роботы

Осматриваем трещины и определяем возможные причины

Сейчас стены здания делают из кирпича, используют бетон и слабо армированный бетон на панели. Эти материалы при испытаниях показали, что не имеют так называемой «площадки текучести и упрочнения». Те есть, со временем они только разрушаются, и это при самых маленьких деформациях. Как при сжатии, так и при растяжении. Ведь цемент быстро набирает свою прочность, задолго до того, как успеет затухнуть осадок фундамента. Вот и трещины появляются быстро. Известковый раствор, на котором раньше возводили стены, твердеет медленнее, по мере того, как раствор высыхает. Поэтому срабатывает «явление ползучести» и даже при осадке фундамента и при деформации стен трещины не возникают. Плюс на наличие трещин может влиять перепад температур. Это касается наружных стен.

Трещины имеют свою классификацию и делятся на такие группы:

Причина трещин – от деформации, конструкции, температуры, усадка, износа (выветривания).
Вид разрушений – от разрыва, раздавливания, среза.
Направление трещин – наклонное, вертикальное, горизонтальное.
Очертание трещин — прямолинейное, криволинейное, замкнутое (не доходит в до края стены).
Глубина трещин – поверхностная или сквозная.
Степень опасности – опасные трещины и не опасные.
Время трещин – стабилизированные и не стабилизированные трещины.
Величина раскрытия трещин: волосяная – не более 0,1 мм, мелкая – не более 0,3 мм, развитая – от 0,3мм до 0,5 мм, большая – от 0,5мм и более.

Трещины могут возникнуть от:

1. Неравномерного сжимания грунтов, в том числе и по техногенным причинам (при эксплуатации здания и его строительстве)

2. Пристроек и надстроек.

3. Различных нагрузках на фундамент.

4. Того, что рядом со зданием роют котлован.

5. Влияния соседних фундаментов.

6. Влияния нагрузок на поверхности возле стен здания.

7. Влияния динамических воздействий.

8. Промерзания и оттаивания грунта.

9. Температурной деформации.

10. Усадочных деформаций.

11. Перегрузки конструкции.

12. Выветривания, то есть износа материалов, из которых сделаны стены.

13. Ну и от частных случаев.

По темпам развития строительной экспертизы Москва занимает одно из первых мест. И это неслучайно. Ведь из всего вышеописанного можно сделать вывод о важности участия экспертов для того, чтоб они компетентно смогли установить причины трещин в вашем здании. Это поможет правильно подойти к тем работам, которые придется провести по решению вашей проблемы.

Полезный совет?

Расскажите друзьям

www.domotvetov.ru

Расчет осадки фундамента

Метод послойного суммирования рекомендуется СНиПом [7] для расчета осадок фундаментов шириной менее 10 м. величина осадки фундамента определяется по формуле

Графическое оформление расчета осадки показано на рис.4.6, где обозначено: NL — отметка поверхности природного рельефа; FL – отметка подошвы фундамента; WL – отметка уровня подземных вод; ВС – отметка нижней границы сжимаемой толщи; zg–вертикальное (природное) напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента, кПа; – вертикальные дополнительные напряжения от внешней нагрузки на глубинеzот подошвы фундамента, кПа; Нс–глубина сжимаемой толщи.

Основная операция при расчете осадки заключается в построении эпюр zg , zpдо отметки ВС.

Строится эпюра распределения вертикальных напряжений от собственного веса грунта в пределах глубины (4-6) b ниже подошвы фундамента. Вертикальные напряжения от собственного веса грунта zg на границе слоя, расположенного на глубине z, определяют по формуле

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных (WL), но выше водоупора, должен определяться с учетом взвешивающего действия воды sb (табл. 4.1).

Водоупорами следует считать глины и суглинки твердой и полутвердой консистенции при IL<0,5.

В водоупоре напряжение от собственного веса грунта в любом горизонтальном сечении определяют без учета взвешивающего действия воды.

Далее определяют дополнителное (к природному) вертикальное напряжение в грунте под подошвой фундамента по формуле

Толщу грунта мощностью (4-6)b ниже подошвы фундамента разбивают на слои hi, толщиной не более 0,4 b. Эти слои показывают на рис. 4.6.

Затем строят эпюру распределения дополнительных вертикальных напряжений в грунте по формуле

Вычисления zg иzp для любых горизонтальных сечений производят в табличной форме (табл. 4.10).

По полученным данным zg и zp строят эпюры. Определяют нижнюю границу сжимаемой толщи (ВС). Она находится на горизонтальной плоскости, где соблюдается условие: zp≤ 0,2 zg.

Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е < 5,0 Мпа или такой слой залегает непосредственно ниже ВС, то нижняя граница определяется из условия

zp≤ 0,1zg.

Границу ВС можно получить графически, построив справа эпюру 0,2 zg. В точке пересечения с эпюрой zp получим границу ВС. Определяется осадка каждого слоя основания по формуле (4.16).

Осадка основания фундамента получается суммированием величины осадки каждого слоя. Она не должна превышает предельно допустимой осадки сооружений, определяемой по [прил. 4, СНиП 2.02.01 – 83*].

В курсовом проекте допускается принят: для отдельно стоящих фундаментов под колонны = 8 см, для ленточных фундаментов под стены= 10 см.

Таблица 4.9

Коэффициент α

=	Прямоугольные фундаменты с отношением сторон =l/b
=	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2	2,4	3,2	5	≥10
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
0,0	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,4	0,960	0,968	0,972	0,974	0,975	0,976	0,976	0,977	0,977	0.977
0,8	0,800	0,830	0,848	0,859	0,866	0,870	0,876	0,079	0,881	0,881
1,2	0,606	0,652	0,682	0,703	0,717	0,727	0,740	0,749	0,754	0,755
1,6	0,449	0,496	0,532	0,558	0,578	0,593	0,612	0,630	0,639	0,642
2,0	0,336	0,379	0,414	0,441	0,463	0,481	0,505	0,529	0,545	0,550
2,4	0,257	0,294	0,325	0,352	0,374	0,392	0,419	0,449	0,470	0,477
2,8	0,201	0,232	0,260	0,284	0,304	0.321	0,350	0,383	0,410	0,420
3,2	0,160	0,187	0,210	0,232	0,251	0,267	0,294	0,329	0,360	0,374
3,6	0,130	0,153	0,173	0,192	0,209	0,224	0,250	0,285	0,320	0,337
4,0	0,108	0,127	0,145	0,161	0,176	0,190	0,214	0,248	0,285	0,306
4,4	0,091	0,107	0,122	0,127	0,160	0,163	0,185	0,218	0,256	0,280
4,8	0,077	0,092	0,105	0,118	0,130	0,141	0,161	0,192	0,230	0,258
5,2	0,066	0,079	0,091	0,102	0,112	0,123	0,141	0,170	0,208	0,239
5,6	0,058	0,069	0,079	0,089	0,099	0,108	0,124	0,152	0,189	0,223
6,0	0,051	0,060	0,070	0,078	0,007	0,095	0,110	0,136	0,172	0,208
6,4	0,045	0,053	0,062	0,070	0,077	0,085	0,098	0,122	0,158	0,196
6,8	0,040	0,048	0,055	0,062	0,069	0,076	0,088	0,110	0,144	0,184
7,2	0,036	0,042	0,049	0,056	0,062	0,068	0,080	0,100	1,133	0,175
7,6	0,032	0,038	0,044	0,050	0,056	0,062	0,072	0,091	-,123	0,166
8,0	0,029	0,035	0,040	0,046	0,051	0,056	0,066	0,084	0,113	0,158
8,4	0,026	0,032	0,037	0,042	0,046	0,051	0,060	0,077	0,105	0,150
8,8	0,024	0,029	0,034	0,038	0,042	0,047	0,055	0.070	0,098	0,144
9,2	0,022	0,026	0,031	0,035	0,039	0,043	0,051	0,065	0,091	0,137
9,6	0,020	0,024	0,028	0,032	0,036	0,040	0,047	0,060	0,085	0,132
10	0,019	0,022	0,026	0,030	0,033	0,037	0,044	0,056	0,079	0,126
11	0,017	0,020	0,023	0,027	0,029	0,033	0,040	0,050	0,071	0,114
12	0,015	0,018	0,020	0,024	0,026	0,028	0,034	0,044	0,060	0,104

Таблица 4.10

Расчет осадки основания фундамента

Номер расчетного слоя

Глубина подошвы расчетного слоя от подошвы фундамента zi , см

Толщина слоя hi , см

Расчетный удельный вес грунта , кН/м3

Природное давление zg на глубине zi, кНа

Коэффициент

𝜉 =

Коэффициент i

Дополнительное давление zgна глубине

zi, кПа

Среднее дополнительное давление в слое крср кПа

Модуль деформации грунта Еi , кПа

Осадка слоя Si ,см

studfiles.net

Осадка фундамента | Ремонтные и Строительные работы

§ 21. Виды деформаций оснований

§ 22. Методы расчета осадки

При фундаменте, расположенном на поверхности грунта, дополнительные давления рz, кПа, определяют по формуле (2.7), а при заглубленном в грунт фундаменте — по формуле

Рz=а(р0-рg), (4.1)

где а — коэффициент, принимаемый по табл. 2.1; р0 — нормальные напряжения по подошве фундамента, кПа; pg — бытовое давление на глубине заложения подошвы фундамента, кПа.

Используя формулу (1.29) для определения деформации грунта при компрессионном сжатии, можем написать:

si=eiti=(pi?i/Ei)li (4.2)

где ei — относительная деформация грунта i- го слоя; ti — толщина i-го слоя грунта, м; ?i — коэффициент, принимаемый по табл. 1.3

в зависимости от вида грунта i-го слоя; Ei — модуль деформации грунта i-го слоя, кПа, определяемый по формуле (1.28) на основе результатов испытаний образцов грунта на компрессионное сжатие.

Влияние размеров фундамента на осадку основания

Осадка фундамента видео

Специально для вас мы приготовили полезное видео, которое поможет вам лучше понять и усвоить материал, смотрим видео Осадка фундамента:Читайте и другие интересные статьи о ремонте:

Блоки для фундамента 20х20х40 цена

Арматура для фундамента калькулятор

Геотекстиль для фундамента

Можно ли заливать частями фундамент

Вы можете оставить комментарий, поделившись своим опытом или можете спросить совет.

Если эта статья была вам полезна, то расскажите о ней своим друзьям и знакомым используя кнопки ниже.

Удачного ремонта! 🙂Осадка фундамента

Приступая к выбору фундамента, следует определиться с терминами и параметрами, характеризующими сам фундамент и грунт-основание под ним (рис. 1, а).

Фундамент — это подземная часть здания, которая предназначена для передачи нагрузки от здания на грунт, залегающий на определенной глубине и являющийся основанием фундамента.

Всемирное потепление и глубина промерзания

Застройщики, решившие учесть общее потепление климата и на этом основании смягчить требования к заглублению фундамента и к утеплению стен, не совсем правы.

Технология ТИСЭ возведения столбчато-ленточного фундамента и трехслойных стен без «мостков холода» дает возможность сохранить высокие эксплуатационные характеристики индивидуального жилья в подобных климатических условиях.

Уровень грунтовых вод ( hw ) — положение зеркала грунтовых вод относительно уровня грунта в условно отрытом котловане (скважине).

Сжимаемая толща грунта — деформируемая часть грунта, воспринимающая нагрузку от фундамента.

Очевидно, что чем меньше глубина заложения фундамента, тем меньше стоимость строительства. Желание снизить затраты на возведение фундамента ведет к стремлению поднять подошву фундамента к поверхности грунта. Вместе с тем верхние слои грунта не всегда могут удовлетворять требованиям, предъявляемым к основанию сооружения: они имеют недостаточную и неравномерную прочность, подвержены пучинистым явлениям, чем способны вызвать разрушение фундамента и самого строения.

Определиться с требуемой площадью подошвы фундамента можно через проведение проектировочных расчетов. В строительной практике предусмотрено выполнение расчетов фундамента по двум группам предельных состояний: по несущей способности основания и по допустимым деформациям сооружений. Если первый расчет позволяет определить площадь подошвы фундамента, то второй даст возможность избежать разрушения самого дома от неравномерности в осадке фундамента.

