Глибина промерзання ґрунту

Що таке глибина промерзання ґрунту і в яких випадках вона важлива

Глибина промерзання ґрунту в Україні – це один з основоположних параметрів в будівництві, без якого неможливий розрахунок фундаменту. Саме те, як ґрунт (і певний його тип) реагує на мороз, чому параметр відрізняється в регіонах країни і як він впливає на вибір конструкції і бетону для фундаменту, ми розповімо в цій статті.

Для чого важливо правильно визначити цей параметр?

Незалежно від того, яке навантаження на фундамент буде у будівлі, глибина фундаменту повинна бути мінімум на 30-40 см більшою за глибину промерзання. Маса обраного стінового матеріалу, будь то цегла, газоблок, керамоблок, а також маса монолітного перекриття або залізобетонних плит перекриття не впливає на глибину фундаменту.

Глибина промерзання ґрунту – це не просто показник того, наскільки глибоко замерзає земля під будинком. Це – параметр, який говорить, ЯК поводиться той чи інший тип ґрунту при мінусових температурах на певній глибині. Саме тому в розрахунок завжди береться в тому числі і осінньо-весняний період, коли ґрунт насичується вологою, набухаючи і розширюючись. За великим рахунком, фахівців більше цікавить морозне здимання – це і є збільшення ґрунту в період від’ємних температур. Воно відбувається через те, що щільність льоду приблизно на 9-10% нижче щільності води і при однаковій масі перший займатиме більше місця. Відповідно, об’єм землі під будовою влітку не дорівнює об’єму взимку.

А тепер настав час згадати про рівномірності. Якщо будинок опалюється, глибина промерзання ґрунту в Києві по ДБН або будь-якому іншому місті може знизитися до трьох разів від тієї, яка прийнята за нормативну. Це перше. Друге – незалежно від геометрії будови і географічного розташування будівлі ґрунт рівномірно промерзати не може. Наприклад, з південного боку при обдиманні підйом складе 5см, а з північного – 15см. На це може впливати що завгодно, у тому числі:

• розташування будівлі на ділянці неправильної форми (нерівномірний рельєф);
• відведення дощових вод до однієї сторони будинку;
• склад ґрунту різний відносно всієї площі будинку.

Третє: після того, як земля відтає навесні, вона не повторить точну геометрію свого стану до заморозків. Тобто, щорічно відбувається значна деформація, яка повинна бути врахована при проектуванні і будівництві фундаменту.

Важливо: у випадку, коли немає можливості скористатися таблицею промерзання ґрунту в Україні, побудованої на основі багаторічних спостережень, використовується система теплотехнічного розрахунку. Цим займається інженер, який створює проект майбутньої будівлі.

Від чого залежить глибина промерзання?

Глибина промерзання ґрунту залежить від:

• типу і складу ґрунту.
• ступеня зволоженості;
• рівня від’ємних температур в зимовий період.

Але всі ці параметри доволі відносні. Наприклад, взимку одного року мінімальна температура може досягати -7 градусів, а в наступному році вже -25. Клімат наразі дуже мінливий і нестабільний. Так само і зі складом ґрунту – він може разюче відрізнятися навіть в рамках однієї ділянки. А що стосується зволоженості, то вона залежить: 1. від ґрунтових вод (їх близькості до поверхні); 2. від характеру осінньої погоди (чим більше дощів перед заморозками, тим більше зволожений ґрунт).

З непрямих, але значущих чинників – проект самої будівлі. Наприклад, для льотного складського приміщення глибину слід враховувати велику, а при будівництві будинку з глибоким опалювальним підвалом вона буде меншою.

Зверніть увагу: нормативна глибина промерзання і фактична – не одне і те ж!

Як визначити глибину промерзання ґрунту в Україні за ДБН

Це – завдання суто фахівців, оскільки результат залежить від правильного розрахунку за досить складною формулою згідно ДБН В.2.1-10. (П. 7.5.2; п. 7.5.3).

• хімічний і структурний склад ґрунту;
• вивчення його фізичних властивостей;
• визначення рівня ґрунтових вод;
• вплив сусідніх будівель на температурний режим та інше.

