Фундамент при повышенном уровне грунтовых вод

При возведении качественного фундамента не малую роль играет оценка уровня грунтовых вод. В идеальном варианте он должен быть ниже, чем глубина промерзания грунтов, сам грунт непучинист, а бюджет для возведения позволяет углубить фундамент на необходимое расстояние.

Однако, зачастую строители сталкиваются с ситуацией, когда промерзание грунта ниже уровня грунтовых вод. Также часто уровень грунтовых вод может изменяться в значениях в зависимости от климатических и температурных показателей. Это становится явным, когда производится вырубка разведочных скважин.

Решение проблемы

Наиболее удачным решением вышеописанной ситуации является продажа участка и приобретение новых проверенных соток. Но ведь соседские дома стоят? Да и покупка потребует дополнительного времени и финансовых затрат, которые в данный момент не желательны. Чтобы найти выход из сложившейся ситуации и приступить к строительству фундамента необходимо выполнить главное условие: прозондировать почву по соседским каналам.

Важно уточнить следующие моменты:

1. Какое устройство фундамента подошло в конкретном месте?
2. Какая глубина фундамента стала оптимальной?
3. Какие материалы потребовались и в каком количестве?
4. Что происходит с подвалом, если он есть?
5. Сколько времени он ведет мониторинг ситуации?
6. Отводилась ли вода и каким образом?

При непосредственном осмотре соседского фундамента важно обратить внимание на внешнее состояние, наличие трещин или налета, организацию внешней защиты фундамента и стоков с крыши, наличие дренажных канав. Лучше лишний раз задать вопрос, чем в последствии мучиться с «ползущим» домом.

Если не решить проблему

Бетонный фундамент, каким бы надежным и долговечным ни казался, подвержен воздействию растворенных в грунтовой воде фульфатов, солей, и других минеральных и химических элементов. В результате бетон может разрыхлиться или раствориться. Подобная деформация будет визуально заметна в виде белого налета и отслойке наружного слоя бетона.

 

Позднее деформация фундамента приведет к появлению плесени, грибка и сопутствующего неприятного запаха.

Фундамент при высоком уровне грунтовых вод

Зравствуйте. Собираюсь строить дом (как, вероятно, и все читающие подобные сайты). Условия строительства идентичны автору темы. То есть УГВ весной около 50 см. Состав грунта таков:

1. ~30-50см  — плодородный слой (раньше было поле, которое разделил на участки)

2. далее идёт как по мне глина. Недели две назад бурил дырки для стобов. Углублялся на 1-1.1 метр. После 30-50 сантиметров идёт глина(скатывал в шарик 5 см в диаметре и он практически не лопался, хотя если раздавить, то трескался, но распадался большими кусками).

Материал дома газобетон. Этажа — 2 полноценных. Перекрытие между первым и вторым бетонные плиты, второй и чердак, скорее всего, деревянные балки (пока этот вопрос мало изучен).

Считал вес дома, только этажи и перекрытия, получилось около 70 тонн — это без фундамента и крыши. Размеры дома 7х9 метров или 8х8. 

фундамент будет лента. Плита тут явно не подходит.

Это я описал то, что планирую пока.

Почитав некоторый материал по фундаметам на силно пучинистых грунтах, а я думаю, что в моём случае лучше руководсвоваться именно этим параметром, возникает парочка вопросов по ответам в данной теме.

Итак.

1. Не разрушает ли целостность основы фундаметнта подсыпка из щебня и песка, то есть не будет просадок фундамента из-за неравномерномой плотности нового грунта? Всё равно, ведь функцию отвода воды она не выполнит из-за высокого УГВ.

2. Правильно ли я понимаю, что если я сделаю следующим образом: сниму 50 см чернозёма, и углублю фундамент на 30 см в глину, а потом досыплю грунта ещё 40-50 см (итого под грунтом уже 80 см фундамента) и подниму ещё на 30 см (это цоколь), то этого фундамента будет достаточно для моего дома?

3. Меня гложет сомнение по поводу точности учёта УГВ. 50 см от поверхности — это весной когда всё растаяло но ещё не ушло в землю. Скорее всего, что пучения будут иметь дело с более глубоким уровнем. Или же всё таки-стоит опираться именно на эту величину?

Вопрос вынесен из комментариев к вопросу  Выбор фундамента при высоких грунтовых водах.

Фундаменты при высоком уровне грунтовых вод

Влажный грунт, или высокий уровень воды в нем – серьезная проблема, с которой сталкивается и заказчик, и строители, и проектировщик. В таком случае важно правильно и грамотно провести все работы, подобрать типы конструкций и материалы. Какой фундамент при высоком уровне грунтовых вод выгоднее и удобнее строить? Как сделать чтобы подвал в таком здании был сухой? Возможно ли само строительство подвала или цокольного этажа? Рассмотрим все эти вопросы подробнее с учетом технологии строительства и требований нормативных документов.

Влияние грунтовых вод на здание

Фундамент при высоких грунтовых водах проектируют с учетом негативного воздействия влаги на конструкцию и риска проседания и пучения при промерзании и оттаивании. Основные проблема, с которой сталкиваются застройщики – просачивание воды к конструкциям, коррозия металлических элементов, подтопление подвалов, разрушение фундаментов в результате морозного пучения.

Влага в грунте разрушает бетоны, заполняет поры в нем и расширяется при замерзании. При воздействии на открытые участки арматуры приводит к их коррозии. Во время сезонного замерзания грунта он увеличивается в размерах. Чем больше насыщенность влагой, тем больших разрушений может принести такое движение.

Дренаж и понижение уровня воды

Для понижения уровня грунтовых вод (УГВ) применяют системы дренажа. Они устраиваются как во время строительства, так и уже при эксплуатируемом здании. Их задача собрать влагу из грунтовой массы и системой трубопроводов отвести ее от фундамента. Также, как вариант, используют искусственные пруды.

Пруды целесообразно применять при осушении больших территорий для коттеджных поселков или других поселений. Вырытый в центре застраиваемой зоны, или не ее краях, пруд собирает влагу из грунта и аккумулирует ее в себе. Для индивидуальной застройки используют бассейн недалеко от фундамента. Собираемая вода отводится их него через отверстия в стенках и дне емкости.

Для частных домов актуальнее применение дренажных сетей. Для них применяют трубки с перфорированной стенкой:

• керамические дырчатые коллекторы;
• асбестоцементные трубы, в которых устроены пропилы с шагом около 15 см размерами 5х4 мм;
• пластиковые трубопроводы.

Дренажные располагают ниже конструкции фундамента под уклоном от фундамента и засыпают землей. В поперечном сечении трубок образуется сухая зона, в которую всасывается вода и стекает за пределы осушаемой зоны.

Выбор типа фундамента при высоких грунтовых водах

Если вам попался участок с высокой грунтовой водой, необходимо серьезно отнестись к выбору фундамента. Даже если проведены мероприятия по осушению и дренажу. Возможные конструкции и их нюансы рассмотрим в таблице.

Тип	Плюсы	Минусы	Возможность устройства подвала
Ленточный	Использование для зданий любой планировки и размеров	Трудности при земляных работах, гидроизоляция, откачка воды	Да
Свайный	Низкая стоимость, простота монтажа, не нужна гидроизоляция	Сложность расчета при больших зданиях	Нет
Плитный	Сопротивление нагрузкам, надежность	Дороговизна	Нет (если плиту не заглублять на высоту подвала)

 

Рассмотрим все конструкции подробнее.

Ленточные фундаменты

Применение ленточных конструкциях в условиях высокой влажности требует гидроизоляции и применения других мероприятий. Необходимо перекрыть возможность просачивания влаги в подвал, защитить арматуру и бетон в фундаменте от агрессивного воздействия. Для этого работы проводят таким образом:

1. Перед строительством необходимо рассмотреть возможность устройства дренажной системы. Это существенно упростит работы. Для этого после рытья траншеи на ее дно с наружной стороны укладывают дренажный трубопровод и засыпают слоем песка.
2. Если при рытье траншея заполняется водой и это мешает проведению работ, используют помпы для откачки.
3. Независимо от того, применяется ли дренаж или нет, применяют песчаную подушку.
4. Дно траншеи или котлована застилается слоем гидроизоляционного материала. Для этого лучше применять рубероид. Пергамин не обладает достаточной жесткостью для такого применения.
5. После укладки выстраивают опалубку для монолитного бетона или устанавливают фундаментные блоки. Заливка бетона проводится до заполнения траншеи водой или после ее откачивания.
6. Для вертикальной гидроизоляции применяют как рулонные, так и мастичные материалы. Смешивать несколько разных материалов нежелательно. Внешняя сторона ленты полностью обмазывается мастикой или обклеивается рубероидом.

Траншея засыпается грунтом и утрамбовывается. Ленточный фундамент позволяет устроить в здании подвал, но он также требует гидроизоляции. Дно котлована выстилается рубероидом и засыпается песком. Так как гидроизоляция не дает полной гарантии, важно перед строительством оценить необходимость подвала в таких сложных гидрогеологических условиях.

Стена защищается слоем гидроизоляции по верху фундамента.

Свайные фундаменты

Свайные фундаменты – оптимальные конструкции при повышенной влажности грунта или высоком уровне воды. Их применение снижает капитальные затраты на возведение. Чаще всего применяют винтовые сваи, так как для них нет необходимости проведения земляных работ и высверливания скважин, которые быстро заполняются водой.

Винтовые сваи представляют собой металлические конструкции с буром на конце стержня. Они монтируются как механизированными средствами, так и вручную. Почему именно сваи считают подходящим фундаментом при высоком уровне грунтовых вод? Причины такие:

1. Хоть сваи и изготовлены из металла, но они не подвергаются коррозии из-за двух факторов – антикоррозионной обработки и низкому уровню кислорода на глубине.
2. При строительстве не проводятся земляные работы. То есть не возникает открытых котлованов и траншей, в которые может просачиваться и накапливаться вода. Пропадает необходимость проводить гидроизоляцию конструкций, что удешевляет работы.
3. Бур на конце сваи выполняет роль анкера, который не дает выталкивать здание из основания при морозном пучении.
4. При строительстве частных домов на сваях, если они не создают большую нагрузку на основание, нет необходимости привлекать механизированные средства, завозить бетон, устраивать опалубку. Работа занимает немного времени не требует особых затрат.

Существует и минус – необходимость отказа от подвала. Его устройство сложно, даже с учетом того, сто будет проведена гидроизоляция. Это же относится и к цокольному этажу.

Плитные фундаменты

Плитные фундаменты – дорогие конструкции, которые требуют больших затрат материалов и сил. Если их выполнять в виде заглубленной конструкции, низ которой располагают ниже глубины промерзания, то стоимость возведения и гидроизоляции в несколько раз превышает ленточный фундамент. При УГВ выше глубины промерзания использование такой конструкции невыгодно. Но применение незаглубленной плиты, низ которой располагают до грунтовых вод, целесообразно рассмотреть при проектировании.

Это железобетонная плита толщиной 40–60 см, которую располагают непосредственно на поверхности грунта или близко от нее. При работе рекомендуется заменить слой грунта на песчаную подсыпку. Так как песок не подвергается морозному пучению, это снизит нагрузку на конструкцию.

Такая мелкозаглубленная плита обладает еще одним преимуществом при влажных и водонасыщенных грунтах – она «плавает». То есть двигается за грунтом при пучении и оседании, но сохранять прочность и целостность.

Как изолировать фундамент при высоком уровне грунтовых вод

Идеальными для строительства любого вида фундамента считаются условия, когда уровень грунтовых вод всегда находится ниже глубины промерзания грунтов – это, практически, идеальная ситуация: дом с просторным и сухим подвалом. Но, бывает, что уровень грунтовых вод (УГВ) наблюдается на меньшей глубине, нежели промерзание грунта? 

А что делать, если необходимо заложить фундамент не больше 3-х метов, и высоком уровне грунтовых вод? По информации Национальной энциклопедии строительства ProfiDom.com.ua, отечественная компания «Элит-пласт», производитель пенополистирола Penoboard (Пеноборд), предлагает свою систему гидроизоляции фундаментов домов, при высоком УГВ: PB-BASEMENT–3.

В этом случае, гидроизоляция фундамента обеспечивается посредством применения двух слоёв битумполимерных материалов Penoboard. Они наплавляются на предварительно подготовленное основание. Эта же система изоляции применяется для пола, настилаемого по грунту, чтобы предотвратить капиллярное поднятие грунтовых вод.

Применение теплоизоляции из экструдированного полистирола Penoboard защищает фундамент здания от промерзания, создавая оптимальные сочетания температуры и влажности в эксплуатируемом помещении. Кроме того, применение изоляционного слоя из Penoboard дополнительно защищает гидроизоляционный слой от механических повреждений и других негативных факторов. Penoboard характеризуется низкой теплопередачей, низким водопоглощением, что позволяет избегать конденсации водяного пара на стенах, для дополнительной гидроизоляции швы бетонной конструкции прокладываются гидрошпонками. Эти эластичные ленты ПВХ уплотняют рабочие и деформационные швы в конструкциях, которые временно или постоянно подвергаются воздействию сточных или грунтовых вод, для удлинения путей проникновения воды в помещение

1

Выбирая плиты экструдированного пенополистирола Penoboard для теплоизоляции полов, необходимо учитывать интенсивность нагрузки на конструкцию пола. Сила сжатия определённого типа плит не может превышать рассчитанную для него норму. Так, полы первых этажей и подвальных помещений несут более серьёзную нагрузку и требуют повышенного внимания. Чего не скажешь о полах, расположенных между этажами. Слой изоляции толщиной 14 см обеспечит коэффициент теплоотдачи равный 0,22 В (м2·К).

Чтобы не допустить появление мостиков холода в зоне фундамента, панели экструдированного пенополистирола Penoboard укладывают непосредственно под железобетонными плитами опор и соединяют с теплоизоляцией по всему периметру стен фундамента

 

Уровень грунтовых вод УГВ / каркасный дом своими руками

Грунтовые воды – это первый от поверхности земли подземный водоносный слой, который залегает выше первого водоупорного слоя (глинистого грунта, который не пропускает воду и не дает ей просачиваться глубже). Источником влаги грунтовых вод могут служить близлежащие реки или озера, атмосферные осадки, таяние снега. Наличие грунтовых вод явление постоянное, но в зависимости от времени года мощность этих вод, т. е. количество содержащейся воды, может меняться. Соответственно меняется и глубина залегания грунтовых вод – расстояние от поверхности этих вод до поверхности земли. Весной при таянии снега и обильном поступлении влаги их уровень повышается, а летом наоборот – понижается. Самый низкий уровень грунтовых вод бывает зимой.