Осадка фундамента видео

Специально для вас мы приготовили полезное видео, которое поможет вам лучше понять и усвоить материал, смотрим видео Осадка фундамента: Читайте и другие интересные статьи о ремонте:

Не зарывайте фундаменты в глубь

Калькулятор фундамента ленточного

Несъемная опалубка для фундамента

Как разметить фундамент своими руками

Вы можете оставить комментарий, поделившись своим опытом или можете спросить совет.

Если эта статья была вам полезна, то расскажите о ней своим друзьям и знакомым используя кнопки ниже.

Удачного ремонта! 🙂

remtem.ru

Влияние условий нагружения на осадку фундамента

20.03.2014

Любой грунт имеет предел нагрузки. После превышения этого предела он разрушается. Разрушение приводит либо к выпиранию грунта из-под фундамента, либо к очень существенной (более 100 мм) осадке. Важно знать, до каких пределов можно нагружать грунт.

Осадка мелкозаглубленных фундаментов

По мере нагружения мелкозаглубленных фундаментов в плотных грунтах (твердые глинистые и плотные песчаные) осадка растет пропорционально нагрузке до определенного предела, а затем наступает разрушение. Разница между осаживающим и разрушающим давлением невелика, но все же есть.

В слабых грунтах граница между давлением, при котором грунт просто оседает, и разрушающим давлением практически отсутствует.

Осадка глинистых грунтов в зависимости от характера нагружения

Значение осадки глинистых грунтов зависит, в том числе и от того, как быстро нарастает нагружение. При одинаковом давлении осадка меньше в том случае, если давление увеличивается постепенно, ступенями, причем после каждой ступени повышения давления у грунта должно быть время на затухание осадки. Если давление увеличивается сразу, значение осадки будет заметно больше. Об этом следует помнить, если предполагается строительство из крупных тяжелых блоков или установка на фундамент готовых, собранных домов. Постепенная надстройка дома над фундаментом, как это бывает чаще всего, является оптимальной.

В случае прекращения увеличения давления осадка продолжается. При этом в глинистых грунтах затухание осадки происходит медленно, а в песчаных довольно быстро. При дальнейшем нагружении осадка происходит немного медленнее, чем при постоянном увеличении давления.

Осадка грунтов при нагружении-разгружении

Это чисто теоретическая ситуация. Следует понимать, что при нагружении-разгружении осадка уходит не полностью, а при повторном нагружении с теми же значениями суммарная осадка будет больше, чем при однократном нагружении (примерно то же самое, что и при забивании гвоздя молотком). Таким образом, полная осадка будет равна сумме упругой (восстанавливающейся) и остаточной осадок. С каждым новым циклом нагружения-разгружения остаточная осадка будет все меньше.

Осадка глубоких фундаментов

По мере увеличения глубины фундамента осадка при прочих равных уменьшается. На графике зависимости осадки заглубленного фундамента от давления нет выраженного порога, при котором наступает разрушение грунта: осадка возрастает очень плавно.

usadba.guru

Первичная осадка | Теория осадки | GEO5

Первичная осадка

class=»h2″>

Конечная первичная осадка часто заменяется термином «усадка». Большинство методов расчета можно отнести к одной из двух групп: (линейная упругая деформация, нелинейная упругая деформация)

Линейная упругая деформация

Линейное отношение напряжение — натяжение выводится из закона Гука:

где:	ε	—	вызванная деформация слоя грунта
	Δσ_ef	—	вызванное изменение действительного напряжения в слое грунта
	E	—	модуль упругости Юнга в слое грунта
	ν	—	коэффициент Пуассона

Применение модуля упругости Юнга E заменяется только в случаях, когда напряженный грунт может растягиваться в горизонтальном направлении. Это, однако, допустимо только для небольших отдельных фундаментов. При приложении нагрузки на большую площадь, напряженный грунт не может, за исключением его краев, деформироваться в стороны и испытывает поэтому только вертикальное (одномерное) натяжение, относящееся к оодометрическому модулю E_oed, который больше модуля упругости E.

Осадка слоя грунта s определяется умножением деформации слоя грунта ε на его толщину (высоту) H_o:

где:	ε	—	деформация слоя грунта
	H_o	—	толщина слоя грунта

В случае слоистого подгрунта общая усадка определяется сложением усадок отдельных слоев:

где:	s	—	осадка слоистого подлежащего слоя
	ε_i	—	деформация i-ого слоя грунта
	H_oi	—	толщина i-ого слоя грунта

Нелинейная упругая деформация

Для большинства типов грунта отношение напряжение — натяжение имеет нелинейный характер и часто определяется влиянием нагрузки. Нелинейность нельзя не учитывать, особенно при расчете осадки мелкозернистого грунта (ил, глина). Очевидно, что решение, основанное на применении модуля упругости Юнга, не всегда приемлемо. Даже при использовании зависящего от напряжения одометрического модуля деформации, не возможно получить достоверную оценку поведения определенных переуплотненных типов грунта. нелинейная упругая деформация обычно моделируется при помощи коэффициента пористости и характеристик деформации, полученных при одномерной деформации образца грунта (например, постоянная сжатия, коэффициент сжатия и т.д.).

Расчет деформации усадки сжимающегося ненасыщенного слоя грунта с использованием коэффициента пористости e описывается на следующем элементе грунта, имеющем высоту H_o и ширину B = 1м:

Анализ осадки по фазовой диаграмме

Поскольку грунт является трехфазным материалом ( содержит твердые частицы, а также поры, наполненные водой и газом), твердые частицы (скелет, т.е. обломки породы и зёрна крупинки минералов) можно описать их объемом V_s (и принять его равным 1), а поры грунта можно описать при помощи коэффициента пористости e.

Элемент грунта подвергается на верхней поверхности вертикальной равномерной нагрузке q, что приводит к изменению напряжения внутри образца и вертикальной деформации ΔH, в результате чего уменьшаются поры V_p и, следовательно, коэффициента пористости (от исходного значения e_o до нового значения e). Вертикальная деформация ε образца грунта выражается отношением ΔH к высоте H_o исходного образца, и может быть представлена с помощью коэффициента пористости e:

где:	ε	—	вертикальное относительное сжатие
	ΔH	—	вертикальная деформация
	H_o	—	исходная высота элемента
	s	—	осадка
	e	—	коэффициент пористости
	Δe	—	изменение коэффициента пористости

Изменяя это уравнение, получаем формулу описывающую осадку образца с помощью коэффициента пористости:

где:	ε	—	вертикальное относительное сжатие
	H_o	—	исходная высота элемента
	s	—	осадка
	e	—	коэффициент пористости
	Δe	—	изменение коэффициента пористости

Влияние условий нагружения на осадку фундамента

Проектирование оснований и фундаментов

(Основы теории и примеры расчета)
В.А. Веселов /избранные главы/

§ 3. Условия работы грунтов в основании сооружений

Основания сооружений следует рассматривать как пространственные системы. Грунты в них от внешних нагрузок и нагрузки от собственной массы находятся в сложном напряженно деформируемом состоянии. Любая точка или небольшой элемент грунта подвергается всестороннему действию сил, в результате чего в грунте возникают напряжения и деформации. Рис. 1.5. Направление действия главных напряжений
а — в основании сооружений; б — в лабораторных образцах;
s₁ и s₃ — главные нормальные напряжения, где направление сдвига фиксированоДля массива грунта сооружение или отдельные фундаменты являются местной нагрузкой. Напряжения и деформации в основании зависят от размеров и формы подошвы фундаментов, интенсивности внешней нагрузки, положения рассматриваемой точки. Работа грунтов основания должна оцениваться применительно к пространственной, плоской деформации или к одномерной задаче. Грунты находятся в трехосном напряженном состоянии, но с различными значениями составляющих напряжений и величинами деформаций. В пространственной задаче деформации развиваются во всех направлениях, в плоской — в одной плоскости и в одномерной — только в вертикальном направлении.
Во избежание ошибок при проектировании оснований необходимо предварительно уточнить особенности и условия работы в нем грунтов и применительно к ним изучать и определять механические характеристики, используемые в расчетных формулах. Величины и направления главных нормальных напряжений зависят не только от размеров подошвы фундамента, величины и направления действия нагрузки, но и от положения элемента грунта в массиве. Поэтому, например, в ряде случаев образцы в приборах нужно ориентировать так, чтобы загружаемые плоскости совпадали с направлением главных напряжений (рис. 1.5). Особое значение это приобретает при определении прочностных характеристик в срезных приборах. Поверхность сдвига грунтов основания имеет сложное очертание (см. рис 1.2), и на различных ее участках направления нормальных и касательных напряжений будут разными.

§ 4. Влияние условий нагружения на осадку фундамента

Рассмотрим характерные графики зависимости осадки жесткого штампа от нагрузки при различных режимах нагружения.
Рис. 1.6. Графики зависимости осадки от давления на штамп
а — при непрерывном возрастании нагрузки; б — при перерыве и загруженни; в — осадка во времени при перерыве в загружении;
г — при непрерывном нагруженни — разгружении — нагружении;
1 — слабый грунт; 2 — плотный песок и твердая глина; 3 — пластичным глинистый грунт; 4 — песокПри непрерывном возрастании давления с постоянной скоростью (рис. 1.6, а) на графике нет четко выраженных значении предела пропорциональности p_проп между давлением (напряжением), осадкой (деформацией) и разрушающей нагрузкой (временным сопротивлением) p_разр. Предел пропорциональности p_проп принимается условно на границе, где график имеет небольшую кривизну и может быть заменен прямым участком, а p_разр — равной нагрузке, при которой происходит выпирание грунта из-под штампа или резкое увеличение осадки (более 10 см). В случае перерыва в приложении нагрузки осадка фундамента продолжается (на рис. 1.6, б — вертикальный отрезок aa₁)
В песчаных грунтах осадка затухает быстро, а в глинистых грунтах — медленно. При дальнейшем увеличении давления в некотором интервале (отрезок a₁b) осадка происходит медленнее, чем при непрерывном нагружении (отрезок ab).

При последовательном нагруженни — разгружении — нагружении фундамента кривые нагрузки и разгрузки не совпадают, причем вторичное нагружение вызывает приращение осадки dS (рис. 1.6,г). Полная осадка S складывается из упругой (восстанавливающейся) S_упр и остаточной S_ост.
Многократное нагружение — разгружение фундамента уменьшает полную осадку; остаточная осадка при этом уменьшается, а восстанавливающаяся стремится к полной упругой осадке.

Рис. 1.7. Графики зависимости осадки от размеров штампа при постоянных давлениях
1, 2, 3 — соответственно при давлении p₁, p₂, p₃На графике зависимости осадки от размеров штампа можно выделить три участка (рис. 1.7): первый для малых штампов площадью F ² — деформация происходит преимущественно за счет выпирания грунта из-под штампа; второй для штампов площадью F ~ 0,04-0,2 м² и третий для штампов площадью F > 0,2м² — деформации происходят в основном от уплотнения грунтов. Для штампов площадью до 10—15м², а иногда и более на третьем участке осадку можно считать пропорциональной площади фундамента. У глубоких фундаментов характер осадки зависит от условий и глубины их погружения. С увеличением глубины заложения осадка уменьшается; кривые зависимости S=f(р) становятся более пологими, на многих из них нет явно выраженных значений p_проп и p_разр.

Стабилизированная осадка основания плотин и осадка во времени

Под осадкой основания понимают вертикальное перемещение поверхности грунта от внешних сил, передаваемых через фундамент сооружения, или нагрузки, действующей непосредственно на грунт.

В земляных плотинах различают два вида осадки: осадка самого тела плотины, возникающая вследствие сжатия материала, образующего насыпь, и осадка основания, при которой тело плотины рассматривают как внешнюю нагрузку.

Если грунт в насыпь плотины укладывают с послойным уплотнением, осуществляемым в соответствии с компрессионной кривой (см. рис. 10), эксплуатационных осадок тела плотины не будет. В связи с перераспределением напряжений в грунте насыпи после укатки рекомендуется учитывать усадку тела плотины, давая запас по высоте в размере 1%.