Регіон	Максимальна глибина промерзання, см
Автономна Республіка Крим	60
Вінницька область
Волинська область	80
Дніпропетровська область	90
Донецька область	95	м.Бахмут – 80см
Житомирська область	100
Закарпатська область	65	м.Ужгород – 63см
Запорізька область	80
Івано-Франківська область	70
Київська область	90	м.Київ – 80-90см
Кіровоградська область	80	Максимальна зафіксована – 100см
Луганська область	100
Львівська область	80
Миколаївська область	60
Одеська область	60
Полтавська область	90
Рівненська область	100	м.Рівне – 70см
Сумська область	95
Тернопільська область	80
Харківська область	95
Херсонська область	60	80-90см – нормативна
Хмельницька область	80
Черкаська область	90	Максимальна – 110см у 1986р.
Чернівецька область	75
Чернігівська область	95

Дана таблиця носить ознайомлювальний характер, так як в ній зібрані середні дані з багатьох джерел. Наприклад, на півночі і півдні однієї області цифри можуть відрізнятися до 20см.

Звертайтеся до фахівців!

Деградація Ґрунту: Причини, Наслідки Та Методи Боротьби

Деградація ґрунту — проблема, яка загрожує будь-якій країні та має глобальні наслідки. Вона негативно впливає на продовольчу безпеку, стан довкілля та сталий розвиток сільського господарства.

Деградація земель може бути наслідком людської діяльності та результатом природних процесів. Отже, розв’язання проблеми потребує чіткого розуміння причин її виникнення. За допомогою сучасних технологій, зокрема дистанційного зондування, фермери можуть ефективно відстежувати стан полів та визначати оптимальні методи боротьби.

Що Таке Деградація Ґрунтів?

Деградація ґрунту — це втрата фізичних, хімічних, біологічних та екологічних властивостей землі через природні чи антропогенні причини. Вона проявляється в зниженні вмісту поживних та органічних речовин, ерозії, підкисленні, опустелюванні та забрудненні. На процес руй прискорює процес руйнування нування ґрунту впливають наступні фактори:

• поточний стан поля;
• причини та рівень стресу;
• реакція ґрунту на стрес;
• вплив стресу на довкілля Nunes, F. C. et al. (2020). Chapter 9 – Soil as a complex ecological system for meeting food and nutritional security. In: Prasad, M. N. V., Pietrzykowski, M. (Eds.) Climate Change and Soil Interactions. Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818032-7.00009-6. .

Деградація земель знижує виробничий потенціал екосистеми, зокрема для харчової промисловості. Тож розв’язання проблеми вкрай важливе для забезпечення глобальної продовольчої безпеки.

Причини Руйнування Ґрунту

До деградації земель призводять різні процеси. Залежно від причин появи їх можна поділити на чотири основні групи.

Класифікація причин деградації ґрунту

Тип	Головні фактори та наслідки
Біологічна	Зниження мікробної активності через руйнівні біохімічні процеси, передусім на незахищених полях, зменшує врожайність та робить землю менш придатною для обробітку сільськогосподарських культур.
Хімічна	Несприятливі зміни у хімічному складі ґрунту (внаслідок використання синтетичних добрив, пестицидів тощо) погіршують харчування рослин. Через хімічну деградацію ґрунту зменшується кількість корисних мікробів та знижується вміст гумусу, а також змінюється рН.
Екологічна	На продуктивність землі насамперед впливає зміна клімату (підвищення температури, екстремальні погодні явища тощо). Вирубування лісів також сприяє екологічній деградації, викликаючи ерозію та порушуючи стабільність екосистем.
Фізична	Родючий верхній шар ґрунту втрачається та виснажується внаслідок фізичного впливу: повеней, поверхневих стоків, зсуву, вітрів, бурь, інтенсивної обробки полей, використання важкої техніки тощо. Тривала фізична деградація ґрунтів погіршує склад та структура ґрунту, а отже, його родючість.

В останні десятиліття масштаби проблеми збільшуються внаслідок вирубування лісів, інтенсивного ведення сільського господарства, перевипасу худоби та урбанізації. Тож варто розглянути детальніше причини руйнування ґрунту внаслідок діяльності людини:

• Неефективні сільськогосподарські методи: вирощування монокультур, неправильне зрошення, а також надмірне використання хімічних добрив та пестицидів погіршують стан поля.
• Агресивні методи обробітку на кшталт глибокого оранки послаблюють ґрунт та порушують його структуру.
• Неточне внесення добрив провокує дисбаланс у землі поживних речовин, її підкислення, а також забруднення довкілля.
• Спалювання соломи та стерні призводить до втрати 1,5-2,0 т органічної речовини та 10-15 кг азоту. На випалених ділянках земля стає надто сухою, погіршується її фізико-хімічний склад, а також знищуються органічні речовини та гинуть корисні мікроорганізми.
• Перевипас худоби виснажує рослинний покрив та сприяє ущільненню ґрунту.
• Знеліснення, тобто вирубування лісів для сільськогосподарських потреб, лісозаготівель та розширення міст, руйнує захисний покрив землі.
• Ерозія, руйнування верхнього шару ґрунту, може бути викликана відсутністю рослинності (вітрова ерозія) або надлишковим зрошенням та неправильним дренажем (водна ерозія).
• Розширення міст, пов’язане з реорганізацією інфраструктури, призводить до ущільнення, втрати родючості та деградації ґрунту.
• Індустріальна діяльність, наприклад гірнича промисловість, робить території непридатними для ведення сільського господарства через попадання у ґрунт токсичних речовин та важких металів.
• Забруднення земель, викликане неефективним видаленням відходів та сільськогосподарських стоків, є загрозою довкіллю та здоров’ю людей.

Методи сталого управління земельними ресурсами (зокрема ресурсозберігаюче сільське господарство, точне внесення добрив, лісорозведення та боротьба із забрудненням) дозволяють усунути негативні наслідки усіх видів деградації ґрунтів до того, як вони стануть незворотними.

Чим Небезпечна Деградація Земель

Зсуви, повені, опустелювання, забруднення водойм та скорочення виробництва продуктів харчування — все це довгострокові наслідки деградації земель. До того ж аграрний сектор щодня зазнає наступних проблем.

Засолення Територій

Коли вміст солей у землі досягає критичної позначки, вони починають накопичуватися в корінні рослин. Це може відбуватися внаслідок недостатнього зрошення, швидкого випаровування вологи або поганого дренажу. Засолення ґрунтів уповільнює зростання культур та робить поля непридатними для сільськогосподарської діяльності.

Підкислення Ґрунту

Підвищення кислотності може бути наслідком неправильного вибору добрив або культур для вирощування. Воно призводить до зменшення популяції корисних мікроорганізмів, що негативно впливає на продуктивність екосистеми загалом та уповільнює кругообіг поживних речовин. Зміна кислотно-лужного балансу посилює руйнування структури ґрунту.

Дегуміфікація

Органічна речовина пов’язує частинки ґрунту на кшталт клею та робить його структуру стійкішою. Внаслідок дегуміфікації, тобто зменшення вмісту органічної речовини, земля стає менш родючою та більш схильною до ерозії.

Ущільнення Ґрунту

Оптимальна щільність більшості типів ґрунтів становить 1,2 т/м3. Через активне використання сільськогосподарської техніки вона зростає до 1,4-1,5 т/м3. Така механічна деградація ґрунтів має руйнівний вплив на зростання та розвиток сільськогосподарських культур, адже крізь щільну землю корінням важко проростати.

Зниження Якості Та Продуктивності Поля

У верхньому шарі ґрунту міститься близько половини доступного фосфору та калію. Через його руйнування знищується кількість поживних речовин, що негативно впливає на врожайність. Дефіцит корисних речовин поповнюється завдяки внесенню додаткових добрив. Однак через сильну ерозію та деградацію земля стає надмірно ущільненою, тож культури не можуть виростити глибоке коріння. Це призводить до зниження врожайності, яку неможливо компенсувати внесенням добрив Al-Kaisi, M. et al. (2022, August 19). Soil erosion: effect on soil productivity. Iowa State University Extension and Outreach. .

Втрата Орних Земель

Усі форми деградації ґрунту загрожують глобальній продовольчій безпеці. Посушливість, скорочення рослинності, ерозія, засолення та зменшення вмісту органічного вуглецю призводять до втрати орних земель.

Забруднення Та Засмічення Водойм

Зазвичай верхній шар ґрунту фільтрує опади. Однак, коли він руйнується внаслідок деградації та водної ерозії, разом з ним у водойми змиваються забруднюючі речовини на кшталт добрив, пестицидів та важких металів. Це призводить до збільшення відкладень, засмічення, а також порушення перебігу води та погіршення її якості.

Втрата Біорізноманіття

Деградація ґрунту шкодить організмам, які живуть у ньому. Водночас внаслідок зниження активності біоти його цілісність та дренажні властивості погіршуються, що прискорює процес руйнування Soil biodiversity and soil erosion. (2018). Joint Research Centre, European Soil Data Centre (ESDAC). .

Збільшення Кількості Повеней

Деградовані землі втрачають здатність ефективно поглинати вологу, тож більшість опадів просто стікає по їхній поверхні у прилеглі водойми. Це збільшує ризик повеней.