При заложении фундамента наличие и уровень залегания грунтовых вод имеет ключевое значение. Чем выше уровень грунтовых вод, тем больше влажность, и тем меньше несущая способность грунта. Кроме того, при высоком уровне грунтовых вод вода заполняет вырытые траншеи и котлованы, заливать фундамент в таком случае нельзя, необходимо откачивать воду и делать гидроизоляцию. Сделать это один раз при заложении фундамента можно, но грунтовые воды от этого никуда не денутся и продолжат воздействовать на фундамент. Высокий уровень грунтовых вод очень сильно затрудняет обустройство подвала и цокольного этажа, поскольку существует постоянная угроза затопления. Постоянное наличие влаги в подвале приводит к появлению плесени в доме. Высокий уровень грунтовых вод накладывает существенные ограничения на строительство фундаментов, потому что основание фундамента нужно закладывать на расстоянии минимум 50 см от уровня грунтовых вод. Поэтому, до заложения фундамента нужно определить уровень грунтовых вод.

Высоким считается уровень грунтовых вод при глубине залегания 2 м и меньше. Такой уровень характерен для низинных и заболоченных местностей, нижних участков склонов, берегов озер или рек. Соответственно, низкий уровень залегания грунтовых вод – это глубже 2 м под землей, его можно считать нормальным и не учитывать его при выборе глубины заложения фундамента. Определить уровень грунтовых вод можно несколькими способами. Самый точный способ – по уровню воды в близлежащих колодцах. Колодец, вырытый на глубину 5-15 м, наполняется как раз из грунтовых вод, поэтому их уровень такой же, как и статичный уровень воды в колодце (т.е. при максимально наполненном колодце). Другой способ – сделать садовым буром скважину глубиной 2-2,5 м и посмотреть, будет ли на ее дне скапливаться вода. Она может выступить не сразу, а через некоторое время. Если вода в скважине есть, значит уровень грунтовых вод высокий. Если дно скважины остается сухим, то грунтовые воды находятся далеко и их можно не опасаться. Определением уровня грунтовых вод нужно заниматься весной, когда он самый большой, потому что заложение фундамента нужно рассчитывать на самый худший вариант.

Грунтовая вода накапливается на дне скважины

Определять уровень грунтовых вод нужно еще при выборе участка под строительство дома, но если выбирать участок не приходится или он уже куплен, а грунтовые воды залегают близко к поверхности земли, то их уровень можно искусственно понизить. Для этого роют сточные канавы, устраивают дренажные системы, по которым вода отводится с участка.

Читайте так же:

• Глубина промерзания грунта
  Промерзание грунта приводит к его пучению и негативному воздействию на фундамент здания. Глубина промерзания зависит от типа грунта и климатических условий.

• Пучинистый грунт
  Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению, при промерзании он значительно увеличивается в объеме. Силы пучения достаточно велики и способны поднимать целые здания, поэтому закладывать фундамент на пучинистом грунте без принятия мер против пучения нельзя.

• Силы морозного пучения грунтов
  Морозное пучение – это увеличение объема грунта при отрицательных температурах, то есть зимой. Происходит это из-за того, что влага, содержащаяся в грунте, при замерзании увеличивается в объеме. Силы морозного пучения действуют не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки и способны выдавить фундамент дома из грунта.

• Расчет фундамента для дома: нагрузка на фундамент и грунт
  На этапе проектирования будущего дома в числе прочих расчетов необходимо выполнить расчет фундамента. Цель этого расчета – определить, какая нагрузка будет действовать на фундамент и грунт, и какой должна быть опорная площадь фундамента. Для того, чтобы определить суммарную нагрузку на фундамент, необходимо посчитать вес будущего дома со всеми эксплуатационным нагрузками (проживающими там людьми, мебелью, инженерным оборудованием и т.п.)

• Несущая способность грунтов Несущая способность грунтов – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента.

Строительство фундаментов

Выбор фундамента производится не только из-за соображений прочности, устойчивости, но и так же из соображений экономичности. Но все таки это та часть здания, на которой экономить не стоит. Много примеров, когда из-за неверно устроенного фундамента, еще недостроенное здание начинает «трещать».  

При возведении фундаментов очень важно соблюдать технологию устройства фундамента (вязка арматуры, непрерывное бетонирование, прочность опалубки и т.д.).

Наша компания имеет большой опыт возведения фундаментов в местных условиях, мы имеем необходимую технику и оборудование для возведения фундаментов различных типов.

 

ВЫПОЛНЯЕМЫЕ НАМИ ФУНДАМЕНТЫ

 

	Ленточные свайно-ростверковые Самый распространенный вид фундамента в нашем регионе, применяемый при частном строительстве. Это относительно недорогой тип фундамента, но не во всех случаях можно его использовать. При плохих грунтовых условиях, высоком уровне грунтовых вод, строительстве подвала вместо ленточного фундамента применяются другие типы фундаментов
Монолитная плита Монолитная плита — ещё один вид фундамента, часто применяемый в нашем регионе. Монолитную плиту строят при возведении подвалов, при плохих грунтовых условиях. При возведении такого фундаменто важно использовать качественную бетонную смесь, соблюдать технологию возведения.
	УШП (Утепленная шведская плита) Утепленная шведская плита — разновидность монолитной плиты. УШП возводится при мелком заглублении. Утеплитель располагается под всей плитой. Утепляются также торец, обрез плиты, отмостка. Таким образом, тепло из дома не уходит в грунт, а под грунтом создаются условия, которые препятстуют неравномерному промерзанию (для предотвращения температурных деформаций грунтов)
Блочный из ФБС Фундамент из блоков применяется при возведении подвалов. Фундаментные блоки укладывабтся на раствор, в местах пересечения стен в швах укладывается сетка — для усиления конструкции. При высоком уровне грунтовых вод, влажных грунтах целесообразнее стены подвала выполнять монолитными — для лучшей гидроизоляции. При установке блоков используется кран. Важно ровно установливать блоки, для ровности стен (для равномерного нанесения гидроизоляции с наружной стороны и оштукатуривания с внутренней)
	Монолитные стены подвала При строительстве подвала оптимальным вариантом является монолитное исполнение стен. В качестве основания устраивается монолитная плита, либо монолитная подушка под стенами и монолитный пол в помещении. При строительстве монолитных стен мы используем щитовую инвентарную опалубку. При использовании такой опалубки поверхность стен получается ровная. Такая поверхность стен обеспечививает выполнение качественной гиброизоляции. Со стороны помещения такая поверхность является идеальным основанием для оштукатуривания стен.
Ленточный на монолитной подушке Ленточный фундамент на монолитной подушке целесообразно устраивать при высоком уровне грунтовых вод, когда проблематично устройство буронабивных свай. Такой фундамент уменьшает нагрузку на грунт путем распределения давления по бОльшей площади, нежели простой ленточный фундамент.

 

 

ФУНДАМЕНТЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В НАШЕМ РЕГИОНЕ

 

Фундамент — это конструктивная часть здания, возпринимающая нагрузку от здания и передающая ее на основание. Выбор фундамента зависит от нескольких факторов:

 вид грунта

 наличие подвала

 высота стояния грунтовых вод, увлажненность грунта

 опыт строительства в данной местности

 конструкция дома

Самый распространенный вид грунта в нашем регионе (Тюмень, тюменский район) — суглинок. В сухом состоянии такой грунт является хорошим основанием. Однако при увлажнении, а особенно при насыщении водой, суглинок переходит в пластичное, а также в текучее состояние. Такой грунт является плохим основанием, а порой на таком грунте и строить-то нельзя. Еще одна особенность грунтов в нашем регионе — верхние слои суглинка, при нахождении в сухом состоянии, являются хорошим основанием, однако нижележащие слои находятся в разжиженном состоянии — практически консистенция сметаны.  

Еже одна особенность влажных грунтов — возникновение сил морозного пучения. При чём, чем легче здание, тем ему труднее «сопротивляться» таким силам. 

Имеются различные мероприятия для борьбы с силами морозного пучения.

Как видно, в нашем регионе грунтовые условия являются далеко не идеальными для возведения фундамента. Поэтому к данному этапу строительства необходимо подходить особенно ответственно. 

 

НАШИ ФУНДАМЕНТЫ

 

                                            

 

ЭТАПЫ ВОЗВЕДЕНИЯ ФУНДАМЕНТА

 

Первый этап — подготовительные работы

Подготовительные работы включают в себя: снятие почворастительного слоя, устройство подсыпки (при необходимости поднять участок), выравнивание и трамбование грунта. 

Второй этап — устройство основания

Под фундамент обязательно устройство песчано-щебеночного основания. Песок и фундамент хорошо фильтруют воду, недопукая каппилярного поднятия воды к подошве фундамента (при нежележащем слое грунтовых вод). Сам щебень является отличным основанием. Его физико-механические свойства (прочность, несжимаемость) превосходят свойства песка, суглинка и глины. После устройства песчано-щебеночного основания оно обязательно трамбуется.

«Подбетонка»

 При некоторых видах грунта и фундамента необходимо устраивать так называемую «подбетонку». «Подбетонка» представляет собой бетонное основание, выполненное из низких марок бетона («тощего» бетона).

Важное значение имеет высота уровня грунтовых вод. Здесь нужно определиться — подвал (цокольный этаж) необходимо защищать от каппилярной влаги, либо от напора грунтовых вод водоносного слоя. Понятное дело, что при высокой грунтовой воде особенно важно тщательное и грамотное выполнение гидроизоляции. Также необходимо выполнение массивной бетонной плиты — для избежания выталкивающего действия воды. Толщина плиты определяется расчетами, в зависимости от уровня стояния грунтовых вод и вышележащих нагрузок.

Третий этап — возведние фундамента

При выполнении монолитного фундамента — выполняется вязка арматуры, устройства опалубки, бетонорование фундамента. после набора бетоном необходиной прочности (от 3 дней) производится снятие опалубки («разопалубка»)

При выполнении сборного фундамента — производится установка фундаментных блоков в преоктное положение при помощи грузоподъемной техники. В горихонтальных швах, на углах и стыках выполняется дополнительное армирование фундамента. Сами блоки кладутся на выровненный цементно-песчаный раствор/ 

Четвертый этап — дополнительные работы

К таким работам относятся: вертикальная гидроизоляция фундамента, прокладка коммуникаций (канализация), теплоизоляция фундамента. При необходимости (или по проекту) — прокрадка пристенного дренажа, систем отведения ливненых вод.

 

Пятый этап — обратная засыпка

Обратная засыпка может производиться непосредственно после возведения фундамента, либо позже — в зависимости от технологии строительства. При выполнении обратной засыпки грунт обязательно трамбуется. Для защиты фундамента от подмывания поверхностными водами — обязательно устройство отмостки шириной не менее 80 см.

 

Глубина уровня грунтовых вод и фундамент

Глава из книги «Малозаглубленный ленточный фундамент»

 

При выборе типа фундамента и его проектировании нужно учитывать наличие или возможность появления подземных вод (в том числе высоту зоны капиллярного поднятия в глинистых грунтах над уровнем подземных вод). Фундамент должен быть спроектирован так, чтобы любой (неожиданно понизившийся или повысившийся) уровень грунтовых вод не оказал воздействия на его стабильность. При высокой вероятности постоянного контакта с водой бетон должен быть высокой плотности (подбор водоцементного соотношения и вибрирование при укладке) для уменьшения пористости. Также необходима качественная гидроизоляция бетона. Но вода в грунте может быть не только фактором, способствующем коррозии через растворенные химические вещества (кислоты, сульфаты) или при замерзании и образовании льда, способного вызвать расслоение бетона при замерзании в его полостях и порах. Вода в грунте с одной стороны способна снижать несущую способность грунтов.    

При подъеме уровня грунтовых вод могут происходить дополнительные осадки грунтов и фундаментов в случаях, когда здания были запроектированы без учета возможного полного водонасыщения грунтов под фундаментами. Кроме повышения уровня грунтовых вод, существенную роль в изменении несущих способностей грунтов может внести периодические подтопления территорий.  

Подтопленные территории
Подтопленные территории  характеризуются периодическим или разовым подъемом из-за природных или техногенных факторов уровня грунтовых вод или влажности грунтов до критических значений при которых  отсутствуют необходимые условия строительства или эксплуатации как отдельных зданий, так и территории в целом. 
Потенциально подтопляемые территории — это такие территории, на которых возможно увеличение влажности грунтов в результате строительных работ или иных антропогенных воздействий.               Причинами для подтопления территорий может быть как избыток поступления на территорию вод, так и затруднение их оттока. Факторы, способствующие этому, могут быть как природного происхождения, так и техногенного.  Природные факторы, способствующие подтоплению – это низменное положение, плохая дренированность грунтов, высокое расположение водоупорного слоя, подпор от рек и естественных водоемов, ловушки рельефа.
К техногенным факторам подтоплений относят подпор подземных вод от хранилищ, массивов орошения, крупных каналов, промышленных предприятий с большим потреблением воды, находящихся за пределами населенного пункта (главным образом, вверх по потоку подземных вод), от крупных технологических накоплений, полей фильтрации. Возможны и утечки из водонесущих коммуникаций, задержка поверхностных и грунтовых вод зданиями и сооружениями (барражный эффект).
Близость подземных вод от каналов, рек, озер и других водоемов, наличие рядом гидроэлектростанций, плотин и дамб, полей фильтрации от очистных сооружений, подземные магистральные водопроводы должны насторожить вас в отношении существующего или возможного высокого уровня грунтовых вод. Водонасыщение грунта приводит к ухудшению деформационных характеристик грунта, и создает возможность для локальной осадки грунта.

Таблица. Глубина заложения фундаментов зданий  с холодными подвалами и техническими подпольями в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод и глубины сезонного промерзания.  ( Таблица адаптирована на основании таблицы №2  п. 2.30 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений»).