Грунты в основании плотин искусственно не уплотняют, поэтому под действием внешней нагрузки неизбежно происходит осадка основания. Для сохранения проектных отметок частей плотины (гребня, берм, дренажей и др.) в соответствующих точках поперечного профиля плотины предусматривают повышение на величину осадки. Таким образом, земляная плотина должна иметь два контура — строительный и эксплуатационный (рис. 101), разность отметок которых в любом вертикальном сечении определяется как осадка.

Рис. 101. Контуры плотины:
1 — строительный; 2 — эксплуатационный; 3 — сжимаемая толща грунтов.

Величина осадки зависит от мощности сжимаемого основания. Теория распределения напряжений в грунте от внешней нагрузки показывает, что с глубиной напряжения постепенно уменьшаются по величине и на некотором расстоянии от поверхности приложенной нагрузки затухают, т. е. практически не оказывают влияния на осадку. Это дает основание ограничить толщу сжимаемых грунтов некоторой зоной, которую называют активной; в пределах этой зоны и рассматривают осадку.

Граница активной зоны, отсчитываемая от поверхности приложенной нагрузки, принимается на глубине, где величина уплотняющего давления равна 0,2 от природного (бытового) давления:

_Oz= 0,2р_б. (175)

Для определения границы этой зоны строят две эпюры напряжений — одну для 1/5 бытового давления, а другую для уплотняющего давления. Точка пересечения этих эпюр и определит границу активной зоны (рис. 102).

Рис. 102. Схема к определению границы активной зоны:
1— эпюра уплотняющего давления; 2 — эпюра бытового давления; 3 — граница активной зоны.

Совершенно очевидно, что если несжимаемые грунты будут расположены выше границы активной зоны, расчет осадок ведут для глубины, отвечающей этим грунтам. Скальные грунты являются практически несжимаемыми и поэтому служат естественной границей при расчете осадок плотин, конечно, если они расположены выше границы активной зоны.

Расчет осадок оснований в земляных плотинах может быть выполнен одним из трех методов:

1) методом Н. М. Герсеванова;

2) послойного суммирования;

3) эквивалентного слоя (по Н. А. Цитовичу).

Применение того или иного метода зависит от соответствия реальных условий проектируемой плотины той расчетной схеме и основным положениям, которые приняты при выводе формул.

Наиболее просто определяют конечные осадки основания по методу Н. М. Герсеванова, в котором принято допущение об однородности сжимаемой толщи, конечной мощности ее и невозможности бокового расширения грунта с предположением, что равномерно распределенная нагрузка, действующая на поверхности грунта, распространяется в стороны до бесконечности.

В такой схеме (рис. 103) глубины сжимаемого слоя до приложения

Рис. 103. Сжатие слоя грунта без возможного бокового расширения при сплошной нагрузке: 1 — внешняя нагрузка интенсивностью р; 2 — сжимаемая толща; 3 — несжимаемый грунт.

внешней нагрузки – h₁ а после ее приложения h₂. Разность этих значений дает абсолютную величину осадки, выраженную уравнением:

(176)

Так как любой объем грунта, выделенный вертикальными плоскостями, подвержен одинаковым силовым воздействиям, для рассмотрения может быть взят столбик с площадью F.
Объем такого столбика до приложения нагрузки равен , а объем скелета грунта, учитывая формулу (13), будет

(177)

После сжатия выделенного столбика до h₂коэффициент пористости изменится и будет , а объем скелета грунта останется без изменения и выразится зависимостью:

(178)

Приравнивая правые части уравнений (177) и (178) и решая их относительно h₂, получают

(179)

После подстановки полученного выражения в формулу (176),

(180)

где значения и берут с компрессионной кривой.
Другое выражение формулы (180), дающей конечные осадки сжимаемого основания, может быть получено, если вместо подставить выражение ар, что следует из формулы (21):

(181)

Формула конечной осадки может быть выражена и через модуль общей деформации грунта, если принять во внимание уравнение (30):

(182)

Таким образом, для подсчета осадки основания, сложенного из однородного грунта, с конечной глубиной и равномерно распределенной внешней нагрузкой интенсивностью р, без бокового расширения, может быть использована любая из трех формул (180, 181, 182), в зависимости от исходных параметров грунта.

Хотя в практике условия, положенные в основу вывода формулы, встречаются редко, однако опыты показывают, что стабилизированные осадки грунтов достаточно точно определяются по этим формулам, если выдержано условие , где b меньшая сторона площадки, загруженной равномерно распределенной нагрузкой. Такому условию отвечают расчеты земляных плотин на конечном, сравнительно неглубоком залегании несжимаемого слоя.

Метод послойного суммирования является развитием метода Н. М. Герсеванова. Существенное отличие его в том, что расчет осадки основания ведут по отдельным слоям. Это позволяет учитывать все разнообразие работы основания, включая разнохарактерность геологического строения, различные силовые воздействия на грунты, слагающие основания, воздействие грунтовых вод (напорных или безнапорных) и изменение их режима в период строительства и эксплуатации, а также местные особенности проектируемого сооружения.
Расчет осадки по методу послойного суммирования ведется по формуле:

где все значения относятся к рассматриваемому слою, а давление р берется среднее по слою. Толщину расчетных слоев назначают в зависимости от степени неоднородности основания, причем слои должны соответствовать характеру и мощности напластования грунтов основания, но не должны превышать одну десятую толщины активной зоны.

Метод эквивалентного слоя, разработанный Н. А. Цитовичем, учитывает возможность частичного бокового расширения грунта путем замены расчетной глубины сжимаемого основания на эквивалентный слой. Под последним понимается слой грунта такой мощности, при котором осадка сплошного, неограниченного по площади фундамента равна oсадке фундамента заданных размеров и формы, возведенного на массиве грунта, бесконечно простирающегося в стороны и вниз от ограничивающей плоскости.

Расчетной формулой для определения эквивалентного слоя служит

(184)

где А — постоянный для данного грунта коэффициент, зависящий от бокового расширения грунта и определяемый по формуле:

(185)

где — коэффициент поперечного расширения;
— коэффициент, зависящий от формы загруженной площадки и от жесткости фундамента;
b — ширина подошвы фундамента.
Для упрощения расчетов Н. А. Цитович дает табличное значение произведения (табл. 25), называя его

коэффициентом эквивалентного слоя при следующих обозначениях:
— коэффициент эквивалентного слоя для определения максимальной осадки под центром прямоугольной площади подошвы гибких фундаментов;
— коэффициент эквивалентного слоя для определения средней осадки жестких фундаментов;
— коэффициент эквивалентности слоя для определения осадки абсолютно жесткого фундамента. При расчете осадок оснований земляных плотин следует принимать коэффициент .

Расчет осадки основания по методу эквивалентного слоя ведется по формуле:

(186)

где h_s определяется по формуле (184) с использованием табличных значений .

В каких случаях нужно ликвидировать осадку фундамента дома

В течение 3-5 лет после постройки дома, фундамент сооружения может давать осадку. В случае если предельно допустимые нормы осадки превышены, конструктивные элементы здания начинают испытывать чрезмерную нагрузку, которая может привести к образованию повреждений. В подобной ситуации осадка уже считается просадкой и ее следует устранять.

Чрезмерная осадка фундамента здания может привести к возникновению аварийно опасных ситуаций. Признаком неприятностей обычно является разрушение или повреждение несущих конструкций дома – возникновение трещин в фундаменте, стенах, просадка плит пола, отхождение перегородок от пола или от потолка, перекос проемов и т.д.

Само по себе наличие трещин в стенах еще не говорит о том, что присутствует аварийная просадка фундамента, ведь повреждения могут касаться только финишного слоя декоративной отделки. Однако если затронуты несущие конструкции здания, необходимо провести полноценное обследование дома и его фундамента. Если выяснилось, что причиной повреждений является просадка фундамента, то устранять трещины и проводить внутренний ремонт имеет смысл только после стабилизации состояния фундамента.

Традиционный способ усиления фундамента

Классически задачу устранения осадки фундамента решали путем усиления фундамента. Вообще термин «усиление фундамента» может применяться на разных этапах возведения дома.

Когда строительство только начинается, производится просчет осадки фундамента под воздействием нагрузки на грунт. Если при просчете выясняется, что выбранная ширина фундамента недостаточна и дом оказывает нагрузку на грунт большую, чем тот способен выдержать, фундамент усиливают. То есть производят пересчет проекта при увеличенной ширине фундамента или при другом типе его конструкции.

Однако осадка фундамента может превысить допустимые нормы и на реальном объекте. И в этом случае тоже можно усилить фундамент. Традиционно это делали путем проведения серьезных земляных и бетонных работ. Нужно постепенно откопать фундамент по периметру всего здания и провести усиление отдельных участков конструкции. При классическом подходе одновременно усиливать сразу весь фундамент нельзя, и работы делают поэтапно. Учитывая немалую длительность застывания бетона (28 дней), становится понятным, насколько это сложный и трудоемкий процесс.

Усиление грунта геополимерами

Инновационные технологии геополимерного инъектирования URETEK позволяют произвести усиление фундамента другим путем. Дело в том, что фундамент не является отдельной конструкцией, которая передает нагрузку на грунт, а существует в рамках системы грунт-фундамент.

Поэтому задачу усиления фундамента можно решить не только путем увеличения ширины фундамента, но и за счет изменения характеристик грунта основания здания. Если увеличить несущую способность грунта, то система грунт-фундамент начнет работать нормально, а конструкция и состояние фундамента при этом останутся неизменными. Таким образом, выполнив процедуру усиления грунта, можно сказать, что произошло «усиление фундамента».

Как производится геополимерное инъектирование

Чтобы остановить и ликвидировать чрезмерную осадку фундамента путем усиления грунта, под подошву фундамента инъектируют геополимерные смолы URETEK. Проводить крупные земляные и бетонные работы при этом не нужно. А весь цикл восстановления конструктивных характеристик здания заканчивается в течение двух-трех дней.

Инъектирование выполняют через специально пробуренные скважины , в которые вставляют трубки диаметром 12 мм. В отдельных случаях возможно использование сразу двух или трех трубок в одной скважине. Трубки при этом погружают в грунт на разную глубину. Инъектирование выполняется с помощью компактных мобильных установок, без задействования большой строительной техники.

осадок | Национальное географическое общество

Осадок — это твердый материал, который перемещается и откладывается в новом месте. Осадок может состоять из горных пород и минералов, а также останков растений и животных. Он может быть размером с песчинку или большим, как валун.

Осадки перемещаются из одного места в другое в процессе эрозии. Эрозия — это удаление и перенос камня или почвы. Эрозия может перемещать отложения через воду, лед или ветер.

Вода может смывать отложения, такие как гравий или галька, с ручья в реку и, в конечном итоге, в дельту этой реки.Дельты, берега рек и дно водопадов — обычные места скопления наносов.

Ледники могут замораживать отложения, а затем откладывать их в другом месте, когда лед прорезает ландшафт или тает. Осадки, создаваемые и откладываемые ледниками, называются мореной.

Ветер может перемещать грязь по равнине во время пыльных или песчаных бурь. Песчаные дюны состоят из каменистых отложений, изношенных ветром и столкновениями с другими частицами песка.

Осадки важны, потому что они часто обогащают почву питательными веществами.Районы, богатые наносами, часто также богаты биоразнообразием. Осадочная почва обычно лучше подходит для земледелия. Дельты и берега рек, где выпадает много наносов, часто являются наиболее плодородными сельскохозяйственными угодьями в регионе.

На протяжении тысячелетий река Нил ежегодно разливалась и приносила 4 миллиона метрических тонн (4,4 миллиона коротких тонн) наносов, богатых питательными веществами. Берега Нила по-прежнему являются богатейшими сельскохозяйственными угодьями Египта.

Осадочные породы

В течение миллионов лет слои отложений могут накапливаться и затвердевать в осадочные породы.Некоторые из многих форм осадочных пород включают песчаник, каменную соль и уголь.

Песчаник образуется по мере затвердевания песка. На протяжении веков песчаник смешивали с липким цементом для образования бетона. Бетон — важный строительный материал, используемый для строительства многих зданий и дорог.

Каменная соль, также известная как галит, образуется при испарении океанов. Океаны состоят из соленой воды. Когда вода попадает в атмосферу в виде пара, она оставляет после себя соль. Солончаки Бонневиль, США.Южный штат Юта — это плоские пустынные районы, покрытые слоем отложений каменной соли. Озеро Бонневиль, древнее море, когда-то покрывавшее эту местность, давно испарилось.