Опустелювання

Опустелювання виникає, коли родючі ґрунти втрачають поживні речовини та стають менш придатними для вирощування сільськогосподарських культур. Активна експлуатація земельних ресурсів прискорює зміну клімату, яка посилює деградацію ґрунту. Внаслідок водної та вітрової ерозії його верхній шар перетворюється на стерильну суміш піску та пилу.

Деградація ґрунтів є причиною та водночас наслідком багатьох руйнівних процесів. Так, погіршення якості землі знижує врожайність культур. Щоб підвищити продуктивність, фермери використовують інтенсивні методи господарювання. Це призводить до більшої деградації. Розірвати замкнене коло допомагає впровадження технологій точного землеробства.

EOSDA Crop Monitoring

Супутниковий моніторинг – керуйте полями дистанційно за допомогою однієї платформи!

Методи Боротьби З Деградацією Ґрунтів

Для зменшення деградації ґрунту необхідно використовувати стійкі методи управління земельними ресурсами. Незважаючи на те, що це довгостроковий процес, є ефективні способи зупинити руйнування якомога швидше:

• Консервуючі методи обробітку. Інтенсивне сільське господарство порушує структуру землі та сприяє її деградації. Нульова або мінімальна система обробки, навпаки, збільшує вміст в неї органічних речовин, які допомагають утримувати вологу та мінімізують руйнування.
• Сівозміна. Чергування різних типів культур на одному полі допомагає позбутися шкідників та хвороб, підвищити його родючість та знизити ризик дефіциту поживних речовин.
• Смугове землеробство.. Для боротьби з деградацією ґрунту черегуються смуги покривних та просапних культур, наприклад бобових та зернових Gilley, J. E. (2005). Erosion: Water-Induced. In: Hillel, D. (Ed.), Encyclopedia of Soils in the Environment. Academic Press. https://doi.org/10.1016/B0-12-348530-4/00262-9. .
• Точне зрошення. Ефективне зрошення, наприклад крапельне, допомагає запобігти різним негативним процесам, зокрема засоленню та содіфікації землі.
• Правильне внесення добрив. Використання супутникових знімків для аналізу стану полей дозволяє визначати необхідну кількість добрив для конкретних ділянок. Це допомагає фермерам отримувати бажаний урожай, не шкодячи довкіллю.
• Органічне землеробство. Внесення органічних добрив допомагає запобігти деградації ґрунтів, а впровадження методів інтегрованого захисту рослин дозволяє не застосовувати хімікати, які забруднюють довкілля.
• Посадка покривних культур. Жива мульча захищає землю від руйнування, покращує її структуру, збільшує вміст поживних речовин та запобігає зростанню бур’янів.
• Контурне землеробство. Гребневий метод посадки дозволяє збирати воду, запобігаючи деградації земель та повеням.
• Терасове рільництво. Така практика використовується для уповільнення ерозії поверхні та посилення ґрунтоутворювальних процесів Tarolli, P., Rizzo, D., Brancucci, G. (2019). Terraced Landscapes: Land Abandonment, Soil Degradation, and Suitable Management. In: Varotto, M., Bonardi, L., Tarolli, P. (Eds.), World Terraced Landscapes: History, Environment, Quality of Life. Environmental History, vol 9. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-96815-5_12. .

Перелічені стратегії допомагають зберегти земельні ресурси. Незважаючи на те, що лісовідновлення та меліорація не належать до повсякденної сільськогосподарської діяльності, вони допомагають захищати та розширювати орні землі без шкоди для екосистем.

Як Запобігти Руйнуванню Ґрунту За Допомогою EOSDA Crop Monitoring

Деградація ґрунту здатна суттєво знизити сільськогосподарську продуктивність, адже її прогресування незмінно знижує врожайність. Регулярний моніторинг стану полів дозволяє своєчасно виявляти перші ознаки проблеми.

Водночас деградація сільськогосподарських земель — складний та тривалий процес, тож боротьба з нею має бути послідовною. EOSDA Crop Monitoring надає інструменти для відстеження поточного стану полів. До того ж користувачі отримують доступ до історичних даних, що дозволяє аналізувати динаміку змін протягом минулих років та передбачати можливі зміни врожайності в майбутньому.

Оскільки потенціал деградованих земель значно знижений, вони потребують більшої уваги, наприклад внесення додаткових добрив. Карти продуктивності EOSDA Crop Monitoring дозволяють розділити поля на зони відповідно до їхнього стану та визначати необхідну кількість фосфорних та калійних добрив для кожної з них.