Грунты под подошвой фундамента, залегающие на глубину не менее нормативной глубины промерзания	Глубина заложения фундаментов в зависимости от глубины расположения уровня подземных вод и глубины сезонного промерзания
	Уровень глубины подземных вод выше уровня глубины промерзания грунта + 2 метра	Уровень глубины подземных ниже уровня глубины промерзания + 2 метра
Скальные, крупнообломочные с песчаным заполнителем, пески гравелистые, крупные и средней крупности	не зависит от глубины промерзания грунта	не зависит от глубины промерзания грунта
Пески мелкие и пылеватые	не менее глубины промерзания грунта	не зависит от глубины промерзания грунта
Супеси	не менее глубины промерзания грунта	не зависит от глубины промерзания грунта
Cуглинки, глины, а также крупно-обломочные грунты с пылевато-глинистым заполнителем	не менее глубины промерзания грунта	Не менее ½ глубины промерзания грунта

При планировании фундамента для дома на потенциально подтопляемых территориях уровень подземных вод принимается на 0,5-1 м выше фактического.   При высоком уровне грунтовых вод или возможных повышениях при сезонных колебаниях для ленточного фундамента следует предусмотреть мероприятия по водопонижению:  устройство водопонизительных скважин, водоотливов и подземное водоотведение (дренирование) и качественную гидроизоляцию подземных поверхностей бетонных конструкций. При этом надо учитывать, что водопонижение в слабых глинистых грунтах, торфах и илах неминуемо приведет к осадке грунтов.   

Таблица. Связь уровня грунтовых вод со степенью морозного пучения грунтов.

Тип грунта	Уровень грунтовых вод ниже расчетной глубины промерзания, м
	Слабая пучинистость	Средняя  пучинистость	Сильная  пучинистость	Чрезмерная пучинистость
Мелкие, пылеватые пески	0,5
Супеси	1	0,5	0,3	<0,3
Суглинки	1,5	1	0,7	<0,7
Глины	2	1,5	1	<1

Также, при высоком уровне грунтовых вод, попадающем в глубины нормативного промерзания грунта, фундамент рекомендуется закладывать на глубину не менее нормативной глубины промерзания.  Однако исполнение этого требования может сделать строительство ленточного фундамента экономически невыгодным.  Если ваш дом планируется строить на участке с высоким уровнем грунтовых вод, с возможностью сезонного подтопления при таянии снегов или разлива водоемов, при потенциальной возможности техногенного подтопления целесообразнее рассмотреть возможность постройки свайного или свайно-ростверкового фундамента.  

В зонах возможного подтопления талыми водами рек и водоемов целесообразно строить дома на поднятых выше потенциального уровня затопления (подъема воды) монолитных бетонных сваях.  Это так называемый открытый тип свайного фундамента. Открытые свайные фундаменты рекомендуются американским МЧС (Federal Emergency Management Agency – FEMA) к постройке в зонах возможных затоплений и подтоплений.  При этом основание свай должно располагаться ниже глубины возможной эрозии или размыва.

 

Как уровень грунтовых вод влияет на ваши планы развития?

Одним из важнейших источников нашей воды является природный ресурс, который мы называем подземными водами . Подземные воды составляют 98 процентов пригодной для использования воды на Земле [источник: Фонд подземных вод]. Не путать с поверхностными водами, которые мы видим в озерах, реках и океанах, грунтовые воды поступают из дождя, снега, мокрого снега и града, которые проникают в землю. Он заполняет пространство между камнями, почвой, гравием и песком, гравитация тянет его вниз, пока он не достигнет уровня, который полностью насыщен.Верхняя граница этого уровня насыщенной воды известна как уровень грунтовых вод .

Подземные воды поступают к нам в основном чистыми и незагрязненными, но они могут быть загрязнены, что делает их непригодными для использования человеком. Некоторые из наиболее распространенных загрязнителей — это бензин, масло, дорожные соли и химические вещества. Одним из основных источников загрязнения грунтовых вод является коррозия, растрескивание или протечки резервуаров для хранения. По оценкам экспертов, более 10 миллионов резервуаров для хранения захоронены в Соединенных Штатах и ​​что более 20 000 заброшенных и неконтролируемых свалок с опасными отходами засорены страной [источник: Фонд подземных вод].

Септические системы, используемые людьми, не подключенными к городской канализационной системе, являются еще одним источником загрязнения, и свалки могут пропускать загрязнители через трещины в их нижнем слое. Дождь смывает даже удобрения, пестициды и дорожные соли в грунтовые воды.

Те, кто пьет загрязненную воду или контактирует с ней, могут заразиться серьезными бактериальными заболеваниями, расстройствами нервной системы, раком и даже печеночной или почечной недостаточностью. Загрязненные грунтовые воды также оказывают неблагоприятное воздействие на диких животных и рыбу [источник: Фонд грунтовых вод].

Поскольку он находится глубоко под землей, очистка загрязненных грунтовых вод может быть трудной и дорогостоящей, исчисляемой миллионами долларов. Если вы — землевладелец, рассматривающий возможность застройки своей собственности, было бы благоразумно испытать воду, так сказать, при планировании застройки. Местные органы здравоохранения могут помочь в получении анализа воды.

При составлении планов развития учитывайте не только качество грунтовых вод, но и количество грунтовых вод. Каждый из низких и высоких уровней грунтовых вод имеет свой набор проблем.Читайте подробнее о том, как уровни грунтовых вод могут повлиять на ваши планы развития и что вы можете сделать, чтобы смягчить последствия.

Как защитить фундамент от воздействия грунта и грунтовых вод?

🕑 Время чтения: 1 минута

Фундамент является неотъемлемой частью конструкции и сильно влияет на структурную целостность конструкции. Конструкции фундамента обычно подвергаются различным видам атак со стороны подземных вод и почвы, поэтому необходимо принимать необходимые меры защиты.

Как защитить фундаментные конструкции от грунтовых и грунтовых вод? В этой статье рассматриваются следующие соображения относительно атак на фундаментные конструкции, вызванных вредными элементами в почвах и грунтовых водах:

• Причины атак
• Исследование почв и подземных вод
• Защита бетонных фундаментных конструкций от проникновения в почву и грунтовые воды
• Защита стальных свай от коррозии
• Защита деревянных свай

Причины атак на фундаментные конструкции Существуют разные типы атак, от которых могут пострадать различные типы фундаментов. Ниже указаны различные причины атак, от которых могут пострадать и, как следствие, повреждения различных типов фундаментов, а именно бетонный фундамент, стальные сваи и деревянные сваи.

Таблица-1: Типы оснований и причины атак

Типы фундаментов	Причины атак
Бетонная конструкция	Химические отходы и сульфаты в почве, эрозия и механическое истирание, рисунок 1
Стальные сваи	Особые условия окружающей среды могут привести к коррозии, Рисунок 2
Сваи деревянные	Организм в почве и воде может привести к разрушению деревянных свай, кораблей или льда или других плавучих объектов, вызывающих истирание, серьезные повреждения могут возникнуть из-за движения черепицы в случае, когда фундамент подвергается воздействию волн, Рисунок-3 и Рисунок-4

Степень атак зависит не только от концентрации вредных элементов в почве, но также от климатических условий и изменений уровня грунтовых вод.

Рис.1: Сульфатное воздействие на бетонную фундаментную конструкцию

Рис.2: Коррозия стальных свай

Рис.3: Деревянные сваи, использованные при строительстве моста

Рис.4: Куча гнилой древесины

Исследование почв и подземных вод Очень важно определить уровень грунтовых вод, колебания и наличие агрессивных веществ в почве, так как соответствующие меры защиты могут быть предложены в зависимости от состояния участка, на котором построен фундамент.Обычно для химического анализа берутся пробы грунтовых вод, нарушенных и ненарушенных почв. Стоячие трубы могут быть размещены в скважинах на достаточное время, чтобы получить необходимые данные и определить уровень грунтовых вод. Таким образом, можно не только определить колебания грунтовых вод, но и получить средний уровень грунтовых вод. Необходимо получить достаточно данных для правильного определения содержания сульфата и оценки изменений содержания сульфата по мере увеличения глубины. Это связано с тем, что на основании неадекватных данных можно рассмотреть неэкономичные меры защиты.

Рис.5: Определение уровня грунтовых вод

Защита бетонных конструкций фундамента от воздействия грунта и грунтовых вод Основным фактором, приводящим к ухудшению состояния бетонного фундамента, является агрессивное воздействие сульфатов, содержащихся в почве и грунтовых водах. Помимо воздействия сульфатов, химические отходы, органические кислоты, специфический вредный заполнитель, коррозия арматуры и воздействие моря могут вызвать повреждение бетонного фундамента. В следующих разделах будут объяснены эффективные меры защиты, которые можно использовать для защиты бетонной фундаментной конструкции от воздействия почвы и грунтовых вод.

Защита от сульфатной атаки Существует несколько методов, которые можно использовать для защиты от атак на бетонные фундаментные конструкции. Согласно классификации ASTM, портландцемент типа II может обеспечить хорошую стойкость к воздействию сульфатов, а портландцемент типа V обладает высокой устойчивостью к воздействию сульфатов. С наиболее серьезной сульфатной агрессией со стороны почвы и грунтовых вод можно бороться с использованием суперсульфатного и высокоглиноземистого цемента. Несмотря на то, что цемент с высоким содержанием глинозема может пострадать от конверсии, которая представляет собой внезапное снижение прочности бетона на сжатие, эта проблема может быть решена, и в таком бетоне остается остаточная прочность, когда он подвергается конверсии.Показателем высокой конверсии глинозема является снижение сульфатостойкости бетона. Меры по предотвращению высокой конверсии глинозема включают в себя отказ от использования цемента с высоким содержанием цемента, защиту бетона от тепла, предотвращение отверждения паром и защиту бетонных свай от солнца на складских дворах с помощью надлежащего затенения. Для нормального строительства фундамента подходящее уплотнение сульфатостойкого цемента может быть достаточным в областях с высокой концентрацией сульфата, тогда как защитная мембрана должна использоваться в суровых условиях. Рекомендуется использовать и оборачивать бетонную подушку и ленточный фундамент пластиковыми или битумными листами. Сверхпрочная пластиковая пленка может использоваться для защиты монолитных и забивных бетонных свай, и этот защитный слой можно разорвать крепежными элементами. Таким образом, вместо них можно использовать оцинкованные гофрированные цилиндрические листы из листовой стали или жесткие трубы из ПВХ, но это будет дороже.

Защита бетонного основания от воздействия органических кислот в почвах и грунтовых водах Природные кислоты могут присутствовать в торфяных почвах и воде, а свободная серная кислота может образовываться в результате окисления пирита или марказита.Первый тип менее агрессивен, если используется непроницаемый бетон, тогда как второй очень вреден для бетона. Высокое содержание сульфата и значения pH используются как признак наличия свободной серы и, исходя из значений pH, рекомендуются соображения защиты. Например, если значение pH равно 6 или больше, никаких мер для рассмотрения не требуется, но для меньших значений потребуется использование сульфатостойкого цемента, быстротвердеющего цемента в сочетании с летучей золой или измельченного гранулированного доменного шлака обеспечит желаемый результат. защита.

Защита бетонного основания от химических и промышленных отходов Вредные химические вещества могут присутствовать на химических предприятиях и в захороненных отходах. С этим материалом трудно иметь дело, поскольку концентрация химических веществ может варьироваться, и их идентификация значительно затруднена. Следовательно, если строительная площадка содержала агрессивные химические вещества, такие как кислотные отходы, то рекомендуется использовать свайный фундамент, состоящий из сборной бетонной оболочки, полой внутренней части с трубой из ПВХ, помещенной и заполненной бетоном, и внешней оболочки, работающей как жертвенная по длине вала в земле, загрязненной химическими отходами.

Защита стальных свай от коррозии Стальные сваи могут пострадать от коррозии в почве и грунтовых водах, поскольку и воздух, и вода являются основными условиями возникновения коррозии стальных свай. Обычно определенные области стальной сваи действуют как анодные, а другие как катодные. Следовательно, ржавчина будет образовываться в катодных областях, тогда как точечная коррозия будет образовываться в анодных областях. Коррозия стальных свай в почве и грунтовых водах — серьезная проблема, и ее необходимо решать надлежащим образом.В следующих разделах будут кратко рассмотрены меры, рекомендуемые для защиты стальной сваи в почве и грунтовых водах от коррозии.

Защита стальной сваи лакокрасочным покрытием В этом методе пескоструйная обработка сначала используется для конструкции, чтобы добиться состояния белого металла. После этого на чистую металлическую поверхность наносится цинк-силикатный грунтовочный слой толщиной 50-75 мкм. Наконец, эпоксидная или виниловая окраска предоставляется в качестве верхнего покрытия.Следует помнить, что грунтовка должна гармонировать с топовым покрытием. Защита краской применяется для участков морских сооружений выше зоны заплеска. Наконец, следует иметь в виду, что лакокрасочная обработка неприменима для длительного срока службы конструкции в зоне брызг. Поэтому рекомендуется использовать стальные пластины для защиты конструкции или увеличить толщину стальных свай.

Рис.6: Коррозия стальной сваи в морских условиях

Катодная защита стальных свай Применение характеристического электрохимического потенциала металлов является основой системы катодной защиты.В этом методе конструкция превращается в катодную, что предотвращает миграцию металлов из конструкции в почву, грунтовые воды или любой раствор. В методе катодной защиты может использоваться система с источником питания или расходуемый анод. В первом случае аноды представляют собой крупные куски углерода или железного лома. Генератор постоянного тока или другие подходящие средства используются для обеспечения постоянного тока, необходимого для протекания от анода к катоду. Следует отметить, что при сохранении максимально возможной открытой поверхности конструкции отходы анода будут снижены, а требования к источникам питания уменьшатся. Что касается применения расходуемого анода, то он состоит из значительно больших масс анодных металлов, которые подвержены коррозии, обеспечивая защиту в течение всего срока службы конструкции. Следовательно, расходные аноды могут потребовать замены через некоторое время, особенно в морской среде. Кроме того, электродвижущая последовательность расходуемого анода должна быть больше, чем у конструкции, предназначенной для защиты. Наконец, считается, что использование расходуемого анода в морских конструкциях более целесообразно по сравнению с подходом к источникам питания, поскольку для последнего требуются кабели, которые могут быть повреждены кораблями или другими объектами.Однако замена расходуемого анода требует замены под водой, что может быть нелегко.