Уголь — это осадок, состоящий из затвердевших растительных остатков. Уголь, присутствующий на всех континентах, кроме Антарктиды, находится на месте бывших болот и водно-болотных угодий.

Определение отложений по Merriam-Webster

сед · я · мент | \ ˈSe-də-mənt \

1 : вещество, оседающее на дно жидкости.

2 : материал, отложенный водой, ветром или ледниками

сед · я · мент | \ ˈSe-də-ˌment \

осажденный; осаждение; отложения

Осадки и взвешенные отложения

• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы о поверхностных водах • Темы о свойствах воды • Темы о качестве воды •

Осадки и взвеси

Насыщенная отложениями вода из притока, где, вероятно, идет разработка, впадает в более чистую реку Чаттахучи около Атланты, штат Джорджия.Если не принять профилактических мер на строительных площадках, где сток попадает в ближайший ручей или ручей, могут произойти подобные результаты. Большое количество взвешенных наносов может нанести ущерб качеству воды не только притока, но и принимающей реки.

Штормы, конечно, доставляют большое количество воды в реку , но знаете ли вы, что они также приносят с собой много эродированной почвы и мусора с окружающего ландшафта? Камни размером с крошечные частицы глины и более крупные, перемещаемые водой, называются осадками.Быстро движущаяся вода может собирать, приостанавливать и перемещать более крупные частицы легче, чем медленно движущаяся вода. Вот почему реки выглядят более мутными во время штормов — они несут НАМНОГО больше наносов, чем в период низкого стока. Фактически, во время шторма переносится так много наносов, что более половины всех отложений, перемещаемых в течение года, может быть перенесено в течение одного периода шторма.

Если вы наберете немного мутной речной воды в стакан, вы увидите взвешенный осадок в воде.Если вы оставите стакан на некоторое время в тихом месте, осадок начнет оседать на дно стакана. То же самое происходит в реках в местах, где вода движется не так быстро — большая часть взвешенных наносов падает на русло ручья, превращаясь в донные отложения (да, ил). Осадок может накапливаться на дне или снова подниматься и снова взвешиваться стремительной водой, чтобы двигаться дальше вниз по течению.

Так при чем здесь люди? С другой стороны, отложения, отложенные на берегах и поймах реки, часто богаты полезными ископаемыми и служат прекрасными сельскохозяйственными угодьями.Плодородные поймы Нила в Египте и реки Миссисипи в Соединенных Штатах имеют разливные реки, благодаря которым они обладают прекрасными почвами. С другой стороны, когда реки разливаются, они оставляют после себя множество тонн мокрой, липкой, тяжелой и вонючей грязи — а это не то, чего вы бы хотели в своем подвале.

Осадки в реках также могут сократить срок службы плотин и водохранилищ . Когда река перекрывается дамбой и создается водохранилище, отложения, которые раньше текли вместе с относительно быстро движущейся речной водой, вместо этого откладываются в резервуаре.Это происходит потому, что речная вода, протекающая через резервуар, движется слишком медленно, чтобы удерживать осадок во взвешенном состоянии — осадок оседает на дно резервуара. Резервуары медленно наполняются отложениями и грязью, что в конечном итоге делает их непригодными для использования по назначению.

Сбор взвеси

Здесь гидрограф Геологической службы США (USGS) собирает образец воды из взвешенных наносов из реки Литтл Колорадо, в километре вверх по течению от реки Литл Колорадо, Гранд-Каньон, Аризона, США.Очень коричневая вода здесь указывает на присутствие большого количества мелких частиц грязи, а мутность этой воды очень высока.

Кредит: Майк Нолан, USGS

Геологическая служба США (USGS) проводит довольно много работы по всей стране, измеряя, сколько наносов переносится ручьями. Для этого необходимо измерить как количество воды, протекающей мимо участка (ручей или поток), так и количество отложений в этой воде (концентрация отложений).И сток реки, и концентрация наносов постоянно меняются.

Поток измеряется путем измерения расхода . Взвешенный осадок, который перемещается в самой воде, измеряется путем сбора бутылок с водой и отправки их в лабораторию для определения концентрации. Поскольку количество наносов, которые река может переносить, со временем меняется, гидрологи проводят измерения и проводят пробы по мере того, как сток реки поднимается и опускается во время шторма. Как только мы узнаем, сколько воды течет и сколько наносов в воде при различных условиях потока, мы можем вычислить тоннаж наносов, которые проходят мимо места измерения в течение дня, во время шторма и даже в течение всего года.

Хотите узнать больше об отложениях и взвешенных осадках? Следуйте за мной на сайт загрязнителей, связанных с отложениями!

Почему реки мира теряют наносы и почему это имеет значение

В сентябре 2011 года, после 20 лет планирования, рабочие начали демонтаж плотин Эльва и Глинес на реке Эльва в северо-западном штате Вашингтон.В то время это был крупнейший проект по удалению плотины в истории США, и потребовалось почти три года, чтобы оба барьера были демонтированы и река снова начала течь свободно.

Прочтите эту статью на ESPAÑOL или PORTUGUES.

За свою почти столетнюю жизнь две плотины собрали за собой более 24 миллионов кубических ярдов наносов, которых достаточно, чтобы восемь раз заполнить футбольный стадион Сиэтл Сихокс. А после их удаления Эльва забрала захваченные отложения и распространила их вниз по течению, в результате чего речная экосистема была восстановлена и преобразована.Массивные количества ила, песка и гравия были перенесены на побережье, воскресив экосистему водно-болотных угодий, давно лишенную наносов.

«Мы стали свидетелями большого расширения прибрежных форм рельефа», — говорит Джонатан Уоррик, геолог-исследователь Геологической службы США, изучающий последствия сноса плотины. «Пляж находится в 500 футах от того места, где он был раньше, а за пляжем появился новый комплекс водно-болотных угодий».

Ученые теперь начинают в полной мере осознавать животворный эффект наносов, который некоторые исследователи, а также люди, живущие вдоль водных путей, когда-то рассматривали как злобную силу, заглушающую жизнь рек, ручьев и водно-болотных угодий.Теперь, когда глобальное потепление неуклонно тает ледники и полярные ледяные щиты, ускоряя темпы подъема уровня моря, ученые говорят, что острая нехватка переносимых реками наносов — большая часть которых находится в ловушке плотин — будет все больше ощущаться на побережьях мира.

«Десять или двадцать лет назад большинство ученых, занимающихся водно-болотными угодьями, в большинстве мест считали отложения отрицательными», — говорит Ричард Амброуз, морской эколог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе. «Слишком много наносов попадет внутрь и похоронит болото.Теперь люди понимают, что отложения — это ресурс, и они нужны нам, чтобы не отставать от повышения уровня моря ».

Удаление плотин становится все более распространенным явлением, особенно в Европе, где за последние годы были удалены сотни плотин.

Миллиарды кубических ярдов естественных наносов, переносимых реками, оказались в ловушке 57 000 крупных и бесчисленных плотин мира. Это материал, который в противном случае был бы унесен речными течениями вниз по течению и к побережью, где он помог бы создать болота и другие водно-болотные угодья, чтобы действовать как буфер против повышения уровня моря.Теперь эксперты ищут способы высвободить этот захваченный осадок и снова сделать доступным для рек и устьев рек, чтобы уменьшить потерю водно-болотных угодий.

«Осадки позволяют прибрежной среде обитания расти, адаптироваться и сохраняться при изменении уровня моря», — говорит Робин Гроссинджер, старший научный сотрудник Института эстуария Сан-Франциско, который работает с агентствами и природоохранными группами над увеличением площади водно-болотных угодий в Залив Сан-Франциско от 50 000 до 100 000 акров.«Это почти как еда — питательные вещества, минералы и витамины — этим системам необходимо расти и адаптироваться, и мы их лишаем».

Ученые на протяжении десятилетий осознавали влияние инженерных и противопаводковых проектов на крупнейшую реку США, Миссисипи. До того, как Инженерный корпус армии США начал радикально изменять естественный ритм сезонных наводнений в Миссисипи, река была настолько богата переносимыми наносами, что использовалась для образования своей массивной дельты, что ее называли «земледельческой машиной».”

Но сложная сеть дамб, шлюзов и дренажных каналов создала ситуацию, в которой большая часть отложений Миссисипи больше не может течь по прибрежным болотам и водно-болотным угодьям Луизианы. Из-за отсутствия у реки возможности землеустройства южная Луизиана с 1930-х годов потеряла 2 000 квадратных миль земли и 20 процентов своих водно-болотных угодий. В настоящее время официальные лица планируют реализовать проекты отвода наносов, имитирующие цикл естественных наводнений, чтобы отложения и пресная вода могли восстанавливать и поддерживать прибрежные водно-болотные угодья Луизианы.

Проект создания болот возле водно-болотных угодий в округе Плакеминес, штат Луизиана. МАРИО ТАМА / GETTY IMAGES

Подобное понимание роли, которую плотины играют в лишении рек и водно-болотных угодий столь необходимых потоков наносов, теперь выдвигается на передний план экологических исследований и речного строительства.Необходимость восстановления стока наносов в прибрежную среду стала более острой в последние десятилетия, поскольку развитие, сельское хозяйство, аквакультура и другая деятельность человека уничтожили или серьезно повредили около двух третей водно-болотных угодий мира. Около 90 процентов водно-болотных угодий в заливе Сан-Франциско исчезли, а 75 процентов водно-болотных угодий в южной Калифорнии исчезли. Некоторые проекты восстановления сейчас находятся в стадии реализации, но срочно необходимы отложения — и экономически эффективный способ их доставки.

Водно-болотные угодья, включая болота, заросли морской травы, лиманы и мангровые заросли, представляют собой удивительно богатые и продуктивные экосистемы, обеспечивающие среду обитания и питомники для рыб, птиц и других диких животных. По данным Агентства по охране окружающей среды США, треть находящихся под угрозой исчезновения видов в Соединенных Штатах живет исключительно на водно-болотных угодьях, а половина из них проводит часть своей жизни в водно-болотных угодьях. Кроме того, в почвах водно-болотных угодий содержится один из самых высоких уровней накопленного углерода в любой экосистеме.Исследования также показывают, что отложения, скопившиеся за плотинами мира, являются важным источником метана, парникового газа, который гораздо более мощен, чем CO2, который просачивается из органических материалов в атмосферу.

Исследователи во всем мире сейчас ищут решения для транспортировки большего количества отложений, захваченных плотиной, вниз по течению рек. Удаление плотин становится все более распространенным явлением. На большей части территории Европы, особенно в Испании, Великобритании и Швеции, за последние годы были снесены сотни небольших плотин и несколько крупных.

Однако есть способы восстановить сток наносов, не требующие снятия плотины. Иногда отложения просто выкапывают и перемещают или направляют вокруг плотины в трубы или шлюзы. Берегоукрепляющие конструкции могут быть удалены на тех участках реки, где необходимы отложения, чтобы больше наносов могло попасть в реку и стечь вниз по течению.

«Это непростой вопрос», — говорит Уоррик. «Вероятно, существует уникальный лучший ответ для каждой реки, в зависимости от типа реки, количества наносов, времени движения наносов, природных циклов и того, что делает плотина.Каждая плотина работает по-своему. Некоторые из них используются для борьбы с наводнениями, некоторые для производства электроэнергии, некоторые для распределения воды. На все это нет одного ответа ».

По словам одного из планировщиков, вместо того, чтобы рассматривать отложения как отходы, люди должны подумать о том, «как можно использовать этот драгоценный ресурс».

В настоящее время предпринимаются многочисленные другие усилия, чтобы помочь сделать доступными отложения для водно-болотных угодий. Например, заболоченные солончаки в заливе Ямайка пополнились отложениями в результате дноуглубительных работ в гавани Нью-Йорк-Нью-Джерси.