Карта продуктивності EOSDA Crop Monitoring для диференційованого внесення добрив.

Також за допомогою вегетаційних індексів фермери можуть аналізувати короткострокові наслідки деградації земель. Карти EOSDA Crop Monitoring регулярно оновлюються, що дозволяє своєчасно реагувати на будь-які проблеми.

Зниження значень індексу NDMI сигналізує про водний стрес у рослин.

Рішення для моніторингу та контролю деградації ґрунтів можна адаптувати до вимог окремих ферм. Так, цифрове картографування полів на основі супутникових знімків та математичних моделей дозволяє фермерам аналізувати поточний стан землі та вживати відповідних захисних заходів. Розроблене для аграрного сектору сузір’я супутників EOS SAT допомагає значно покращити картографування полів та моніторинг культур. Так, перший супутник EOS SAT-1 збирає зображення в 11 спектральних каналах.

Отже, зараз існує багато способів боротьби з деградацією ґрунту. Водночас вибір оптимальних методів та стратегій залежить від фермерів.

Чому Важливо Контролювати Деградацію Ґрунту?

Внаслідок руйнування сільськогосподарських земель знижується продуктивність полів, які у довгостроковій перспективі взагалі можуть стати непридатними для аграрного виробництва. Водночас ця проблема призводить до катастрофічних екологічних наслідків.

Стратегія боротьби з деградацією ґрунтів залежить від багатьох факторів: поточного стану полів, кліматичних умов, особливостей вирощування конкретних сільськогосподарських культур тощо. Використовуючи сучасні технології, фермери можуть знайти оптимальні рішення саме для своїх полів та завдяки цьому не лише зберегти врожай, а й мінімізувати шкоду довкіллю.

Джерела

1. Nunes, F. C. et al. (2020). Chapter 9 – Soil as a complex ecological system for meeting food and nutritional security. In: Prasad, M. N. V., Pietrzykowski, M. (Eds.) Climate Change and Soil Interactions. Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-818032-7.00009-6.↑Книга
2. Al-Kaisi, M. et al. (2022, August 19). Soil erosion: effect on soil productivity. Iowa State University Extension and Outreach.↑Онлайн-ресурс
3. Soil biodiversity and soil erosion. (2018). Joint Research Centre, European Soil Data Centre (ESDAC).↑Онлайн-ресурс
4. Gilley, J. E. (2005). Erosion: Water-Induced. In: Hillel, D. (Ed.), Encyclopedia of Soils in the Environment. Academic Press. https://doi.org/10.1016/B0-12-348530-4/00262-9.↑Книга
5. Tarolli, P., Rizzo, D., Brancucci, G. (2019). Terraced Landscapes: Land Abandonment, Soil Degradation, and Suitable Management. In: Varotto, M., Bonardi, L., Tarolli, P. (Eds.), World Terraced Landscapes: History, Environment, Quality of Life. Environmental History, vol 9. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-96815-5_12.↑Книга

Про автора:

Петро Когут має ступінь доктора фізико-математичних наук (1998). Він успішно захистив дві дисертації: “Стійкість і оптимальна стабілізація нейтральних інтегро-диференціальних рівнянь” (1989) та “Стійкість і оптимальна стабілізація нейтральних інтегро-диференціальних рівнянь, гомогенізація завдань оптимального управління для систем із розподіленими параметрами”(1998).

Петро є автором численних наукових публікацій, у тому числі “Варіаційна модель з нестандартними умовами зростання для відновлення супутникових оптичних зображень шляхом їхньої спільної реєстрації з радаром із синтезованою апертурою”.

Доктор Когут отримав два гранти: Міжнародний фонд фундаментальних досліджень – “Відродження” (1996) та Український фонд фундаментальних досліджень (1997).

1996 року він став Асоційованим професором Сороса. Роком пізніше він здобув Першу премію Національної академії наук України за дослідження у галузі теорії гомогенізації завдань оптимального управління.

Доктора Когута нагороджено почесним знаком “Відмінник освіти України” (2014) та медаллю О. М. Макарова “За значні заслуги” (2019).

З 2014 року Петро є завідувачем кафедри диференціальних рівнянь у Дніпровському національному університеті імені Олеся Гончара.

Серед захоплень доктора Когута – риболовля та деревообробка.

Доктор Когут надає наукові консультації EOS Data Analytics.