Рис.7: Катодная защита стальной сваи с помощью источника питания

Рис.8: Жертвенный анод, используемый для защиты стальной сваи в воде

Защита деревянных свай Древесина используется в качестве сваи, распорок и ограждений в морских условиях, поэтому высока вероятность разложения древесины под действием биологических организмов. Однако, когда древесина находится в земле, такие ухудшающие факторы редко влияют на нее при условии, что древесина остается влажной.Более того, если древесину подвергнуть частичному смачиванию и сушке, она серьезно испортится. Такая ситуация может возникнуть при использовании заглубленных деревянных свай в регионах, где меняется уровень грунтовых вод. Наконец, существует ряд защитных мер, которые можно использовать, чтобы избежать повреждения свайной древесины. В следующих разделах эти меры будут объяснены.

Консервация деревянных свай креозотом Сообщается, что использование креозота для пропитки деревянного фундамента является весьма эффективным способом предотвращения порчи древесины из-за биологических и других вредных воздействий.Пропитка креозотом увеличит способность деревянных свай стоять в течение более длительного времени, и эта жидкость, как утверждается, является наиболее подходящей среди всех других типов жидкостей, используемых для защиты древесины, например, водорастворимых и растворимых типов. Креозот более эффективен для древесины хвойных пород по сравнению с древесиной лиственных пород. Это связано с тем, что в первом случае креозот может быть пропитан на большую глубину по сравнению со вторым. Сообщается, что глубина пропитки 75 мм может быть получена в случае мягкой древесины, в то время как древесина твердых пород не может быть пропитана должным образом, поэтому она будет выдерживаться под постоянным давлением в течение некоторого времени, пока не будет достигнута приемлемая обработка.И, наконец, из-за того, что древесина твердых пород не может быть обработана должным образом, рекомендуется соответствующим образом обработать отверстия для болтов креозотом.

Рис.9: Пропитанная креозотом древесина

Защита деревянных свай бетоном Такой подход рассматривается в том случае, когда использование креозота не дает требуемого конечного результата. Например, креозот нельзя использовать в условиях изменения уровня грунтовых вод. Если уровень грунтовых вод достаточно глубокий, то рекомендуется использовать композитную сваю, что означает, что нижняя часть сваи полностью погружена под воду, это древесина, тогда как верхняя часть будет бетонной.Однако, когда глубина зеркала грунтовых вод достаточно мала, тогда сваю вырезают и на этом уровне грунтовых вод помещают верхушку сваи. На рисунке 7 показано использование бетона для сохранения деревянной сваи и увеличения срока ее службы.

Рис.10: Использование бетона для предотвращения повреждения деревянной сваи. a рассматривается в случае глубокого уровня зеркала воды, тогда как b является практикой в ​​случае уровня зеркала воды на мелководье

Защита деревянных свай от морского бурильщика Рекомендуется использовать древесину, которая в первую очередь может противостоять бурильщикам, а не использовать деревянные сваи и обеспечивать защиту от такого риска.Есть несколько видов древесины, которые естественно сопротивляются растачиванию, например африканский падаук (рис. 8), белиан, афрормозия (рис. 9) и многие другие типы деревянных свай.

Рис. 11: Древесина африканского падука способна противостоять растачиванию

Рис. 12: Афромозийная куча, устойчивая к бурам

Следует сказать, что заболонь таких пиломатериалов должна быть удалена, в противном случае потребуется обработка креозотом. Это связано с тем, что заболонь таких пород древесины подвержена агрессии бурильщика.Равномерность обработки поверхности деревянного слоя сильно влияет на эффективность обработки. Повреждения при обработке любыми средствами, например, протыканием обрабатываемого слоя крючками, которые можно использовать во время подъема, или болтами, или пропилом, допускают проникновение или расточку и вызывают порчу древесины.

City Research Online — Эффективность фундаментов в условиях роста грунтовых вод

Моррисон, П.Д.Дж. (1994). Характеристики фундамента в условиях повышения уровня грунтовых вод . (Неопубликованная докторская диссертация, Городской университет Лондона)

Абстрактные

В последние годы наблюдается повышение уровня грунтовых вод в базальном водоносном горизонте под Лондоном. Результатом этого повышения уровня воды, если бы он достиг уровня равновесия двух веков назад, было бы снижение эффективных уровней напряжения в основаниях под Лондоном. Было исследовано влияние такого увеличения порового давления на фундамент из переуплотненной глины.Характеристики фундамента из жесткой глины во время подъема грунтовых вод были исследованы с помощью модельных испытаний центрифуги. Модельные испытания включали сравнение поведения буронабивных свай с различными коэффициентами безопасности по нагрузке, свай с различным соотношением длины к диаметру основания, сравнение поведения мелкого и глубокого фундамента и влияния различных начальных распределений порового давления. В двух испытаниях были проведены испытания пьезоконуса в режимах низкого и высокого порового давления воды. Трехосное испытание и численный анализ были использованы для получения информации для использования при анализе результатов испытаний центрифуги. Основными выводами проекта были: геометрия свайного фундамента (тонкий или недоразвёрнутый) и способ передачи нагрузки от сваи на почву были замечены как влияющие на оседание сваи относительно поверхности земли во время подъема грунтовых вод. Сваи, которые требуют мобилизации концевого несущего сопротивления при рабочих нагрузках, обычно оседают больше, чем сваи, преимущественно фрикционные, одинаковой длины.Для свай аналогичной геометрии начальный запас прочности будет влиять на осадку во время подъема грунтовых вод. Сваи с более низкими начальными факторами безопасности оседают больше, чем сваи с более высокими начальными факторами безопасности во время подъема грунтовых вод. Дифференциальные осадки между мелким и глубоким фундаментами почти полностью были вызваны оседанием глубокого фундамента по отношению к вздымающейся поверхности земли, где имелась поверхность с возвышающимся уровнем грунтовых вод. Там, где не было поверхностных вод, по отношению к поверхности оседали как мелкие, так и глубокие фундаменты.Пучкование почвы в этом последнем случае в значительной степени было связано с высокой процентной потерей вертикального эффективного напряжения у поверхности по сравнению со случаем, когда существовал вертикальный горизонт грунтовых вод. Было замечено, что несущая способность свайного фундамента снизилась в результате подъема грунтовых вод. Пропускная способность основания, измеренная в условиях значительного осушения, была линейно связана со средним нормальным эффективным напряжением в грунте, так как сопротивление торца конуса в испытаниях пьезоконусом проводилось при низкой скорости проникновения. Испытания пьезоконуса также показали, что потеря в процентах сопротивления опорной части без дренажа была больше, чем потеря сопротивления без дренажа.Анализ методом конечных элементов исследовал эффекты установки свай для модели и прототипа свай и их влияние на поведение свай во время подъема грунтовых вод. Результаты показали, что на гладкой поверхности сваи прототипные сваи будут испытывать большее процентное снижение пропускной способности ствола, чем сваи-модели. Анализ был ценным для оценки применимости данных модели центрифуги к ситуациям прототипа

Действия (требуется логин)

Вход администратора

Высокий водяной стол — ремонт AFS

Независимо от того, насколько далеко мы продвинулись в области проектирования и строительства, некоторые вещи по-прежнему остаются проблемными даже для лучших инженеров.А именно, высокий уровень грунтовых вод вызывает кошмары по всей стране. В большинстве домов он находится чуть выше подполья или уровня цокольного этажа, и это нормально. Проблема возникает, если окружающая почва на вашем участке плотная и впитывающая.

Таким образом, проблема с высоким уровнем грунтовых вод потребует времени, чтобы негативно повлиять на ваш дом. Однако, когда это произойдет, это позволит грунтовым водам проходить через ваш фундамент, в конечном итоге вызывая связанные с водой повреждения и серьезные структурные проблемы. К сожалению, вы мало что можете сделать, чтобы предотвратить возникновение этих проблем, когда уровень грунтовых вод поднимется до определенного уровня.Даже некоторые решения, такие как модернизация двора, могут не сработать, если ситуация вышла из-под контроля.

Здесь мы более подробно объясним, как функционируют высокие уровни грунтовых вод и как можно предотвратить нанесение ущерба. Мы обсудим, что это такое, разные типы, а также как измерить один на вашем участке.

Что такое высокий уровень воды?

Первое, что нам нужно здесь обсудить, это что такое высокий уровень грунтовых вод. Только после этого мы сможем подробно рассказать о том, как это может повлиять на вас и ваш дом.Тем не менее, высокий уровень грунтовых вод относится к состоянию, когда горные породы и окружающие грунтовые материалы присоединяются к верхнему слою почвы из-за чрезмерного количества воды под ним. Это может происходить, когда в этом районе проливной дождь или когда вода с возвышенностей проникает в почву вокруг вашего дома.

Высокий уровень грунтовых вод довольно часто встречается в низинных районах с плохой дренажной почвой. Однако это может произойти и в другом месте. Во время сезонных изменений, когда идет больше дождей, избыток воды также может толкать камни и почву вверх.Высокий уровень грунтовых вод типичен при сильных наводнениях в вашем регионе.

Водные столы различных типов

В зависимости от геологических образований в вашем районе и сезона вы можете встретить разные типы грунтовых вод. Итак, чтобы иметь возможность справляться с ними так или иначе, вам нужно их различать. Вот что вам нужно знать.

• Подземные грунтовые воды : Этот тип грунтовых вод образуется, когда грунтовые воды попадают в карманы земной коры и не могут выйти.Другими словами, высокие уровни грунтовых вод не позволяют воде проникать глубже в землю, чтобы достичь нормального уровня подземных грунтовых вод. Этот тип грунтовых вод состоит из материала коренных пород (твердых пород) или тяжелой плотной глины. Ваш дом не будет безопасным, даже если он находится на возвышенности.
• Сезонный высокий уровень грунтовых вод : Второй тип высокого уровня грунтовых вод может возникнуть из-за сезонных изменений. А именно, в конце зимы и в начале весны уровень грунтовых вод повысится из-за таяния снега и большого количества осадков.Как только это произойдет, вода с поверхности будет проникать в землю и поднимать уровень грунтовых вод вверх. Если вы заметили, что вода в вашем дворе не сливается, следует учитывать, что у вас проблема с сезонным повышением уровня грунтовых вод.

Как высокий уровень воды может повлиять на мой дом?

Нет смысла описывать, что такое высокие уровни грунтовых вод и как их различать, если мы не упоминаем, как они влияют на вас; или, если быть более точным, мы должны выяснить, как они ставят под угрозу безопасность вашего дома и его фундамента. Следовательно, теперь мы поговорим о двух основных проблемах, которые они вызывают.

• Смена фундамента : В областях, где уровень грунтовых вод находится близко к поверхности земли, грунтовые воды нередко оказывают давление на нижнюю часть фундамента зданий. Специалисты называют это явление гидростатическим давлением. Этот тип давления воды / почвы приведет к растрескиванию основания фундамента и пропуску воды внутрь подвала или в подвал.В крайних случаях гидростатическое давление сместит фундамент, что приведет к серьезным повреждениям его стен и настилов.
• Проблемы с влажностью : Как мы уже говорили, фундамент может сдвинуться в более крайних случаях, но это не означает, что вы в безопасности, если этого не произойдет. У вас все еще могут быть проблемы с влажностью. Такой высокий уровень влажности способствует гниению, ржавчине и даже росту плесени. Следовательно, чем больше у вас древесины там внизу, тем больше вероятность, что вы нанесете ей дорогостоящий ущерб.

Как измерить уровень грунтовых вод на своей территории?

У вас есть два основных способа измерения уровня грунтовых вод вокруг вашего дома. Первый заключается в использовании рулетки и измерении уровня воды в неглубоком колодце. Но если у вас нет колодца, вы можете использовать акустические или электрические зонды. Тем не менее, мы бы посоветовали вам позвонить профессионалу, чтобы оценить ситуацию в вашем дворе, потому что это может слишком запутать.

Что делать с высоким уровнем воды?

Лучшее, что вы можете сделать, чтобы справиться с высоким уровнем грунтовых вод на своей территории, — это обратиться к профессионалу и позволить ему справиться с этим.Чтобы лучше понять, что они будут делать в вашем доме, мы перечислим несколько решений, которые они могут выбрать.

• Дренаж двора : Первый и наиболее очевидный выбор — установка системы поверхностного и подземного дренажа. Дренаж сможет отводить воду от фундамента. Таким образом, ливневая вода не проникнет на нижние уровни вашего здания и не ослабит общую структурную целостность.
• Подземные трубы : Если поверхностного дренажа недостаточно, профессионалы могут выбрать подземные трубы или мокрую плитку.Строители укладывают их на гравийную подушку или траншею ниже уровня грунта. Слегка наклоняясь к месту разгрузки, эта система улавливает любую воду, которая пытается проникнуть в почву.

• Swales : с помощью Swales вы сможете избавиться от лишней воды, так как она будет попадать непосредственно в муниципальную канализацию. В зависимости от планировки вашего двора строители разместят их лицом к передней или задней части вашего участка.
• Гидроизоляция : Наконец, вы можете выбрать гидроизоляцию подвала и фундамента.На наш взгляд, это может быть лучшим выбором, когда дело доходит до высокого уровня грунтовых вод, поскольку комбинация отстойных насосов и внутренних сточных вод отлично работает вместе, уменьшая ущерб, связанный с водой, что более чем распространено как в Алабаме, так и в Теннесси.

Если у вас возникли проблемы с высоким уровнем грунтовых вод, вам следует обратиться за профессиональной помощью в AFS. Наша команда более чем способна предоставить вам бесплатный осмотр и смету, а также выполнить гидроизоляцию вашего подвала. С их помощью вы снова сможете безопасно наслаждаться своим домом.

Утечка грунтовых вод в подвесное пространство |

«Воздействие паров влаги из грунтовых вод в течение длительного периода времени в подвесном помещении может нанести значительный ущерб конструкции деревянного каркасного пола».

Один из способов проникновения воды в пространство для обхода — просачивание. Утечка — это поток воды через почву. На рисунке ниже показано поперечное сечение грунта / фундамента с наложенной сеткой, называемой сеткой потока.

Синие линии называются линиями потока или линиями тока.Они представляют собой путь воды, протекающей через почву. Пространство между каждой смежной парой потоковых линий называется проточным каналом. Красные линии называются эквипотенциальными линиями. Они представляют собой места в почве на одном уровне. Другими словами, если бы ряд пьезометров был установлен вдоль эквипотенциальной линии, вода во всех этих пьезометрах поднялась бы до одного и того же уровня. Сети потока можно использовать для расчета скорости потока через почву. Таким образом, в данном случае это скорость потока воды из-за пределов фундаментной стены в пространство для подполья.Двумя основными факторами, влияющими на скорость потока, являются гидравлическая проводимость и разница напора снаружи внутрь.