Частично ответ, говорит Бретт Миллиган, доцент ландшафтной архитектуры Калифорнийского университета в Дэвисе, заключается в изменении нашего представления об отложениях. С этой целью он и его коллеги сформировали Dredge Research Collaborative и создали DredgeFest, серию конференций по всей стране, в которых принимают участие ученые, правительственные чиновники, защитники природы и общественность, чтобы повысить осведомленность о важной роли отложений в экосистемах. «Это то, о чем люди не видят и не думают», — говорит он.«DredgeFest — это способ повысить осведомленность и найти решения».

Вместо того, чтобы рассматривать отложения как отходы, Миллиган хотел бы, чтобы люди больше думали о «отстойнике» — сродни водоразделу — «и о том, как можно использовать этот драгоценный ресурс», — говорит он.

Эмброуз работает над пятилетним проектом по восстановлению водно-болотных угодий возле гавани Сил-Бич в южной Калифорнии с помощью экспериментальной техники, называемой «нанесение тонкослойных отложений». В течение первого года подрядчики распыляли осадок с помощью пожарного шланга через 8 участков.5 акров болота под угрозой затопления. В течение следующих четырех лет исследователи увидят, насколько хорошо восстановится растительность благодаря наносам.

«С некоторыми болотами вы сможете дать им этот импульс, и их естественные процессы помогут им достаточно, чтобы они могли не отставать в течение долгого-долгого времени», — говорит Амброуз.

Порталы на плотине Сяоланди на реке Хуанхэ в Китае позволяют отводить наносы вниз по течению.STR / AFP / GETTYIMAGES

Во всем мире ведутся поиски способов восстановления наносов.

В Нидерландах инженеры используют нечто, называемое «песочной машиной» — массивный искусственно созданный полуостров, построенный из песка, — который позволяет волнам, ветру и приливам более естественным образом создавать пляжи вдоль побережья, отчасти для защиты моря от захвата водно-болотных угодий.

Плотина Сяоланди на реке Хуанхэ в Китае — настолько высока по наносам, что она несет в три раза больше песка, ила и других материалов, когда-то переносимых по Миссисипи, — имеет специально построенные порталы, которые позволяют наносить осадок вниз по течению от плотины, чтобы предотвратить наводнение. и увеличить емкость резервуара.В течение двух недель каждый год огромное количество чистой воды и воды с отложениями смывается под плотиной, чтобы она могла стекать по реке

В районе залива Сан-Франциско один эксперимент с выемкой грунта позволит задействовать природные силы. «Мы хотим увидеть, есть ли способы, которыми отложения, извлеченные из судоходного канала, могут быть стратегически размещены в частях устья, где они могут быть перемещены приливом в нужное место, где они могут стать грязевыми отмелями, пляжами и болотами, — говорит Гроссинджер.

Однако в долгосрочной перспективе проекты по восполнению наносов могут сделать не так много. По прогнозам, в этом столетии уровень моря повысится на 3–6 футов, а возможно, и больше. При таком сценарии обширные территории водно-болотных угодий и береговых линий, вероятно, будут затоплены, независимо от усилий по восстановлению отложений в этих экосистемах.

«Когда мы говорим о 2100 или 2150 году, вполне возможно, что к тому времени ни одно болото не сможет справиться с естественными отложениями», — говорит Амброуз.«Вероятно, исчезнет много водно-болотных угодий».

Что такое отложения и почему они загрязняют ливневые воды?

Осадки состоят из частиц почвы, которые были отделены от земли в результате процесса, называемого эрозией. В Пенсильвании вода является основной причиной эрозии, а отложения часто смываются дождевой водой и переносятся ливневыми стоками. Размер отложений может варьироваться от мелкого гравия размером с горошину до крошечных частиц почвы диаметром менее 2 миллиметров, и он присутствует как в естественной почве, так и в некоторых материалах, используемых для строительства грунтовых дорог, проездов и просек.Следовательно, источником отложений может быть голая почва со строительных площадок или сельскохозяйственных полей, грязные и гравийные дороги в плохом состоянии или разрушающиеся берега ручьев. Любая почва, не защищенная от дождя или стока, может быть уязвима для эрозии и стать источником загрязнения наносами.

Капли дождя, падающие с неба, обладают достаточной силой, чтобы вытеснять частицы почвы из непокрытой почвы. Дождь, который не поглощается землей, становится ливневым стоком и стекает вниз по склону, набирая обороты и собирая незащищенные отложения, пока не достигнет водного пути, такого как ручей, река, озеро или пруд.Первоначально мелкий поток воды по суше распространяется в процессе, называемом пластовым потоком. Но по мере того, как ливневые воды продолжают течь вниз, они могут концентрироваться и образовывать небольшие каналы, называемые ручьями, или более крупные каналы, называемые оврагами, которые усиливают силу ливневого стока, который отделяет и переносит дополнительные отложения. В конце концов, эта нагруженная отложениями ливневая вода достигнет наших водотоков, сделав загрязненные поверхностные воды мутно-коричневыми.

Загрязнение отложениями может также происходить в пределах самого русла ручья.Во время ливней и таяния снегов берега ручьев и рек заполняются большим количеством воды, чем обычный базовый поток. Исторически сложилось так, что при повышении уровня воды вода уходила в пойму, где рассеивалась энергия, а вода поглощалась землей. Однако из-за развития в городских и сельских районах появляются более жесткие, непроницаемые, искусственные сооружения, такие как дороги и крыши, и ручьи в обоих ландшафтах теперь пропускают больше ливневых вод по сравнению с естественными. Кроме того, многие русла речных водотоков были физически изменены — например, облицованы бетоном, покрыты водопропускными трубами или выпрямлены через канаву — для их сдерживания.Сочетание увеличенного стока с концентрацией потоков в измененных каналах приводит к тому, что потоки становятся глубже и перемещаются быстрее, чем это было раньше. Эта глубокая, быстро текущая вода обладает большой эрозионной силой и удаляет русло ручья и береговые отложения в процессе, называемом русловой эрозией или эрозией русла. По мере удаления материала дна и берегов отложения смываются вниз по течению, а высота русла потока понижается, образуя вертикальные берега, которые еще больше сужают поток воды и продолжают усиливать эрозию и осаждение с течением времени.

Попадая в наши водные пути, отложения могут ухудшить качество воды во многих отношениях. Мелкие частицы отложений могут оставаться взвешенными в толще воды или оседать на русле реки. Взвешенные отложения увеличивают мутность воды, из-за чего вода становится мутной, препятствует солнечному свету и ограничивает фотосинтез водных растений, снижает биологически доступный кислород и повышает температуру воды. Повышенная мутность также может затруднить поглощение кислорода жабрами рыб и затруднить добычу корма для зрительных хищников, таких как ручьевая форель или большеротый окунь.Кроме того, стоимость обработки источника питьевой воды с высоким уровнем отложений выше, чем стоимость обработки более чистой и чистой воды.

Осадки также могут покрывать русло ручья в процессе, называемом осаждением. Со временем этот процесс накопления грязи на дне ручья может уменьшить жизнеспособную среду обитания для водных насекомых, рыб, амфибий и других диких животных, забивая пространства между более крупным гравием, булыжником и валунами. В целом, популяция более чувствительных видов будет сокращена, что приведет к менее разнообразному водному сообществу.

Осадки представляют больший риск для качества воды, чем только частицы почвы, потому что они часто содержат другие загрязнители, такие как питательные вещества, тяжелые металлы, органические химические вещества, бактерии и другие патогены. Эти загрязнители происходят из таких источников, как сельское хозяйство, промышленные отходы, горные породы и городские загрязнители, и могут иметь краткосрочные и долгосрочные последствия. Некоторые из них растворяются в воде и быстро смываются вниз по течению, в то время как другие могут оставаться на дне русла реки в течение многих лет.

Если у вас есть дополнительные вопросы о ливневых водах или вы просто хотите узнать больше, вы можете найти полную серию видео и статей в серии статей Penn State Extension Stormwater Basics.

Осадок | NIWA

При эрозии почвы отложения смываются в водные пути.

Осадки в ручье являются естественными, но если уровень наносов становится слишком высоким, они могут нарушить экосистемы и убить махинга кай. Избыточные отложения могут нанести ущерб, блокируя свет, который позволяет водорослям (важному источнику пищи) расти, нанося вред жабрам рыб, заполняя важные места обитания и не позволяя рыбе видеть достаточно хорошо, чтобы двигаться или кормиться.

Осадки — это естественная часть ручья, озера или реки, и тип и количество, обнаруживаемое в ручьях, зависят от геологии окружающей местности. Естественные процессы, которые увеличивают отложения в водных путях, включают размыв русла и берегов реки в русле реки и эрозию наносов с окружающего водосбора из-за естественных оползней и любых обнаженных почв. Осадки могут попадать в ручьи вдоль участка или вверх по течению через мириады более мелких взаимосвязанных потоков, которые образуют речную сеть в пределах водосбора.

Хотя движение наносов является естественной частью функционирующей пресноводной экосистемы, деятельность человека вокруг водного пути (например, строительство плотин или дорог или изменение землепользования с естественного леса на пастбище) может значительно увеличить количество наносов, попадающих в систему. Это может существенно повлиять на качество воды, а также на растения и животных, которые в ней обитают. Попадание наносов в реки и ручьи выше нормального уровня является серьезной проблемой.

Осадки в водных путях перемещаются вниз по течению во взвешенном состоянии при высокой или турбулентной скорости воды.Когда скорость уменьшается, особенно в бассейнах и глубоких участках ручья / реки, осадки в конечном итоге оседают и могут быть замечены как отложения мелкозернистого материала или по образованию песчаных отмелей на реке или русле ручья.

Отложения во взвешенном состоянии могут оказывать значительное влияние на качество воды в водном пути, поскольку отложения снижают прозрачность воды, что снижает видимость. Прозрачность воды обычно измеряется как мутность. Мутная вода препятствует росту водных растений и водорослей (поскольку растениям нужен свет для фотосинтеза) и снижает способность рыб находить пищу или обнаруживать хищников и добычу, тем самым увеличивая стресс.Осадки могут задушить речных беспозвоночных, которые являются важным источником пищи для рыб.

Чрезмерные отложения наносов на русле реки / ручья могут значительно изменить и разрушить среду обитания. Некоторые животные зависят от каменистого дна ручьев, в то время как другие живут в глубоких песчаных бассейнах или вокруг древесных обломков. Отложения заполняют промежутки между камнями, в которых живут беспозвоночные, и в крайних случаях могут захоронить древесный мусор, каменистые субстраты (гравий и булыжник) и корневые маты, а также заполнить бассейны и каналы.Это сокращает количество местообитаний беспозвоночных, укрытия и нерестилищ (место откладки яиц) для рыб. Увеличение количества наносов, оседающих на русле реки / ручья, также может со временем значительно изменить поток и глубину рек или ручьев и заполнить озера и устья. Естественные процессы очистки — когда вода протекает через гравийный слой ручья и взаимодействует с микробами, живущими на каменных поверхностях, удаляя питательные вещества и некоторые загрязнители — также могут быть прерваны из-за чрезмерных отложений.

Перенос и осаждение осадка — системы измерения окружающей среды

Что такое отложения?

Осадок — это совокупность органических и неорганических материалов, которые могут уноситься водой, ветром или льдом. ³. Хотя этот термин часто используется для обозначения минеральных веществ почвенного происхождения (например, глины, ила и песка), разлагающиеся органические вещества и неорганический биогенный материал также считаются отложениями ¹. Большая часть минеральных отложений возникает в результате эрозии и выветривания, в то время как органические осадки обычно представляют собой детрит и разлагающийся материал, такой как водоросли ⁴.

Эти твердые частицы, как правило, небольшие, глина определяется как частицы диаметром менее 0,00195 мм, а крупнозернистый песок — только до 1,5 мм в диаметре. ⁵. Однако во время наводнения или другого события с большим потоком даже большие породы могут быть классифицированы как отложения, поскольку они уносятся вниз по течению ⁶. Осадки являются естественным элементом во многих водоемах, хотя на них могут влиять антропогенные факторы ⁸.

Подвесной или прикроватный?

В водной среде отложения могут быть взвешенными (плавающими в толще воды) или слоистыми (оседающими на дне водоема).Когда отслеживаются как плавающие, так и осевшие частицы, они обозначаются как SABS: взвешенные и слоистые отложения ⁴.

Взвешенный осадок против взвешенных твердых частиц

Мелкий осадок, переносимый потоком воды, можно найти практически в любом водоеме. Когда отложения плавают в толще воды, они считаются взвешенными. В этом приложении термины «взвешенные отложения» и «взвешенные твердые частицы» почти взаимозаменяемы. Основное различие между ними заключается в методе измерения ².

Несмотря на схожесть значений, данные, полученные с помощью различных методов измерения, не являются ни взаимозаменяемыми, ни сопоставимыми. ². Концентрация взвешенного осадка (SSC) выражается в мг / л при фильтрации и сушке всей пробы воды. Общее количество взвешенных твердых веществ (TSS), которое также измеряется в мг / л, получают путем подвыборки. Хотя измерение TSS приемлемо для гомогенизированных или хорошо перемешанных образцов с очень мелким осадком, часто исключаются более крупные взвешенные частицы, такие как песок ².Это означает, что измерение SSC имеет тенденцию быть выше и более репрезентативным для водного объекта в целом, часто измеряя в пределах 5% от истинной концентрации частиц ⁷. Из-за несопоставимости между измерениями взвешенных отложений и измерениями общего содержания взвешенных твердых частиц, Геологическая служба США рекомендует анализ SSC вместо TSS при отборе проб из поверхностных вод ².

Что такое транспорт осадка?

Перенос отложений — это перемещение органических и неорганических частиц водой ¹⁰.Как правило, чем больше поток, тем больше осадка будет вынесено. Поток воды может быть достаточно сильным, чтобы удерживать частицы в толще воды, когда они движутся вниз по течению, или просто выталкивать их по дну водного пути ¹¹. Переносимые отложения могут включать минеральные вещества, химические вещества и загрязнители, а также органические вещества.

Другое название переноса наносов — это отложения. Общая загрузка включает все частицы, движущиеся как подстилка, подвешенная загрузка и стирка ¹¹.

Осадок может переноситься потоком воды вниз по потоку. (Фото предоставлено NASA Visible Earth, через USGS)

Постельное белье

Частицы нагруженного слоя перемещаются с потоком воды, скользя или подпрыгивая по дну.

Постельный слой — это часть транспорта наносов, которая катится, скользит или подпрыгивает по дну водного пути ¹². Этот осадок на самом деле не является взвешенным, поскольку он поддерживает периодический контакт с руслом реки, и движение не является ни равномерным, ни непрерывным ¹¹. Постельные нагрузки возникают, когда сила потока воды достаточно велика, чтобы преодолеть вес и сцепление осадка ¹².В то время как частицы толкаются, они обычно не движутся так быстро, как вода вокруг них, так как скорость потока недостаточна, чтобы полностью приостановить их ¹¹. Перенос постельного белья может происходить во время малых потоков (более мелкие частицы) или высоких потоков (для более крупных частиц). Примерно 5-20% всего транспорта наносов составляет ¹⁰. В ситуациях, когда скорость потока достаточно велика, некоторые из более мелких частиц наносного слоя могут вытолкнуться вверх в толщу воды и стать взвешенными.

Подвешенный груз

Если поток воды достаточно силен, чтобы улавливать частицы осадка, они станут частью подвешенного груза.

Несмотря на то, что часто бывает перекрытие, подвешенный груз и взвешенные отложения — это не одно и то же. Взвешенный осадок — это любые частицы, обнаруженные в толще воды, независимо от того, течет вода или нет. Подвешенная нагрузка, с другой стороны, представляет собой количество отложений, переносимых ниже по потоку в толще воды потоком воды ¹¹. Подвешенные грузы требуют движущейся воды, поскольку поток воды создает небольшие восходящие потоки (турбулентность), которые удерживают частицы над слоем ¹³.Размер частиц, которые могут нести висящий груз, зависит от расхода ¹¹. Более крупные частицы с большей вероятностью упадут через восходящие потоки на дно, если скорость потока не увеличится, увеличивая турбулентность в русле реки. Кроме того, взвешенные отложения не обязательно останутся взвешенными, если скорость потока замедлится.

Загрузка для стирки

Загрузка для стирки — это часть осадка, которая остается взвешенной даже при отсутствии потока воды.

Загрузка для стирки является подмножеством подвешенной загрузки ¹³.Эта нагрузка состоит из мельчайших взвешенных отложений (обычно диаметром менее 0,00195 мм). Белье для стирки отличается от подвешенного белья, потому что оно не оседает на дно водного пути в период низкого или нулевого потока ¹¹. Вместо этого эти частицы остаются в постоянной суспензии, поскольку они достаточно малы, чтобы отскакивать от молекул воды и оставаться на плаву ¹¹. Однако во время периодов потока стирка и подвешенная загрузка неотличимы.

Мутность в озерах и медленно движущихся реках обычно возникает из-за стирки ⁸.При увеличении скорости потока (увеличивая взвешенную нагрузку и общий перенос наносов) мутность также увеличивается. Хотя мутность не может использоваться для оценки переноса наносов, она может приблизительно соответствовать концентрации взвешенных отложений в конкретном месте ¹⁴.

Что такое отложения осадка?

При изменении скорости потока некоторое количество наносов может оседать из воды, образуя точечные бары, канальные бары и пляжи.

Осадки необходимы для развития водных экосистем за счет пополнения запасов питательных веществ и создания бентосной среды обитания и нерестилищ ¹⁰.Эти преимущества возникают из-за осаждения отложений — когда взвешенные частицы оседают на дно водоема. Это осаждение часто происходит, когда поток воды замедляется или останавливается, и тяжелые частицы больше не могут поддерживаться турбулентностью слоя. Отложения наносов могут быть найдены где угодно в водной системе, от высокогорных ручьев до рек, озер, дельт и пойм. Однако следует отметить, что, хотя отложения важны для роста водной среды обитания, они могут вызвать экологические проблемы, если скорость осаждения будет слишком высокой или слишком низкой.

Оседающие твердые частицы

Взвешенные частицы, которые падают на дно водоема, называются осаждаемыми твердыми частицами ¹⁰. Так как они находятся в руслах рек и русел рек, эти осевшие твердые частицы также известны как слоистые отложения ⁸. Размер осаждаемых твердых частиц будет варьироваться в зависимости от водной системы — в областях с высоким расходом в первую очередь осаждается более крупный осадок размером с гравий. Более мелкие частицы, включая ил и глину, могут уноситься в устье или дельту ¹⁷.

В морской среде оседают почти все взвешенные отложения. Это связано с наличием в воде солевых ионов. Ионы соли связываются с взвешенными частицами, побуждая их объединяться с другими частицами в воде ¹⁵. По мере увеличения общего веса осадок начинает опускаться на морское дно. Вот почему океаны и другие морские экосистемы, как правило, имеют более низкие уровни мутности (большую прозрачность воды), чем пресноводная среда ¹⁵.

Хотя эстуарии и другие приливно-отливные районы могут считаться морскими, они не обязательно более чистые, чем пресноводные.Эстуарии являются местом сбора взвешенных наносов, спускаемых по реке. Кроме того, в приливной зоне постоянное движение воды заставляет донные отложения постоянно ресуспендироваться, предотвращая высокую прозрачность воды во время приливных периодов ¹⁶. Прозрачность устья будет зависеть от его уровня солености, так как это будет способствовать осаждению частиц ¹⁷.

Почему важны перенос и отложение осадка?

Многие экосистемы прямо или косвенно получают выгоду от переноса и осаждения наносов.Осадки создают водные среды обитания для нерестовых и бентосных организмов ¹⁰. Он также отвечает за обеспечение питательными веществами водных растений, а также растительности в прибрежных экосистемах, таких как поймы и болота ¹⁰. Без отложения наносов прибрежные зоны могут стать эродированными или исчезнуть вовсе.

Отложения и водная жизнь

Отложения наносов создают среду обитания для водных организмов. Хотя слишком много наносов может быть вредным, слишком малое их количество может также ухудшить качество экосистемы ¹⁰.Некоторые водные среды обитания зависят даже от размера зерен. Для многих нерестилищ требуется осадок определенного размера (например, гравий), и слишком мелкий осадок может задушить яйца и других бентосных существ ⁸.

Нерка и другие виды рыб требуют определенных отложений (например, гравия) для создания нерестилища (redd), чтобы защитить икру, не задушив ее. (Фото: Департамент рыб и дикой природы штата Орегон)

Слишком большое количество отложений может также поглотить среду обитания и даже физически изменить водный путь.Чрезмерный уровень подвешенной нагрузки имеет тенденцию оказывать негативное воздействие на водную флору и фауну. Взвешенный осадок может препятствовать проникновению света в подводную растительность и забивать жабры рыб ⁸. Если водоем постоянно подвергается значительному переносу наносов, это может побудить более чувствительные виды покидать этот район, в то время как устойчивые к илу организмы перемещаются в ⁸.

С другой стороны, слишком малый перенос наносов может привести к истощению питательных веществ в поймах и болотах, уменьшая среду обитания и растительный рост ¹⁰.Хотя прозрачность воды часто объявляется эталоном качества воды, низкий уровень мутности может защитить водные виды от хищников ¹⁸. Кроме того, слишком небольшое осаждение наносов может привести к эрозии берегов рек и прибрежных территорий, что приведет к потере земель и разрушению прибрежных местообитаний ^{10, 18}.

Откуда берутся отложения?

Осадки обусловлены геологическими, геоморфическими и органическими факторами ¹⁰. Количество, материал и размер переносимых отложений — это сумма этих влияний на любом конкретном водном пути.Осадки, переносимые реками с верховьями горных хребтов, часто включают ледниковый ил, тогда как водоем, окруженный болотом, будет затоплен разлагающимся органическим материалом ²³.

Осадки и геология

Ледяной ил поступает ледниками, скребущимися по эродируемым материалам. Затем этот ил уносится ветром и реками. (Фотография Ледниковой базы Рут, Фото предоставлено Ричардом Мюллером, Физический факультет Беркли)

Многие частицы отложений имеют минеральную основу. Точная природа отложений зависит от местоположения и геологии этого местоположения ¹⁰.Отложения ледникового типа распространены в горных хребтах, в то время как низменные реки более склонны собирать донные отложения на почве. На водных путях с большим потоком перенос наносов будет включать местный гравий, гальку и небольшие камни. Более твердые породы с меньшей вероятностью превратятся в отложения, в то время как мягкие породы быстрее разрушаются и легко уносятся проточной водой ¹³. На физический состав переносимых наносов сильно влияет геология окружающей среды.

Определенные геологические элементы обычно локализованы, например, базальт у границ вулканических плит или известняк в исторически мелководных морских регионах ²¹.Перенос отложений часто отвечает за смешение этих геологических особенностей, унося минеральные частицы далеко от их происхождения. Горные ручьи, полные ледникового ила, могут переносить этот осадок в приливную бухту ¹⁰. Точно так же реки, протекающие через сельскохозяйственные районы, могут переносить удобренную почву в океан ²⁴.

Миллионы лет назад отложения отложений помогли сформировать многие из этих геологических структур ²⁰. Осадочные породы, такие как песчаник и известняк, образуются из отложений, которые в конечном итоге под давлением превращаются в камень ²⁰.Как только эти породы снова подвергаются воздействию воды и воздуха, процесс переноса наносов может начаться снова.

Осадки и геоморфология

Геоморфология относится как к поверхности Земли (местности), так и к процессам, воздействующим на нее (например, ветер и дождь) ²². Как было определено ранее, осадок — это совокупность частиц, которые могут уноситься ветром, водой и льдом. Эти частицы могут появиться в результате выветривания горных пород и эрозии поверхностных материалов ¹⁹.Когда ветер, дождь, ледники и другие элементы размывают поверхность скалы, частицы уносятся в виде осадка ¹⁰. Сток может уносить верхний слой почвы, выталкивая отложения в близлежащие ручьи и реки.

Помимо влияния ветра и дождя, на перенос наносов также влияет местная топография ¹⁹. Количество наносов, попадающих в воду, и расстояние, которое они преодолевают, зависят от местности, по которой проходит водный путь ¹³.Потоки коренных пород с меньшей вероятностью вносят вклад в нагрузку наносами, поскольку канал устойчив к быстрой эрозии ¹³. Эти реки, а также искусственные русла без наносов считаются неаллювиальными руслами.