Гидравлическая проводимость

Гидравлическая проводимость — это константа пропорциональности, связывающая скорость или скорость потока с гидравлическим градиентом. По сути, это означает, что при заданной разнице напора между двумя точками грунт с высокой гидравлической проводимостью будет иметь высокую скорость потока через него, в то время как грунт с низкой гидравлической проводимостью заставит воду течь через него более медленно. Обычно это свойство почвы фиксировано, поскольку почва, присутствующая на участке, обычно используется в большинстве жилых домов. Следовательно, на расход воды из-за пределов фундамента внутрь подполья в основном влияют изменения разницы напора.

Разница напора

Разница напора в этой ситуации — это давление и напор за пределами фундаментной стены за вычетом давления и напора внутри подполья. Следовательно, по мере увеличения разницы давлений между внутренним и внешним пространством или увеличения разницы высот между внутренним и внешним, разница в напоре увеличивается, и, следовательно, скорость потока воды в пространство для ползания увеличивается при тех же параметрах.

Перепад давления

Поровое давление воды развивается и увеличивается за пределами конструкции, когда почвы становятся насыщенными, и в частности, когда вода накапливается на поверхности земли. Следовательно, для уменьшения разницы давлений снаружи и внутри необходимо избегать скопления воды у стены фундамента. Это одна из причин, почему строительные нормы и правила, такие как Международный жилищный кодекс (IRC), требуют отсеивания от конструкции для отвода поверхностных вод.IRC 2012 года, например, требует минимального падения на 6 дюймов в пределах первых 10 футов (R401,3). Кроме того, сток дождевой воды из кровельной системы может вызвать скопление воды в этой области, если водосточная труба откладывает сток в этой области. Это одна из причин, по которой вода уносится через неперфорированные поверхности или удлинители подземных водосточных труб или отклонители.

Гидроизоляция и гидроизоляция фундамента

Это скопление воды за стеной фундамента также создает гидростатическое давление, которое может заставить грунтовые воды проникать в пористые бетонные материалы стен фундамента или через стык фундамента и стены фундамента в подползти и через них.Это часто проявляется в виде пятен от воды или высолов на внутренней стороне фундаментной стены и скопления воды внутри траншеи для фундамента. Это может быть особенно проблематично, поскольку вода, которая мигрирует через стену, может потенциально накапливаться на поверхности замедлителя образования пара, который затем будет эффективно удерживать влагу, а не удерживать ее в пространстве для ползания. Существует ряд методов, совместимых с кодексом, которые призваны обеспечить отвод или гидроизоляцию внешней поверхности фундамента, чтобы этого не произошло.Однако иногда приложение является минимальным или прерывистым в определенных областях и может иметь расчетный срок службы намного меньше, чем у конструкции. Одним из возможных решений этой проблемы является прикрепление замедлителя пара к внутренней поверхности стены фундамента на высоте, над которой вода может мигрировать через стену. Это удерживает воду под замедлителем образования пара.

Перепад высот

Часто во время жилищного строительства, когда на площадке ведутся раскопки для установки опор и стены фундамента, высота в подползине оказывается значительно ниже, чем будет готовый внешний уровень после завершения строительства. Эта разница высот также приводит к миграции грунтовых вод в пространство для обхода. В районах с высоким уровнем грунтовых вод или плохими характеристиками поверхностного дренажа IRC 2012 утверждает, что уровень грунтового пространства должен быть таким же высоким, как и внешний готовый уровень грунта или по этой причине должен быть оборудован утвержденной дренажной системой. Хотя было бы хорошо свести к минимуму или устранить эту разницу высот во время земляных работ, другой альтернативой, которая может использоваться во время первоначального строительства или в качестве метода восстановления, является добавление слоя гравия или гранулированного материала на поверхность земли в пространстве для обхода и под паром. замедлитель.Гранулированный материал обеспечивает не только способ повышения отметки поверхности в пространстве для ползания, но также материал с высоким коэффициентом пустот или пористостью, который может содержать больший объем воды и не обеспечивает капиллярного действия. Это удерживает воду в этом слое и ниже, в частности, ниже пароизолятора, который лежит поверх гранулированного материала. Важно, чтобы гранулированный материал не был слишком угловатым и, следовательно, не повредил замедлитель образования пара.

Дренаж фундамента

Наконец, еще одним важным компонентом системы для устранения или ограничения количества воды, просачивающейся в пространство для подполья, является дренаж по периметру фундамента или фундамента.Это обычно включает в себя непрерывную прокладку перфорированной трубы или плитки с открытым концом, выходящей на дневной свет, уложенную рядом с основанием. Иногда трубу оборачивают носком из фильтровальной ткани, а затем укладывают в нее и засыпают чистой крупнозернистой породой. Также иногда этот камень завернут в фильтрующую мембрану. Мембрана фильтра предотвращает скопление мелких частиц почвы и со временем засорение потока воды в дренажную систему и через нее. Эти системы при правильной установке помогают предотвратить накопление грунтовых вод за пределами фундаментной стены, а также перехватить и отвести воду, которая в противном случае могла бы просочиться в пространство для обхода.

Как можно видеть, при попытке ограничить количество миграции или просачивания грунтовых вод в пространство для обхода необходимо учитывать ряд важных деталей, включая выравнивание или уклон внешней поверхности, распределение дождевых стоков в кровельной системе, высоту уровня грунтовых вод, тип грунта, гидроизоляции или гидроизоляции стен фундамента, разницы высот между внутренними и внешними поверхностями фундамента, а также системы дренажа фундамента по периметру.

---

Изменяющийся фундамент жизни на суше

Амбио.2012 ноя; 41 (7): 657–669.

и

Александр Н. Глейзер

Департамент молекулярной и клеточной биологии, Калифорнийский университет, Беркли, Калифорния 94720-3202 США

Джин Э. Ликенс

Институт экосистемных исследований Кэри , Миллбрук, Нью-Йорк 12545 США

Департамент молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета, Беркли, Калифорния 94720-3202 США

Институт экосистемных исследований Кэри, Миллбрук, Нью-Йорк 12545 США

Соответствующий автор.

Поступило 4 декабря 2011 г .; Пересмотрено 1 июня 2012 г .; Принято 11 июня 2012 г.

Copyright © Шведская королевская академия наук, 2012 г. Эта статья цитируется в других статьях PMC.

Abstract

Гипераридные, засушливые и полузасушливые земли составляют более трети поверхности суши Земли и являются домом для более 38% растущего населения мира. Пресная вода является ограничивающим ресурсом на этих землях, а забор подземных вод значительно превышает восполнение. Забор грунтовых вод для расширения сельскохозяйственного и бытового использования серьезно ограничивает доступность воды для экосистем, зависящих от грунтовых вод.Здесь мы исследуем, с акцентом на количественные данные, истории забора подземных вод в самых разных масштабах на трех континентах, которые варьируются от воздействия нескольких скважин до результатов полного распределения стока в крупной речной системе. Истории болезни дают представление об огромной проблеме замены ресурсов подземных вод после того, как они сильно истощены, и ставят во главу угла вопрос о том, являются ли масштабы нынешних и будущих человеческих, экономических и экологических последствий и затрат нынешней практики эксплуатации подземных вод адекватно признаны.

Ключевые слова: Водоносный горизонт, Воздействие на окружающую среду, Ослабление лесов, Зависящие от грунтовых вод экосистемы, Уровень грунтовых вод

Введение

Поверхностные и грунтовые воды являются двумя проявлениями единого интегрированного ресурса (Winter et al. 1998). Подземные воды, которые активно обмениваются с поверхностными водами Земли, называются «возобновляемыми», в то время как те, которые накапливаются с течением времени и с трудом пополняются, как «невозобновляемые». Запас воды под землей составляет ~ 2.5% воды на Земле и это самый большой незамерзший запас пресной воды. Пресная вода в реках, озерах и порах почвы составляет намного меньше 1% (Шикломанов 1993). Фостер и Чилтон (2003) назвали подземные воды «подземным источником цивилизации», отметив, что «источники, поверхностное проявление подземных вод, сыграли фундаментальную роль в расселении людей и социальном развитии». В настоящее время неумолимый рост освоения грунтовых вод человеком является поводом для беспокойства во всем мире (Alley et al. 1999; Gleick and Palaniappan 2010).

Подземные воды хранятся в водоносных горизонтах в самой верхней части земной коры. Он медленно движется через водоносные горизонты к участкам разгрузки со скоростью от <1 м в год до 30 см или около того в день (Alley et al. 1999). Дни или тысячи лет могут разделять вход воды в водоносный горизонт и ее сброс в источник, водно-болотное угодье, ручей, реку или море. Сброс грунтовых вод из водоносного горизонта происходит, когда напор в водоносном горизонте выше, чем отметка поверхности воды в водоеме-приемнике.Во время таяния снегов или дождей поверхностный сток обеспечивает основное водоснабжение ручьев, в то время как регулярный сток водоносного горизонта важен для основного стока в течение года. Обычно 20% или менее осадков способствует пополнению водоносного горизонта, остальное - сток и эвапотранспирация. Если уровень воды в водоеме поверхностной воды выше уровня грунтовых вод в водоносном горизонте, направление потока меняется на противоположное, поскольку поверхностная вода проникает в проницаемые пласты и способствует пополнению запасов грунтовых вод (например,г. , зима 1976 г.).

Пренебрежение взаимодействием подземных и поверхностных вод при управлении водными ресурсами в конечном итоге приводит к катастрофическим последствиям. Когда скорость систематического забора воды из водоносного горизонта превышает скорость подпитки, результирующее снижение уровня грунтовых вод приводит к постепенному прекращению весеннего и ручного стока, высыханию водно-болотных угодий, уменьшению речного стока и потере растительности. Уменьшение стока реки, строительство массивных плотин и водохранилищ, уменьшение частоты наводнений и откачка грунтовых вод по их течению приведут к понижению уровня грунтовых вод на сотни километров ниже по течению, что серьезно скажется на экологии прибрежных зон (e .г., Sophocleous 2010; Zheng et al. 2010).

Тайс (1940) подчеркивал: «Вся вода, сбрасываемая из колодцев, где-то уравновешивается потерями воды». Постоянное игнорирование этого факта признано корнем всемирной проблемы истощения подземных вод: «… совокупное воздействие миллионов индивидуальных решений по откачке, хотя и сильно зависит от гидрогеологического состояния откачиваемых водоносных горизонтов, очевидно в падении уровня грунтовых вод и снижении качество воды »(Продовольственная и сельскохозяйственная организация, 2003 г. ).

Нехватка воды является определяющей характеристикой гипераридных, засушливых и полузасушливых земель, которые составляют ~ 40% поверхности континента и являются домом для> 38% мирового населения (Reynolds 2007; Reynolds et al. 2007). Отношение между среднегодовыми осадками и потенциальной эвапотранспирацией колеблется от <0,05 для сверхаридных земель до <0,45 для полузасушливых земель (Le Houérou 1996). В 2000 году на эти земли приходилось 39% глобального годового забора подземных вод, но только 2% глобального годового пополнения подземных вод (Wada et al.2010). Экосистемы засушливых земель подвержены частым засухам и, если не подвергаются воздействию эксплуатации, обладают устойчивостью и адаптацией, необходимой для восстановления (Dregne, 1983).

Состав, укоренение и выживание местной растительности на таких землях зависят от грунтовых вод, а точная глубина уровня грунтовых вод определяет пространственное распределение конкретных растений (например, Meinzer 1927; Le Maitre et al. 1999). Нет ничего необычного в том, чтобы откачивать воду с глубины в сотни метров для бытовых или сельскохозяйственных целей людьми, но небольшое снижение уровня грунтовых вод, оказывающее незначительное влияние на запасы воды для таких целей, может иметь катастрофические последствия для экосистем.Очевидно, что крайнее истощение грунтовых вод сказывается и на людях.

Тематические исследования истощения запасов подземных вод неоценимы в плане увязки прошлой и нынешней практики использования подземных вод с их краткосрочными и долгосрочными результатами. Они также поднимают фундаментальный вопрос. Достаточно ли оценены масштабы будущих экологических и социальных последствий разнообразных нынешних практик, экономической политики и законов? Чтобы ответить на этот вопрос, мы исследуем результаты разной степени истощения подземных вод в различных масштабах на засушливых землях на некоторых ярких примерах, взятых за последние 100 лет.В заключение мы дадим краткую оценку гидрологических последствий увеличивающегося и повсеместного усыхания лесов.

Истории болезни включают идеи, представленные в более ранней литературе, а также текущие исследования, чтобы обеспечить долгосрочные перспективы изменений окружающей среды в исследуемых областях. Насколько нам известно, такой подробный исторический подход к широкому синтезу истощения подземных вод и его воздействия на окружающую среду ранее не предпринимался. В недавнем обзоре по оценке опустынивания было отмечено отсутствие эталонных ситуаций: «Опустынивание — это вопрос понимания того, как все было или должно было быть по сравнению с тем, как обстоят дела сегодня» (Verón et al.2006 г.).

Дьявольская Нора, Невада

Дьявольская Нора, в национальном парке Долина Смерти в Неваде, является домом для небольшой популяции щенков ( Cyprinodon diabolis ). Этот вид щенков эволюционировал после того, как был изолирован от своих предков, возможно, более 100 000 лет назад (Andersen and Deacon 2001), и больше нигде в мире не встречается. Дьявольская Нора состоит из участка площадью 16 га, который включает глубокую известняковую пещеру, на дне которой находится бассейн, длиной ~ 20 м, шириной 3 м и глубиной более 60 м. Этот бассейн является частью системы подземных вод длиной 11 650 км ² , которая в современных климатических условиях пополняется очень медленно. Время прохождения грунтовых вод от области подпитки Спринг-Маунтинс до Девилс-Хоул составляет порядка 2000 лет (Winograd et al. 2006). Крутые скальные стены окружают бассейн с трех сторон, а с четвертой стороны есть наклонный выступ скалы, на котором растут водоросли. Выживание популяции щенячьих рыб зависит от доступа к этому каменному уступу, который обеспечивает пищу и является важным местом нереста.Уровень воды в бассейне измеряется относительно медной шайбы, установленной над шельфом в 1962 году. С 1962 по 1968 год средний уровень воды был на 0,36 м ниже отметки. Верх наклонной полки лежал примерно на 1,0 м ниже отметки.