Аллювиальные русла более подвержены эрозии и способствуют переносу наносов. (Фото: меандр Хеддервика Берна, фото: Ричард Уэст, лицензированный CC Attribution-ShareAlike 2.0 Generic).

Однако большинство рек являются аллювиальными или самообразующимися ¹³.Аллювиальные реки и ручьи прокладывают свой собственный путь, унося наносы. В аллювиальном потоке глубина и ширина водного пути будут зависеть от силы потока воды и материала, из которого состоят границы канала ¹³. Реки, протекающие через мягкую почву, обычно имеют более высокую транспортную нагрузку отложения наносов, чем реки, открытые для коренных пород, поскольку большая часть наносов приходится на боковые стороны и дно канала. Помимо не подверженных эрозии коренных пород, участки с высокой растительностью менее подвержены эрозии стока во время паводков, поскольку корни растений удерживают почву на месте ¹⁹.

Помимо эффектов, которые геоморфология оказывает на скорость переноса наносов, сам процесс играет роль в создании ландшафта. Поскольку отложения переносятся вниз по течению, поток воды помогает формировать поверхность планеты, унося эродированный материал из одних регионов и откладывая его в других ¹⁹.

Осадки и органические факторы

Органический осадок может поступать из листьев, органических отходов и других разлагающихся материалов. (Фото: Blue Jay Barrens, Фото: Steve Willson)

Помимо минерального компонента, отложения могут быть органическими по своему происхождению.Органический осадок образуется в результате разложения водорослей, растений и других органических материалов, попадающих в воду (например, листьев) ⁴. Бактерии, прикрепленные к этому детриту или другому неорганическому веществу, также относятся к категории органических ¹⁸. Перенос органических отложений зависит от местоположения и сезона. В одном исследовании эстуариев органическая часть взвешенной нагрузки упала с 85% до 18% с февраля по ноябрь из-за сезонного воздействия на перенос наносов ¹⁸.

Некоторые фитопланктоны могут играть уникальную роль в формировании наносов.В дополнение к органическому фактору, который они обеспечивают, определенный фитопланктон (например, диатомовые водоросли) также может вносить неорганический компонент ¹. Этот неорганический материал происходит из панцирей диатомовых водорослей и детрита карбоната кальция. Хотя этот материал не является конкретно органическим, он является органическим по происхождению ¹.

Факторы, влияющие на перенос отложений

Перенос отложений непостоянен. Фактически, он постоянно меняется. В дополнение к изменениям в наносах из-за геологии, геоморфологии и органических элементов, перенос наносов может быть изменен другими внешними факторами.Изменение переноса наносов может происходить из-за изменений расхода воды, уровня воды, погодных явлений и влияния человека.

Water Flow

Будет ли осадок размываться, переноситься или осаждаться, зависит от размера частиц и скорости потока воды.

Водный поток, также называемый сбросом воды, является самым важным элементом переноса наносов. Поток воды отвечает за сбор, перемещение и осаждение наносов в водном пути ²⁶. Без потока отложения могут оставаться взвешенными или оседать, но они не будут двигаться вниз по потоку.Поток необходим для начала транспортировки ¹⁸. Есть два основных способа расчета расхода. Расход воды можно упростить как площадь (поперечное сечение водного пути), умноженную на скорость, или как объем воды, перемещенный с течением времени ²⁵.

Расход (фут ³ / с) = Площадь (фут ²) * Скорость (фут / с)
ИЛИ Расход (фут ³ / с) = Объем (фут ³) / Время ( s)

Уравнения, описывающие взаимосвязь потока воды и переноса наносов, немного сложнее.Сложность скорости переноса наносов обусловлена большим количеством неизвестных (например, геометрия слоя, размер, форма и концентрация частиц), а также множественными силами, действующими на отложения (например, относительная инерция, турбулентные водовороты, колебания скорости и направления. ) ¹¹. В частности, трудно измерить скорость переноса наносов, поскольку любой метод измерения нарушит поток и, таким образом, изменит показания. Большинство уравнений скорости потока и переноса наносов пытаются упростить сценарий, игнорируя влияние ширины канала, формы и кривизны канала, сцепления наносов и неоднородных потоков ¹¹.

Двумя основными факторами потока при переносе наносов являются скорость осаждения и напряжение сдвига пограничного слоя ²⁷. Скорость осаждения (также называемая осаждением Стокса) — это скорость, с которой осадок падает через жидкость, и она контролируется силой сопротивления (удерживание частицы во взвешенном состоянии) и силой тяжести (функция размера частицы) ²⁷. Понимание этой взаимосвязи помогает определить некоторые силы, которые перенос отложений должен преодолевать в зависимости от размера частиц.

v _с = (g * (ρ _p — ρ _f) * D _p ²) / 18μ
v _s = скорость осаждения
g = гравитационная постоянная
ρ _p = плотность частиц
ρ _f = плотность жидкости
D _p = диаметр частиц
μ = вязкость жидкости ²⁹

Напряжения сдвига в пограничном слое осадочного слоя объясните, сколько силы требуется для потока воды в преодолеть относительную инерцию и начать перенос отложений (под нагрузкой или подвешенным грузом) ²⁷.

τ = ρ _f * u ∗ ²
τ = напряжение сдвига
ρ _f = плотность жидкости
u ∗ = характеристическая скорость турбулентного потока (скорость сдвига) (см. Следующие уравнения) ²⁷

В базовой пресноводной речной системе u ∗ можно рассчитать как:

u ∗ = Sqrt (g * h * S)
u ∗ = скорость сдвига
g = гравитационная постоянная
h = глубина реки
S = река slope ²⁷

В океане и в других более сложных водных системах это уравнение неадекватно.Вместо этого следует использовать уравнение Кармана-Прандльта. На напряжение сдвига влияет не только вязкость жидкости, но и шероховатость осадка ²⁷. Также необходимо учитывать турбулентные водовороты, создаваемые потоком воды на дне. Это также известно как Закон стены ³⁰.

u / u ∗ = (1 / κ) * ln (z / z ₀)
u = усредненная скорость потока
u ∗ = скорость сдвига
κ = постоянная Кармана (0,4)
z = высота шероховатости над слоем
z ₀ = высота шероховатости при приближении скорости потока к нулю ³⁰

Приведенные выше уравнения помогают дать общее представление о некоторых силах, действующих на отложения в воде.Чтобы лучше понять условия, необходимые для переноса наносов, можно использовать уравнение напряжения Шилдса. Напряжение экранирования вместе с числом Рейнольдса частицы можно использовать для прогнозирования того, какой поток требуется для существенного переноса наносов ²⁷. Число Рейнольдса выражает сопротивление частицы вязкой силе ²⁸. Другими словами, число Рейнольдса показывает, является ли поток достаточно вязким, чтобы преодолеть относительную инерцию осадка.Для переноса наносов число Рейнольдса для потока через слой наносов можно рассчитать из уравнения напряжения сдвига пограничного слоя:

Re _p = (u ∗ * D _p) / ν
Re _p = Число Рейнольдса частицы
u ∗ = характеристическая скорость турбулентного потока (скорость сдвига)
D _p = диаметр частицы
ν = кинематическая вязкость (вязкость / плотность жидкости, (μ / ρ _f)) ²⁷

Точка, в которой поток воды начинает переносить отложения, называется критическим напряжением Шилдса ²⁷.Это создает эмпирическую кривую для приблизительного определения скорости потока частиц осадка (в зависимости от размера частиц) ²⁷.

τ ∗ = τ / (g * (ρ _p — ρ _f) * D _p)
τ ∗ = напряжение экранирования
τ = напряжение сдвига
g = гравитационная постоянная
ρ _p = плотность частиц
ρ _f = плотность жидкости
D _p = диаметр частиц ¹³ Критическое напряжение экранирования является определяющей границей между инерцией и переносом; когда скорость потока способна перемещать частицы определенного размера.

Хотя эти уравнения помогают определить минимальные скорости потока для переноса наносов, они не определяют количество наносов и скорость переноса наносов сами по себе. Ван Рейн разработал одно уравнение скорости переноса наносов для переноса частиц размером от 0,2 до 2 мм.

q _b = 0,053 * [(s-1) * g] ^0,5 * d ₅₀ ^1,5 * [T * ^2,1 / D * ^0,3]
q _b = скорость переноса донной нагрузки
с = удельная плотность осадка
г = гравитационная постоянная
d ₅₀ = средний диаметр частиц
T ∗ = параметр стадии переноса
D ∗ = безразмерный размер зерна ¹⁸

Скорость переноса взвешенного груза (все еще предполагая несвязный осадок и размер осадка 0.2-2мм) еще сложнее:

q _s = u * h * c _a * [((a / h) ^{Z ‘} — (a / h) ^1,2) / (( 1-a / h) ^{Z ‘} * (1.2-Z’))]
q _s = скорость транспортировки подвешенного груза
u = средняя скорость потока
h = средняя глубина потока
c _a = эталонная концентрация
a = высота над слоем относительно размера частиц
Z ‘= номер суспензии ¹⁸

Были разработаны другие кривые оценки отложений, но они не могут быть одинаково применимы ко всем водоемам ¹³.Это связано с тем, что в любом приложении существует семь основных переменных, которые влияют на скорость переноса наносов ^11,31.

q _с = f (τ, h, D, ρ _p, ρ _f, μ, g)
q _с = скорость переноса наносов на единицу ширины
τ = напряжение сдвига
ч = глубина
D = диаметр частиц
ρ _p = плотность частиц
ρ _f = плотность жидкости
μ = вязкость воды
г = гравитационная постоянная

Скорость переноса наносов является функцией этих семи переменных, а также распределение размер-форма-плотность (часто принимаемое как стандартное отклонение диаметра частицы) взвешенных частиц ³¹.Кроме того, самый большой сток реки автоматически не означает, что река будет иметь наибольшую нагрузку наносов. Количество и материал частиц наносов, а также география местности по-прежнему будут играть важную роль в наносимой осадке ¹⁰.

Сама нагрузка наносов рассчитывается как интегрированная по глубине масса наносов над единицей площади ¹¹. Он варьируется по нескольким причинам, но может быть оценен с помощью средней по времени концентрации собранных отложений ¹¹.Хотя он зависит от потока для инициирования и продолжения переноса, он не рассчитывается на основе скорости потока, поскольку основные переменные нагрузки наносов зависят от факторов окружающей среды.

Погодные явления и уровень воды

Транспорт наносов зависит от потока воды для перемещения груза вниз по течению. Расход воды переменный, на него влияет не только местность (например, уклон), но и уровень воды, на который, в свою очередь, влияют осадки (или их отсутствие).

Большинство изменений уровня воды происходит из-за погодных явлений, таких как осадки ²⁶.Из-за осадков уровень воды сначала поднимается, а затем возвращается к предыдущему уровню (базовый расход) в течение нескольких часов или дней. Осадки, слабые или сильные, могут повлиять на поток воды и перенос наносов. Степень влияния погодных явлений на перенос наносов зависит от их количества. Таяние снега в ледниковой зоне приведет к высокому содержанию наносов из-за ледникового ила ¹⁰. Сильные дожди на участке с рыхлой почвой и минимальной растительностью вызовут сток, унося рыхлые частицы в водный путь.Точно так же наводнение также приведет к улавливанию наносов с близлежащих территорий. Фактически, большая часть наносов на водный путь приходится на паводки ¹⁰.

Дожди могут вызывать повышение уровня воды и скорости переноса наносов. (Фото: Джейсон Холлингер, лицензированный CC Attribution-ShareAlike 2.0 Generic).

Повышенный уровень воды создает дополнительный объем в канале и увеличивает гидравлический радиус (площадь поперечного сечения водного пути). Увеличенный гидравлический радиус увеличивает скорость нагнетания, независимо от того, является ли поток равномерным или неравномерным. ³¹.Повышенный поток увеличивает нагрузку на пласт, делая более вероятным, что поток воды инициирует перенос отложений. Более высокая скорость также увеличивает скорость эрозии, поскольку поток преодолевает напряжение сдвига осадка ¹³.