Большое ранчо Cappaerts окружает Devil’s Hole. В 1968 году компания Cappaerts пробурила несколько скважин в пределах 5 км от бассейна и начала откачку. Вскоре после этого уровень воды в Дьявольской дыре начал снижаться. Федеральное правительство США подало иск, чтобы ограничить количество, которое Cappaerts может перекачивать для защиты щенка.Каппэрты и штат Невада утверждали, что поверхностные и подземные воды следует рассматривать как отдельные. В знаменательном постановлении Верховный суд США объявил, что «федеральные права на воду истощаются, потому что, как показали доказательства,« подземные и поверхностные воды физически взаимосвязаны как неотъемлемые части гидрологического цикла … Каппэрты вызывают повышение уровня воды ». в Дьявольскую нору, чтобы они падали из-за их тяжелой откачки », и постоянно предписывал откачку грунтовых вод (У.S. Верховный суд 1976 г.).

Случай с дьявольской дырой подчеркивает малоизвестные последствия постоянного местного истощения подземных вод. Со временем снижение уровня грунтовых вод будет постепенно распространяться по территории, находящейся под одной и той же системой водоносных горизонтов. В этом случае находящийся под угрозой исчезновения вид был спасен от определенного вымирания благодаря исключительному стечению обстоятельств. Однако этот, казалось бы, необычный случай на самом деле может быть скорее репрезентативным, чем уникальным. Ежегодный глобальный забор подземных вод в настоящее время составляет около 1 000 000 км ³ (Shah et al.2007), а количество скважин и скважин, широко разбросанных по всему миру, выросло на десятки миллионов. В результате значительного очевидного воздействия на окружающую среду некоторые известные и некоторые ненавязчивые, но еще не идентифицированные эндемичные виды, возможно, уже вымерли из-за масштабного и распространяющегося снижения уровня грунтовых вод — форма неосознанного побочного эффекта. повреждать.

С экспоненциальным ростом количества скважин, явление, выдвинутое на первый план в деле Дьявольской дыры, стало широко признано, в другом обличье, как обычная причина социального неравенства, когда более глубокие и более мощные скважины в толстых россыпях и осадочные водоносные горизонты истощают местный уровень грунтовых вод и по существу закрывают доступ к воде для пользователей более мелких (более дешевых) колодцев (Foster and Chilton 2003; Moench 2002; UNDP 2006).

Несмотря на то, что взаимосвязь подземных и поверхностных вод неоспорима, оба они по-прежнему регулируются разными правовыми режимами. В Калифорнии, Небраске и Техасе, трех из крупнейших штатов США, использующих подземные воды, законы штатов обычно разрешают забор воды из водоносного горизонта со скоростью, превышающей скорость пополнения (Western Water Policy Review Advisory Commission 1998), и « большинство решений, касающихся разработки, использования или защиты подземных вод, принимаются с недостаточным вниманием к ценности подземных вод как источника безвозвратного использования и для услуг на месте, которые они предоставляют »(NRC 1997).

Долина Оуэнс, Калифорния

Долина Оуэнс — это естественный водосборный бассейн, со всех сторон окруженный горными хребтами. Годовые осадки от 10 до 15 см выпадают на дно долины в основном в зимние месяцы. Обильный сток от таяния снега в соседних горах Сьерра-Невада служит основным источником воды, которая каждую весну и лето стекает в долину и пополняет подземные водоносные горизонты, таким образом поддерживая высокий уровень грунтовых вод. Река Оуэнс и ее притоки истощают долину.Река заканчивается у озера Оуэнс. До 1913 года озеро Оуэнс имело глубину более 6 м и покрывала более 260 км ² (Danskin 1998). Детальное раннее исследование части долины Оуэнс обеспечивает базу данных о грунтовых водах, которая предшествует крупномасштабному водозабору (Lee 1912). В то время щелочные луга занимали около 14 165 га дна долины. Нижележащий уровень грунтовых вод находился на глубине от 1 до 2,5 м ниже поверхности со средним годовым колебанием 1 м.

Засушливые или полузасушливые условия, районы с сильно засоленными почвами и наличие неглубокого водного зеркала влияют на характер и распространение местной растительности на дне долины (см. Таблицу 3 в Danskin 1998).Большая часть растительности состоит из ксерических растительных сообществ, в основном на нижних конусах аллювиальных отложений. Многие виды ксериков растут и цветут весной, а затем сохраняются в течение лета в состоянии покоя. «Факультативные» фреатофиты, растительность, очень устойчивая к засолению и щелочности, преобладают среди высокощелочных кустарниковых растений в районах, где уровень грунтовых вод колеблется от 1 до 3 м ниже поверхности. Они питаются влагой почвы, но при необходимости используют воду непосредственно из грунтовых вод (Danskin 1998).Щелочные луга — редкая среда обитания и классифицируются как «находящиеся под угрозой исчезновения» (Sawyer and Keeler-Wolf 1995).

К концу девятнадцатого века, примерно в 400 км к юго-западу от долины Оуэнс, город Лос-Анджелес быстро рос. Между 1880 и 1900 годами его население выросло в пять раз и составило 250 000 человек, но дальнейший рост зависел от обеспечения дополнительного водоснабжения. Водные ресурсы реки Оуэнс, включая грунтовые воды в долине, оцениваются в 45,6 км ³ , и считались достаточными для удовлетворения потребностей Лос-Анджелеса в воде в будущем.За счет покупки земли с 1905 по 1934 год Лос-Анджелес получил около 95% прав на воду в долине Оуэнс. В 1913 году было завершено строительство акведука длиной 375 км, соединенного с рекой Оуэнс, чтобы отвести поверхностные воды в Лос-Анджелес. В 1970 году для удовлетворения постоянно растущего спроса был построен второй акведук, в результате чего общая экспортная мощность составила 0,7 км ³ год ^-1 . Дополнительная вода была получена с помощью более 200 колодцев, распределенных по дну долины, для закачки грунтовых вод в систему акведуков реки Оуэнс.В 1970–2008 годах средний годовой экспорт воды из Восточной Сьерры в Лос-Анджелес составлял ~ 0,5 км ³ (LADWP 2009, стр. 2–33). Долина Оуэнс предлагает необычайно четкую возможность изучить воздействие на окружающую среду двух этапов забора воды из одного и того же района, разделенных во времени более чем на 50 лет, первый из которых удалил большую часть речной воды, а второй, который, кроме того, истощение грунтовых вод на многочисленных широко распространенных участках дна долины.

Отвод потока реки Оуэнс в акведук Лос-Анджелеса привел к преобразованию его предыдущей конечной остановки, озера Оуэнс, в пляж.В начале 1970-х годов уровни грунтовых вод и площади, покрытые местной растительностью, были аналогичны тем, которые наблюдались в период с 1912 по 1921 год. После начала крупномасштабной откачки грунтовых вод между 1970 и 1978 годами уровни воды во многих колодцах долины снизились, и в результате В 1981 г. была потеряна 20–100% растительного покрова примерно на 10 520 га щелочных лугов (Данскин 1998). Частичное обращение вспять значительного снижения уровня грунтовых вод стало результатом соглашения, достигнутого в 1991 году после более чем 10 лет судебных разбирательств, об ограничении откачки грунтовых вод и частичном восстановлении уровня грунтовых вод до уровня 1980 года.

Текущий забор воды продолжает приводить к периодическому понижению уровня грунтовых вод до уровня ниже зоны укоренения растений, что ведет к продолжающейся трансформации растительных сообществ в этой экосистеме. Когда откачка грунтовых вод понижает уровень грунтовых вод, растения, ограниченные зонами неглубоких грунтовых вод, подвергаются серьезному стрессу. Наложение засухи с 1987 по 1992 год привело к сокращению естественной растительности с последующим массовым замещением экзотических нефреатофитных однолетников, когда засуха закончилась (Elmore et al.2003 г.). Пожар 2007 года привел к аналогичному результату. Видеопрезентация, документирующая продолжающийся драматический сдвиг в растительности долины Оуэнс, доступна в Интернете (Pritchett and Manning 2009).

Климатические данные и данные о растительности в этом регионе, полученные из годичных колец, кернов озер и навоза вьючных крыс, которые предшествовали антропогенному вмешательству в гидрологический цикл, показывают, что в течение последних 1000 лет в регионе регулярно наблюдались периоды от 10 до 50 лет. засухи, но с небольшими изменениями в растительных сообществах.Недавние исследования в долине Оуэнс также показывают незначительные изменения в растительности, где антропогенные изменения минимальны (Elmore et al. 2006).

Водоносный горизонт Высоких равнин

До девятнадцатого века высокотравные луга прерий покрывали площадь более 565 000 км ² , простирающуюся от Техаса до Канады. Высокотравные прерии в настоящее время являются наиболее измененной экосистемой в Северной Америке, и сегодня их осталось менее 4%. Остальное было превращено в пахотные земли или другую, менее разнообразную растительность.Прерии со смешанной и короткой травой также не преуспели (USGS Northern Prairie Wildlife Research Center 2006). Начиная с появления в середине 1800-х годов евроамериканских поселенцев, прерии постепенно превращались в сельскохозяйственные угодья. До 1930 г. на Высоких равнинах преобладало земледелие в засушливых районах. Для предотвращения испарения дефицитной воды использовались глубокая вспашка, боронование почвы и мульчирование. К 1930-м годам непрерывное земледелие, в первую очередь за счет многократной посадки пахотных земель под пшеницу, привело к истощению гумуса, скреплявшего почву.В период с 1931 по 1939 год Высокие равнины подверглись сильной засухе. Множественные сильные штормы прокатились по размывающимся полям. Ветер унес большую часть измельченной почвы в виде огромных облаков пыли и превратил местность в «пыльную чашу». К 1940-м годам многие районы Высоких равнин в совокупности потеряли более 75% своего первоначального верхнего слоя почвы. Область, охваченная Пыльной чашей, включала большую часть региона Высоких равнин (Putney, 1937). По сей день Пыльная чаша считается одной из величайших зарегистрированных экологических катастроф на Земле.

Водоносный горизонт Хай-Плейнс, один из крупнейших и наиболее изученных в мире, лежит под 461 000 км ² в частях восьми штатов и включает 347 000 км ² водоносный горизонт Огаллала. Водоносный горизонт обычно не ограничен, и большая его часть лежит в основе частей трех штатов: Небраска имеет 65% объема водоносного горизонта, Техас 12% и Канзас 10%. Толщина насыщения водоносного горизонта Хай-Плейнс колеблется от 365 м до менее 1 м (Miller and Appel 1997) и имеет очень низкую скорость подпитки.Большая часть воды в этом водоносном горизонте пополнилась примерно от 3400 до 15 600 лет назад (Гурдак и др. 2009).

Орошаемое земледелие быстро расширилось после Второй мировой войны с появлением мощных масляных насосов, способных дешево поднимать грунтовые воды в больших объемах, и с развитием эффективных систем кругового орошения (рис. ). Эти нововведения положили начало эпохе быстро увеличивающегося забора грунтовых вод из водоносного горизонта Высоких равнин (Miller and Appel 1997; Sophocleous 2010). Орошение позволило области, расположенной над водоносным горизонтом, стать одним из основных сельскохозяйственных регионов мира, выдерживая около 20% орошаемых площадей и используя 30% всей поливной воды, перекачиваемой в Соединенных Штатах.На эту площадь приходится ~ 19% пшеницы и хлопка, ~ 15% кукурузы и ~ 18% производства крупного рогатого скота в Соединенных Штатах (Reilly et al. 2008). Перекачивание из многочисленных ирригационных колодцев на Высоких равнинах является основным механизмом сброса грунтовых вод. Фермеры начали использовать грунтовые воды для орошения в 1930-х годах, в гораздо большей степени в 1950-х годах, и к 2002 году расчетная площадь орошаемых земель в районе, прилегающем к водоносному горизонту Хай-Плейнс, достигла более 55 000 км ² .

Общее количество воды на хранении в водоносном горизонте в 2009 г. составляло ~ 2.9 миллиардов акров футов, снижение на ~ 274 миллиона акров футов с 1950 года (McGuire 2007). Среднегодовое количество осадков, варьирующееся от 0,4 м в год ^-1 в западной части Высоких равнин до примерно 0,7 м в год ^-1 на востоке, является основным естественным источником подпитки водоносного горизонта. Скорость испарения, измеренная с поверхности открытой воды в Высоких равнинах, колеблется от 0,7 м в год ^-1 на севере до 2,7 м в год ^-1 на юге (Gutentag et al. 1984). Подземные воды текут в водоносном горизонте Хай-Плейнс с запада на восток в ответ на наклон грунтовых вод со средней скоростью около 0.3 м в день и сбрасывается естественным путем в ручьи и родники и непосредственно в атмосферу путем эвапотранспирации. Расчетные скорости пополнения варьируются от гораздо менее 2,5 см в год ⁻¹ в некоторых частях Техаса до 15 см в год ⁻¹ в южно-центральном Канзасе (Gutentag et al. 1984). Следовательно, для подпитки водоносного горизонта недостаточно воды. В качестве конкретного примера, в 2000 году в Канзасе водоносный горизонт Огаллала составил 2,96 × 10 ⁹ м ³ . Расчетная среднегодовая естественная подпитка реки Огаллала в Канзасе составляет 0.89 × 10 ⁹ м ³ . Уровни воды снизились в некоторых частях водоносного горизонта High Plains вскоре после начала экстенсивного орошения с использованием грунтовых вод, и к 2007 году снижение уровня грунтовых вод колебалось от 3 до более 45 метров. В Канзасе, в зависимости от местоположения, водоносный горизонт высохнет через 25–200 лет (Buchanan et al. 2009). Снижение насыщенной толщины более чем на 50% в некоторых частях водоносного горизонта, в свою очередь, привело к уменьшению стока во многих ручьях на Высоких равнинах с сопутствующим ухудшением состояния прибрежных и водных экосистем (Sophocleous 2010).

Избыточный объем подземных вод в некоторых частях Азии

В совокупности Индия, Пакистан, Бангладеш и Северный Китай используют 380–400 км ³ подземных вод в год, что составляет почти половину общего годового водозабора подземных вод в мире (Shah et al. 2007). Орошаемое земледелие потребляет более половины этой воды, и большая часть этого сельского хозяйства сосредоточена в частях азиатского континента, включая все индо-гангские равнины, которые являются засушливыми или полузасушливыми с недостаточным количеством осадков, чтобы обеспечить естественную подпитку.Миллионы фермеров с небольшими земельными владениями зависят от грунтовых вод как источника средств к существованию.

В Индии около 60% орошаемых земель обслуживается скважинами с грунтовыми водами. На Северо-Китайской равнине площадь колеблется от 50 до 75%. Количество трубных колодцев оценивается в 7,5 миллиона в Китае (Shah 2006), 8,6 миллиона в Бангладеш (UNICEF 2008) и 20 миллионов в Индии (Wang et al. 2007). В Индии ежегодно добавляется около 0,8 миллиона новых трубных колодцев. Шах (2006) отметил, что «Социоэкология подземных вод равнин Южной Азии и Северного Китая представляет собой настоящую анархию, действующую в колоссальных масштабах.«Три следующих примера исследуют последние данные об истощении подземных вод в этих регионах.

Северо-Западная Индия

Измерение в масштабах большого бассейна диапазона, скорости и количества истощения водных ресурсов, а также распределение потерь между поверхностными водами, влажностью почвы и грунтовыми водами стало возможным только с запуском Gravity Recovery And Climate Experiment (GRACE) в марте 2002 г. (GRACE Tellus Gravity Recovery 2011). Спутники GRACE обнаруживают временные изменения гравитационного поля Земли.Нагрузки на поверхность, такие как накопление континентальной воды, вносят свой вклад в гравитационное поле. Анализ изменений гравитационных измерений GRACE позволяет извлекать информацию об изменениях водной массы (общего изменения запасов воды) во времени на больших площадях.

Анализ GRACE охватывал индийские штаты Раджастан, Пенджаб и Харьяна (включая столицу Индии Нью-Дели) (Rodell et al. 2009). На исследуемой территории 438 × 10 ³ км ² (рис.) Проживает 114 миллионов человек.Он подстилается водоносным горизонтом равнины реки Инд, 560 000 км ² неограниченно-полуограниченной пористой аллювиальной формацией. Только 28% площади орошается, но на орошение сельскохозяйственных культур, таких как рис, приходится 95% потребления воды. За период с августа 2002 года по октябрь 2008 года данные GRACE показали чистую потерю воды, эквивалентную 109 км ³ (общее истощение подземных вод в период с 2001 по 2007 год оценивается в -104 ± 40 км ³ ). Для сравнения, емкость озера Мид, самого большого водохранилища в Соединенных Штатах (с площадью поверхности 640 км ² и максимальной глубиной 150 м), составляет 35 км3.Средняя скорость снижения уровня грунтовых вод на исследуемой территории составила около 0,33 м в год ^-1 . Местные темпы снижения уровня грунтовых вод значительно варьировались и достигли 10 м в год ^-1 в некоторых городских районах. Эти данные показывают, что в течение периода исследования скорость забора воды, в основном за счет поливной воды, превышала скорость пополнения примерно на 17,7 км ³ год ^-1 . Очевидно, большая часть забираемых подземных вод впоследствии теряется из региона в результате увеличения стока и / или эвапотранспирации. В течение исследуемого периода наблюдались незначительные изменения в количестве осадков, таким образом, истощение подземных вод происходит в результате потребления человеком, а не естественной изменчивости климата. В результате снижения уровня грунтовых вод речные потоки уменьшились, а проникновение соленой воды в водоносные горизонты прибрежных районов увеличилось (Kumar et al. 2005).

Изменение запасов подземных вод на северо-западе Индии в период с 2002 по 2008 год по сравнению со средним значением за период, основанное на наблюдениях НАСА в рамках эксперимента по восстановлению гравитации и климату (GRACE).Отклонения от среднего значения выражаются как высота эквивалентного слоя воды в диапазоне от -12 см ( темно-красный ) до 12 см ( темно-синий ). Предоставлено NASA / Трент Шиндлер и Мэтт Роделл (http://www.nasa.gov/topics/earth/features/india_water.html)

Во втором исследовании изучалась гораздо большая область размером 2,7 × 10 ⁶ км ² который включает горные районы Афганистана и Пакистана, бассейн Инда (Пакистан – Индия), бассейн Ганга (Индия – Непал) и бассейн Ганга – Брахмапутра (Китай – Непал – Индия – Бангладеш), где проживает 600 миллионов человек (Tiwari et al. al.2009 г.). Для этой гораздо большей территории потеря грунтовых вод была оценена в 54 ± 9 км ³ год ⁻¹ , что соответствует снижению уровня грунтовых вод на ~ 10 см в год ⁻¹ .

Чтобы противодействовать истощению подземных вод в западной и южной Индии, правительство разработало спорный мегамасштабный Национальный проект по соединению рек, который предлагает соединение 30 рек, 3000 водохранилищ и 14 900 км каналов для переброски воды на запад и южная часть Индии, а также вода от Ганга и Брахмапутры до бассейна Маханади, крупного осадочного дельтового бассейна, расположенного вдоль восточного побережья Индии (Kumar and Amarasinghe 2009).

Северо-Китайская равнина

Северо-Китайская равнина, крупнейший район производства пшеницы и кукурузы в Китае, где количество осадков в среднем составляет около 200–400 мм в год ^–1 , испытывает острую нехватку воды с доступностью воды на душу населения ~ 750 м ³ год ⁻¹ , что составляет одну одиннадцатую от среднемирового уровня. Нехватка воды наиболее велика в бассейнах рек Хуанг (Желтая) –Хуай – Хай (бассейны 3-Н). В этом районе проживает около 35% населения Китая, но здесь находится только 7,6% природных водных ресурсов Китая.В бассейне реки Хай ~ 319 000 км ² подземные воды, забираемые из водоносного горизонта, составляли ~ 67% водопотребления. Данные GRACE на этой территории за период с января 2003 г. по декабрь 2006 г. указывают на понижение уровня грунтовых вод на ~ 20 см ^-1 год, что хорошо согласуется с гидрологическими данными многоточечных измерений влажности почвы и глубины грунтовых вод ( оценка неопределенности для этого значения не была предоставлена; Moiwo et al. 2009).

Четвертичный водоносный горизонт, лежащий под Северо-Китайской равниной, разделен на «мелкий» водоносный горизонт и «глубокий» водоносный горизонт.В 1950-е годы уровень грунтовых вод в большинстве мест находился на 0–3 м ниже поверхности суши. Согласно недавним полевым исследованиям, максимальная глубина воды в неглубоком водоносном горизонте превышала 65 м, уровень грунтовых вод составлял 10 м или глубже под более чем 40% всей равнины, максимальная глубина воды в глубоком водоносном горизонте достигала 110 м. , а область, где гидравлический напор ниже уровня моря, покрывает более 50% всей равнины (Zheng et al. 2010). Хорошо спланированное исследование забора подземных вод для орошаемого земледелия фермерами в ~ 400 деревнях, широко расположенных на Северо-Китайской равнине (Wang et al.2007), выявили пространственную сложность, лежащую в основе комплексных оценок исследований GRACE. Тридцать три процента деревень добывают подземные воды только из неглубоких водоносных горизонтов, 42% — только из глубоких водоносных горизонтов, а оставшиеся 25% — из обоих. Предположительно, для деревень, которые добывают воду только из глубоких водоносных горизонтов, неглубокие водоносные горизонты истощены или по другим причинам непригодны. Когда деревни были разделены на квартили на основе откачки воды со средней глубины, результаты были следующими: первый квартиль ~ 4 м, второй ~ 9 м, третий> 30 м и четвертый> 100 м.Глубокие конусы истощения грунтовых вод видны в областях водоносных горизонтов, которые лежат в основе крупных населенных пунктов, таких как Пекин (Tamanyu et al. 2009). Характер местных изменений уровня грунтовых вод демонстрирует геологическую и пространственную сложность систем водоносных горизонтов, лежащих в основе Северо-Китайской равнины, и указывает на то, что перераспределение и подпитка воды в этих водоносных горизонтах происходит очень медленно.

Потенциальные последствия неуклонного снижения уровня грунтовых вод могут включать высыхание рек, ручьев, родников и озер, проседание земли, потерю заболоченных земель, вторжение соленой воды (большая часть очень глубоких грунтовых вод является соленой) и загрязнение водоносных горизонтов. загрязняющие вещества.Все подобные неблагоприятные исходы представлены на Северо-Китайской равнине. Годовой сток реки Хайхэ, главной реки Северо-Китайской равнины, уменьшился в три раза с 1950-х годов, и высохло более 4000 км речных русел. Водно-болотные угодья сократились с 10 000 км ² в 1970-х годах до менее чем 2000 км ² в настоящее время (Zheng et al., 2010).

Река Тарим, Синьцзян

Река Тарим и ее притоки типичны для аллогенных речных систем (систем, питающихся из влажных горных регионов, протекающих через засушливые или полузасушливые земли). Это тематическое исследование иллюстрирует совокупные последствия откачки подземных вод вверх по течению, забора поверхностных вод из самой реки, а также из ее притоков, а также строительства плотин. Аналогичные результаты истощения поверхностных и подземных вод в других подобных системах наблюдаются для рек Колорадо, Ганг, Инд, Нил и Желтые реки, которые в настоящее время впадают в море только с перерывами или совсем не впадают, а для Амударьи и Сырдарьи нет. дольше адекватно пополнять Аральское море (Meybeck 2003).

~ 337 000 км ² Пустыня Таклимакан — одна из крупнейших пустынь в мире. Растительность в этой экстремальной пустыне с годовым количеством осадков <70 мм в значительной степени ограничена экзогенными водными ресурсами или водоносными горизонтами (Bruelheide et al. 2010). Река Тарим с внутренним стоком протяженностью 1300 км протекает через пустыню Таклимакан. Его истоки берут начало в альпийских ледниках и снежном покрове на высоте 2800–3500 м (Feng et al. 2001). По сравнению с другими такими бассейнами, бассейн Тарим получает небольшое количество стока с окружающих гор (Viviroli et al.2007). Нижнее течение реки от Qiala до озера Taitema (см. Рис. 2 в Hou et al. 2007) называют «Зеленым коридором» из-за растительных сообществ, которые раньше покрывали полосу шириной 5–10 км вдоль реки. река и включает водно-болотные угодья возле терминала, озеро Тайтема. Прибрежные сообщества просты и в основном состоят из доминирующих лиственных пород деревьев, тополя Евфратского Populus euphratica , некоторых древесных кустарников ( Tamarix ramosissima , T.hispida , Halimodendron halodendron ) и около десятка трав (Bruelheide et al. 2010).

Годовое количество осадков в нижнем течении реки Тарим составляет <25 мм, а годовое испарение может достигать 1500 мм. Удивительно, но вода может быть достигнута на глубинах 5–10 м в самых глубоких долинах дюн по всей пустыне Таклимакан. В позднем плейстоцене Таримская котловина была гигантским озером, питавшимся талой ледниковой водой. Палеогидрологические данные показывают, что во время «малого ледникового периода» в Таримском бассейне была продолжительная влажная среда, охватывающая 1400–1850 гг.В течение этого периода сток реки в бассейне увеличился, площадь поверхности конечных озер в пустынной зоне увеличилась, уровень озера повысился, а подпитка грунтовых вод увеличилась (Liu et al. 2011). Шишки глубоко укоренившихся видов Tamarix , которые отмечают участки с доступными грунтовыми водами, занимают ~ 15% площади по всей пустыне Таклимакан. Шишки Tamarix представляют собой поросшие дюны из чередующихся слоев песка и опавших листьев, скопившихся вокруг Tamarix spp.комки. Возраст более старых шишек составляет тысячу и более лет (Xia et al. 2004).

С 1950 по 1990 год увеличение забора грунтовых вод для крупномасштабного развития сельского хозяйства привело к значительному сокращению стока реки Тарим. В период с 1965 по 1995 год, поскольку грунтовые воды, используемые в сельском хозяйстве, обеспечивали растущую долю подпитки в низовьях реки, содержание соли в неглубоких грунтовых водах удвоилось, достигнув 5–16 г л ^–1 в 1995 году (Feng et al. al.2001). Строительство водохранилища Даксихаизи в 1972 году привело к исчезновению поверхностных вод в нижней части реки длиной 321 км, высыханию озера Тайтема и, в течение 30 лет, к падению уровня грунтовых вод вдоль реки с диапазона от 3–5 м до диапазона 8–12 м.

Быстрое уменьшение речного стока и его окончательное прекращение привело к целому ряду воздействий на окружающую среду. Прибрежная растительность пустыни в низовьях реки Тарим постепенно засохла и погибла.К 1980 году почти все однолетние и мелкокорневые многолетние растения исчезли, а глубинная многолетняя растительность постепенно сокращается. К 2010 г. площадь лесов P. euphratica и уменьшилась более чем на 85% (Huang and Pang 2010). То, что осталось, уходят от реки наружу менее чем на километр, представляют собой участки Populus sp., Смешанные Populus sp. и Tamarix spp. и Tamarix spp. (Хоу и др., 2007). Утрата растительного покрова подвергает поверхность суши полной силе ветра. Ветры вызвали частые песчаные бури, ведущие к значительному опустыниванию земель с постепенным увеличением площади подвижных песков и уменьшением площади неподвижных дюн.

Попытки восстановить «Зеленый коридор» были предприняты в 2000 году. Инсу, расположенный в 60 км ниже по течению от водохранилища Даксихайцзы, был выбран в качестве места для наблюдения за ходом восстановительных работ. Небольшие остатки растительности находились на участках леса с преобладанием Populus sp., Ближайших к высохшему руслу реки, дальше от случайного пояса смешанного леса Populus / Tamarix шириной около 100 м, за ним — пояс Tamarix. шириной около 100–150 м (Hou et al.2007). Пороговые значения уровня грунтовых вод для стресса растений, установленные для растительности «Зеленого коридора» (Hou et al. 2007), составляли –3,5 м для травы, –4,5 м для видов Populus и –5 м для видов Tamarix . . Среднее количество осадков в районе Нижнего Тарима составляет ~ 40 мм в год ^-1 , а потенциальное испарение составляет 2590 мм в год ^-1 .