Сезонные эффекты также ответственны за изменения уровня и расхода воды ²⁶. Большинство сезонных изменений связано с количеством осадков и такими явлениями, как таяние снегов. В периоды с малым количеством осадков и малым стоком перенос наносов снижается. Во время пика таяния снега количество наносов может увеличиваться в 15 или более раз ¹³.Изменение климата также может играть роль в переносе наносов, поскольку оно влияет как на время, так и на величину наводнений и других погодных явлений ¹⁰.

Влияние человека

Антропогенные факторы, такие как плотины и изменение землепользования, будут влиять как на количество наносов, так и на скорость переноса наносов ¹⁰. Плотины влияют на поток воды через полное задержание или закрытые каналы ²⁶. Ограниченный поток может привести к тому, что канал ниже по течению от плотины станет «лишенным наносов», в то время как нагрузка наносов за плотиной будет увеличиваться.Река, лишенная наносов, не сможет обеспечить среду обитания для бентосных организмов или нерестовых рыб ³⁵. Сильно заиленный резервуар за плотиной может столкнуться с проблемами из-за слишком большого количества наносов, включая изменения в водной жизни и возможность цветения водорослей. С другой стороны, когда происходит сброс плотины, скорость потока ниже по течению может резко возрасти. Если выброс контролируется, он может освежить материал подстилки, строительные решетки и другие места обитания. Неконтролируемый сброс или снос плотины может привести к затоплению, уносящему выпущенные наносы дальше по течению, чем необходимо. ¹⁰.

Плотина Эльва была удалена в рамках проекта восстановления реки Эльва. В рамках этого проекта были удалены две основные дамбы, чтобы улучшить естественный перенос наносов вдоль реки, а также открыть водный путь для миграции и нереста лосося. (Фото: NPS)

Использование земли людьми, например, в городских районах, сельскохозяйственных фермах и строительных площадках, будет влиять на количество наносов, но не на скорость транспортировки ¹⁰. Эти эффекты являются косвенными, так как они требуют сильных дождей или наводнений, чтобы выносить наносы в водный путь.Однако антропогенное землепользование является одним из основных факторов чрезмерного осаждения из-за эрозии и стока ³³. Это увеличение происходит из-за того, что «нарушенные участки» (лесозаготовки, горнодобывающие, строительные и сельскохозяйственные) часто обнажают или разрыхляют верхний слой почвы за счет удаления местной растительности ³⁴. Затем эта рыхлая почва легко переносится в ближайшую реку или ручей дождями и стоками.

Последствия переноса и осаждения наносов

Хотя отложения необходимы для создания водных сред обитания и повторного введения питательных веществ для затопленной растительности, слишком много или слишком мало отложений может легко вызвать проблемы с экосистемой и безопасностью.Независимо от того, вызваны ли проблемы размывом, эрозией, отложениями или просто чрезмерной мутностью, скорость переноса наносов является важным фактором окружающей среды ³⁵. Помимо проблем, связанных с количеством груза, отложения могут легко привести к загрязнению и другим загрязняющим веществам в водный путь, распространяя загрязняющие вещества вниз по течению ⁴⁰.

Слишком много осадка

Большие нагрузки наносов являются наиболее частой проблемой, наблюдаемой при скорости переноса наносов. Слишком большое количество отложений может вызвать плохое качество воды, цветение водорослей и накопление отложений.Что касается водной флоры и фауны, чрезмерное количество взвешенных отложений может нарушить естественные водные миграции, а также повредить жабры и другие органы ^{8, 37}.

Осадки, переносимые по реке Рона в Женевское озеро, могут отрицательно сказаться на качестве озера. (Фото: Рама, 2007, Викимедиа)

Ухудшение качества воды происходит из-за необычно высокой скорости переноса наносов. Мутность может вызвать повышение температуры воды (отложения поглощают больше солнечного тепла, чем вода) ¹. Повышение температуры воды приведет к падению уровня растворенного кислорода, поскольку теплая вода не может удерживать столько кислорода, как холодная вода ³⁷.Взвешенные отложения могут блокировать попадание солнечного света в погруженные растения, снижая скорость фотосинтеза и еще больше понижая уровень растворенного кислорода ³⁸. Если увеличение нагрузки наносов связано с сельскохозяйственными и городскими стоками, цветение водорослей может происходить из-за повышенной нагрузки питательных веществ, переносимых в водоем ³⁶.

Регулярное осаждение наносов может создавать барьеры для водных сред обитания, но повышенное осаждение может разрушить больше мест обитания, чем создает. Заиление — это название отложения мелкодисперсных отложений — происходит, когда скорость потока воды резко снижается.Этот мелкий осадок может затем задушить личинок насекомых, икру рыб и другие бентосные организмы, поскольку он оседает из водной толщи ^{1, 37}. Осаждение также может изменить берега и направление водного пути, поскольку оседает необычно высокая нагрузка наносов. ³⁵. Отложения наносов ответственны за создание конусов выноса и дельт, но чрезмерное накопление наносов может привести к образованию пробок каналов и дамб. Эти отложения затем блокируют попадание реки в другие потоки или поймы ³⁵.Повышенная седиментация считается одной из основных причин деградации среды обитания ³⁶. В зависимости от местной геологии и ландшафта, накопление наносов может нанести ущерб водным экосистемам не только в нижнем течении, но и в верхнем течении по мере роста отложений ³⁵.

Отложение наносов считается экстремальным, если оно превышает рекомендованную или установленную общую максимальную суточную нагрузку (TMDL). TMDL устанавливает предел измеряемых загрязнителей и параметров для водоема ³⁵.Это означает, что TMDL могут быть созданы для нескольких различных элементов нагрузки наносов, включая общее количество взвешенных твердых частиц, ухудшение питательных веществ, патогены и заиление ³⁶. При разработке отчета TMDL важно учитывать, создает ли сам водный путь наносится естественно, как неустойчивый русло потока ³⁶.

Слишком мало наносов

Эрозия береговой линии может быть связана с истощением наносов — когда реки не приносят достаточно наносов, чтобы их отложить на пляже.

Хотя слишком много наносов является более распространенной проблемой, отсутствие транспорта наносов также вызовет экологические проблемы. Недостаток наносов часто вызывается искусственными сооружениями, такими как плотины, хотя естественные преграды также могут ограничивать перенос наносов ⁸. Без переноса и осаждения наносов новые среды обитания не могут быть сформированы, а без некоторого обогащения питательными веществами (переносимых отложениями в воду) затопленная растительность не могла бы расти. ⁸. Слишком мало наносов может изменить экосистему до такой степени, что местные виды не смогут выжить.

Помимо воздействия на водную флору и фауну, потеря транспорта и осаждения наносов может вызвать физические изменения ландшафта. Ниже по течению от перекрытых дамбами рек обычно можно увидеть отступающие прибрежные зоны и заболоченные территории из-за потери переносимых наносов ⁸. Эрозия ниже по течению от барьера является обычным явлением, как и эрозия береговой линии, когда вода не переносит достаточно большой объем наносов в настоящее время ³². Текущая вода будет собирать новый осадок со дна и берегов водного пути (разрушая, а не освежая среду обитания), когда она пытается приспособиться к равномерному расходу ¹¹.

Загрязненные отложения

Судостроительные верфи и другие точечные источники могут загрязнять водоем. Эти загрязнители могут оседать на дно и со временем медленно выделяться или уноситься с другими отложениями.

Загрязненные отложения — это скопившиеся в русле реки материалы, содержащие токсичные или опасные вещества, вредные для водной среды, здоровья человека или окружающей среды ³⁹. Эти загрязнители часто происходят из точечных источников загрязнения (таких как промышленные сточные воды или другие источники сточных вод), хотя они также могут попадать в воду через сток через загрязненные почвы (шахтные отходы, свалки и городские районы), разливы химических веществ или отложения из-за загрязнения воздуха. ³⁹.

Поскольку загрязняющие вещества не разлагаются (или разлагаются очень медленно), они могут быть источником проблем для окружающей среды в течение длительных периодов времени, даже если их не ресуспендировать часто. ³⁹. Наиболее проблемными загрязнителями как в слоистых, так и во взвешенных отложениях являются металлы и стойкие биоаккумулятивные токсичные вещества (СБТ), такие как пестициды и метилртуть ³⁹.

Восстановление отложений может включать выемку грунта с целью удаления загрязненных отложений из водного пути ⁴⁰.

Размыв

Местный размыв происходит, когда поток воды размывает отложения от конструкции, такой как опора моста, потенциально вызывая разрушение конструкции.

Когда транспорт наносов удаляет материал из русла реки или берега, процесс эрозии называется размывом ⁴¹. Размытие может произойти в любом месте, где есть поток воды и разрушаемый материал. Местный промыв — это технический термин, обозначающий изолированное удаление наносов в одном месте, например, у основания подводных сооружений, включая опоры мостов и опоры ⁴².Эта локализованная эрозия может вызвать разрушение конструкции, поскольку мосты и надводные конструкции опираются на донные отложения.

Хотя размыв может происходить где угодно, он более вероятен в аллювиальных водотоках (эродируемое русло и банки), чем в русле, основанном на коренных породах (не аллювиальном) ⁴¹. Поскольку за перенос наносов отвечает поток воды, размыв может происходить даже в условиях низкого потока. Однако критические условия размыва моста обычно возникают в периоды высокого потока, например, во время наводнения ⁴¹.Более высокая скорость потока может привести к улавливанию большего количества отложений, а у основания пирса часто возникает турбулентность, поскольку она прерывает и ускоряет поток. Эта турбулентность, в свою очередь, увеличит силы, действующие на русло реки, задерживая дополнительные частицы и инициируя больший перенос наносов ⁴¹. Если удалить слишком много осадка, конструкция может разрушиться. Размыв из-за переноса наносов, вызванного наводнением, является наиболее частой причиной разрушения мостов в США ⁴².

ОСАДКА ГРУНТА — это… Что такое ОСАДКА ГРУНТА?

Смотреть что такое «ОСАДКА ГРУНТА» в других словарях:

Осадка оснований

§ 21. Виды деформаций оснований

§ 22. Методы расчета осадки

Чем обусловлена осадка фундамента. Лекции по Основаниям и фундаментам. DOC / Расчет осадки фундаментов с учётом нелинейной работы

Расчет осадки фундаментов с учётом нелинейной работы

Что является признаком осадки фундамента

Схема определения причины трещин

Осматриваем трещины и определяем возможные причины

Трещины имеют свою классификацию и делятся на такие группы:

Расчет осадки фундамента

Осадка фундамента | Ремонтные и Строительные работы

§ 21. Виды деформаций оснований

§ 22. Методы расчета осадки

Осадка фундамента видео

Осадка фундамента видео

Влияние условий нагружения на осадку фундамента

Осадка мелкозаглубленных фундаментов

Осадка глинистых грунтов в зависимости от характера нагружения

Осадка грунтов при нагружении-разгружении

Осадка глубоких фундаментов

Первичная осадка | Теория осадки | GEO5

Первичная осадка

Влияние условий нагружения на осадку фундамента

Проектирование оснований и фундаментов

§ 3. Условия работы грунтов в основании сооружений

§ 4. Влияние условий нагружения на осадку фундамента

Стабилизированная осадка основания плотин и осадка во времени

В каких случаях нужно ликвидировать осадку фундамента дома

осадок | Национальное географическое общество

Определение отложений по Merriam-Webster

Осадки и взвешенные отложения

Осадки и взвеси

Сбор взвеси

Почему реки мира теряют наносы и почему это имеет значение

Что такое отложения и почему они загрязняют ливневые воды?

Что такое отложения и почему они загрязняют ливневые воды?

Осадок | NIWA

Перенос и осаждение осадка — системы измерения окружающей среды

Что такое отложения?

Подвесной или прикроватный?

Взвешенный осадок против взвешенных твердых частиц

Что такое транспорт осадка?

Постельное белье

Подвешенный груз

Загрузка для стирки

Что такое отложения осадка?

Оседающие твердые частицы

Почему важны перенос и отложение осадка?

Отложения и водная жизнь

Откуда берутся отложения?

Осадки и геология

Осадки и геоморфология

Осадки и органические факторы

Факторы, влияющие на перенос отложений

Water Flow

Погодные явления и уровень воды

Влияние человека

Последствия переноса и осаждения наносов

Слишком много осадка

Слишком мало наносов

Загрязненные отложения

Размыв

Добавить комментарий Отменить ответ