Процесс восстановления состоял из 12 попусков воды из водохранилища Даксихаизи, начиная с мая 2000 г. и заключительного в сентябре 2006 г. (см. Таблицу II в Hao et al.2010). Начиная с шестого потока в марте 2003 г. вода достигла озера Тайтема. Средний расход через исследуемый участок составил 3,07 × 10 ⁸ м ³ год ⁻¹ . В 1950-х годах средний поток мимо станции Кала (выше по течению от водохранилища Даксихаизи) составлял 13,3 × 10 ⁸ м ³ год ⁻¹ (Feng et al. 2001). Эти данные предполагают, что по сравнению с потоками 1950-х годов средний расход воды в реке Тарим ниже водохранилища Даксихайзи, достигнутый в период с 2000 по 2006 год, был примерно в четыре раза ниже, чем исторический поток 1950-х годов.

Глубина зеркала грунтовых вод, необходимая для воссоздания исторического разнообразия и распространения растительности в нижнем течении реки Тарим, составляет ~ 5 м или меньше. Область повышения уровня грунтовых вод, вызванная попусками воды, отвечающими этому критерию, узкая, в пределах 200 м или меньше от русла реки, и сужается ниже по течению. Подъем уровня грунтовых вод не достиг остатков экосистемы «зеленого коридора» на высоте 1000–1500 м, которые продолжают уменьшаться (Huang and Pang 2010). Для увеличения ширины «зеленого коридора» и поддержания процесса восстановления потребуются значительные продолжающиеся попуски воды (Ye et al.2009 г.). Однако в 2008 году попуски воды были прекращены, поскольку в основном течении реки Тарим наблюдалась все более отрицательная тенденция стока. Хотя изменение климата привело к увеличению поверхностного стока в верховьях реки Тарим, количественные оценки показали, что локальная антропогенная деятельность с 1970-х годов привела к уменьшению объема воды, отводимой в основной поток бассейна реки Тарим, что отрицательно тенденция, которая стала более заметной в 2000-х годах. Воздействие человека отражает рост населения с сопутствующим увеличением таких видов деятельности, как сельскохозяйственное орошение и строительство водохранилищ, что приводит к уменьшению поверхностного стока в основном русле.

Бассейн Мюррей-Дарлинг

«Австралия является самым засушливым населенным континентом на Земле, и во многих частях страны, включая бассейн Мюррей-Дарлинг (MDB), вода для сельского и городского использования сравнительно скудна и является наиболее ценным ресурсом. ”(CSIRO 2008). Объединенный водосборный бассейн Мюррей-Дарлинг имеет площадь 1,3 млн. Км ² и охватывает крупнейшую речную систему Австралии. Этот водосборный бассейн составляет 14% от общей площади Австралии и является ее наиболее важной сельскохозяйственной зоной.

Во второй половине девятнадцатого века массовая вырубка лесов и лесных массивов в MDB была частично вызвана необходимостью размещения растущего поголовья овец, которое увеличилось в Новом Южном Уэльсе с 1860 по 1890 год с 5 до 63 миллионов. Выпас овец и крупного рогатого скота на естественных пастбищах, а также интродукция чужеродных растений и сорняков изменили растительность в пострадавших районах МБР. На пастбищных пастбищах высокие летние травы на первоначальных многолетних лугах были заменены в основном невкусными многолетними видами, однолетними видами, включая бобовые, и менее желательными сорными растениями. Другие нарушения включали интродукцию и быстрое распространение кроликов ( Oryctolagus cuniculus ) и опунции ( Opuntia spp). Дополнительный стресс был наложен разрушительной засухой «Федерации», вызванной малым количеством осадков с 1895 по 1902 год (Murray-Darling Basin Authority 2010). Следовательно, типы и структура растительности, которая развивалась в ответ на исторический режим осадков и / или доступ к грунтовым водам, уже в значительной степени изменились к началу двадцатого века.

Последующее интенсивное освоение водных ресурсов в МБР снизило средний годовой сток в устье реки Муррей на 61% и увеличило периоды прекращения течения с 1% времени в исторических климатических условиях до 41%. того времени (CSIRO 2008). Значительное сокращение речного стока привело к многочисленным неблагоприятным последствиям для прибрежной и водно-болотной растительности, для среды обитания рыб и к ухудшению качества воды. В 1991 году низкий сток, засуха и повышенная концентрация фосфатов в реке Дарлинг привели к потенциально токсикогенному цветению цианобактерий Anabaena circinalis , которое распространилось более чем на 1000 км.

В самом большом сохранившемся австралийском лесу речной красной камеди ( Eucalyptus camaldulensis ), в лесу Бармах-Миллева площадью 65 000 га в восточной части реки Муррей, частота наводнений среднего размера резко снизилась. Около 70% насаждений речной красной жевательной резинки в пойме реки Муррей находятся в плохом состоянии с более высокой смертностью, чем на других участках в регионе (Cunningham et al. 2007). В 1965 году в лесу Барма-Миллева было организовано испытание плантации жевательной резинки красной реки, и с тех пор она тщательно отслеживалась и изучалась (Horner et al.2009 г.). Этот продолжающийся эксперимент по управлению лесным хозяйством дал уникально ценную информацию. Эффективная корневая зона речной красной камеди в лесу Бармах-Миллева простирается до глубины 9 м. С 1987 по 1998 год уровень грунтовых вод был относительно постоянным на глубине ~ 12,5 м. Начиная с 1998 г., глубина зеркала грунтовых вод снизилась почти на 0,25 м в год ^–1 , к 2007 г. уровень грунтовых вод достиг более 15 м. Снижение совпало с резким увеличением смертности в высокоплотных насаждениях, что свидетельствует о том, что уменьшение глубины зеркала грунтовых вод сыграло фундаментальную роль в формировании наблюдаемой модели смертности.Уменьшение речного стока (Cunningham et al. 2007) и изменение частоты наводнений, засухи, повышение уровня забора грунтовых вод, повышение максимальных температур и дефицит дождевых осадков — все это способствовало снижению уровня грунтовых вод во время обострения засухи примерно с 2001 г. по 2010 год (Хорнер и др., 2009).

Данные об общем накоплении воды от GRACE (Leblanc et al. 2009) показали накопленное сокращение примерно на 130 мм эквивалентной глубины воды в бассейне в период с августа 2002 г. по декабрь 2006 г., предполагаемая общая потеря воды составила ~ 140 ± 54 км ³ , что эквивалентно четырехкратной максимальной пропускной способности (~ 35 км ³ ) озера Мид.Между данными GRACE и наблюдаемыми колебаниями грунтовых вод наблюдалась высокая корреляция. Данные GRACE подтверждают постоянное сокращение запасов подземных вод в МБР, при этом уровни подземных вод продолжают снижаться через 6 лет после начала засухи. Примечательно, что из общих потерь воды в период с 2002 по 2006 год ~ 83% приходилось на грунтовые воды, 14% — на влажность почвы и только 3% — на поверхностные воды (Leblanc et al. 2009). Климатические прогнозы предсказывают повышение температуры на 1–5 ° C к 2100 году (CSIRO 2007; Cai and Cowan 2008), что усугубит эти изменения.

Закон о воде от 2007 г. 2010). Предлагаемый бассейновый план был выпущен в конце ноября 2011 года.

Гидрологические последствия повсеместного усыхания лесов

Важность водосборных бассейнов лесов, особенно в засушливых регионах, как источников пресной воды, как для стока, так и для грунтовых вод, понималась давно. .В 1879 году Джон Уэсли Пауэлл ярко описал ужасные последствия уничтожения лесов: «Хорошо известно, что под изменяющим влиянием человека потоки любого региона, вырванного из дикой природы, изменяются во многих важных характеристиках. Во время наводнения их объемы чрезмерно увеличиваются, а их разрушительная сила умножается. В сезоны засухи некоторые ручьи, которые были постоянными до того, как человек изменил поверхность страны, полностью пересыхают (Powell 1879).«В Соединенных Штатах более 50% пресной воды поступает из лесных массивов.

Снег, представляющий собой большой источник воды, накапливается в высокогорных лесах зимой, и таяние снега происходит постепенно, поддерживая потоки воды вниз по течению в течение всего засушливого сезона. По сравнению с лугами или сельскохозяйственными угодьями корневая система многих лесных деревьев более обширна и глубже. Глубокие корни обладают способностью передавать воду из глубоких слоев почвы за счет гидравлического перераспределения вверх в мелкие слои, когда устьица листьев закрыты, или передавать воду из мелких слоев почвы в глубокие после дождя тем же способом после продолжительных периодов засухи.Гидравлическое перераспределение позволяет подпитке грунтовых вод происходить намного быстрее, чем за счет перколяции или одних только капиллярных сил (Caldwell et al. 1998), и повышает эффективность корней во всех частях почвенного профиля. Этот механизм особенно важен для увеличения способности растений светиться в засушливый сезон (Lee et al. 2005).

В середине 1980-х годов на западе США частота крупных лесных пожаров и продолжительность сезона лесных пожаров внезапно и заметно увеличились.Эти изменения были тесно связаны с повышением весенних и летних температур на ~ 2 ° C и более ранним весенним таянием снега (Westerling et al. 2006). За последние 25 лет леса во всем мире подверглись «стрессовым комплексам», сочетанию биотических и абиотических стрессов, которые привели к увеличению числа крупномасштабных событий усмирения лесов (Ryan et al. 2008; Breshears et al. 2009) ; Carnicer et al.2011). Обычно стрессовые комплексы включают некоторую комбинацию засухи, насекомых и / или грибов и пожара (McKenzie et al.2009 г.). Все больше данных указывает на то, что глобальное потепление и связанная с ним повышенная засушливость являются «обусловливающими факторами» этих явлений отмирания. Многие виды деревьев, подверженные длительному водному стрессу из-за сочетания засухи и более высоких температур, сохраняют себя как можно дольше за счет гидравлического перераспределения грунтовых вод вверх через свои глубокие корни. Когда уровень грунтовых вод опускается за пределы досягаемости глубоких корней, деревья сильно ослабевают (Breshears et al.2009 г.). Способность лесов пережить более экстремальные засухи и более высокие температуры, связанные с увеличением эвапотранспирации, является неопределенной, что вызывает серьезные опасения по поводу будущего лесов, а также запасов пресной воды. Уменьшение снежного покрова и более раннее таяние снега уже требуют модификации существующей инфраструктуры управления водными ресурсами.

Заключение

В 1997 году гидрогеолог Мариос Софоклеус утверждал, что детальное определение устойчивого урожая в отношении забора грунтовых вод должно учитывать устойчивость системы — не только деревьев, но и всего леса; не только рыба, но и водная пищевая цепь; не только грунтовые воды, но и текущие ручьи, водно-болотные угодья и все растения и животные, которые от них зависят (Sophocleous 1997).

К сожалению, как показано здесь, такое целостное определение устойчивого урожая не регулирует управление текущими ресурсами пресной воды. Как кратко изложено ниже, результаты, задокументированные в тематических исследованиях, соответствуют ожиданиям от текущих знаний в области гидрологии:

1. Грунтовые и поверхностные воды физически связаны (Дыра Дьявола).

2. Резкое изменение или потеря растительности происходит, когда уровень грунтовых вод опускается ниже зоны укоренения растений (долина Оуэнс, река Тарим, бассейн Мюррей – Дарлинг).

3. Забор подземных вод для орошения может значительно снизить уровень грунтовых вод даже в массивных водоносных горизонтах с медленным пополнением (водоносный горизонт Высоких равнин, Северо-Западная Индия, Северо-Китайская равнина, река Тарим, бассейн Мюррей – Дарлинг, долина Оуэнс).

4. Речные потоки уменьшаются или прекращаются с понижением уровня грунтовых вод (долина Оуэнс, Северо-Западная Индия, Северо-Китайская равнина, река Тарим, бассейн Мюррей – Дарлинг).

В этих примерах взаимозаборов подземных и поверхностных вод в засушливых районах на трех континентах явно задокументирован значительный ущерб экосистемам, чаще всего из-за массового преобразования земель в виды использования, полностью зависящие от замены естественного гидрологического режима орошением за счет устойчивого снижения уровня грунтовых вод.До ирригации некоторые из затронутых земель уже подверглись крупномасштабному преобразованию естественных пастбищ и лесов в пастбища и сельскохозяйственное использование, в некоторых случаях 50–150 лет назад.

«Обеспечение водой регионов с дефицитом воды для нужд человека обычно осуществляется за счет экосистем, как водных, так и наземных (Карпентер и др. 2011 г.)». При этом не представляется неизбежным широкомасштабное изменение. «В некоторых частях Индии чрезмерная добыча и снижение качества подземных вод были признаны с 1970-х годов.За некоторыми возможными исключениями, мало что было сделано для регулирования добычи подземных вод или борьбы с деградацией ресурсной базы. То же самое происходит в Латинской Америке и Африке, а также в таких разных странах, как Китай, Испания и западные США. Эта ситуация фактически отражается на большей части земного шара »(Moench, 2007).

Примеров, подтверждающих вышеприведенные утверждения, множество во всем мире. Чтобы процитировать один, строго утилитарный взгляд на использование подземных вод подразумевается в текущей, активно преследуемой цели центрального и местного правительства Китая по преобразованию неиспользуемых земель («пустоши») в орошаемые сельскохозяйственные земли.Пустоши включают водно-болотные угодья, леса, луга и пустыни (Yuling 2009). Неудивительно, что, по данным правительства Китая, «более 40% площади земель страдают от деградации пастбищ, потери плодородия почв и утраты естественных лесов. Эта площадь увеличилась с дополнительных 1800 км ² лет, ⁻¹ деградировавших в 1980-х годах, до 3436 км ² лет, ⁻¹ лет, потерянных в конце 1990-х годов. Наиболее пострадавшие районы — это Лессовое плато и обширный Западный регион »(цитируется в ООН 2011).

Продолжающийся значительный рост населения засушливых земель и тревожные уровни загрязнения подземных вод (Qiu 2011) усугубляют дорогостоящие проблемы для обеспечения безопасности пресной воды. Текущие человеческие, экономические и экологические издержки и последствия чрезмерной эксплуатации подземных вод подчеркивают нашу жизненно важную уверенность в этом фундаменте для жизни на суше.

Биографии

Александр Н. Глейзер

— профессор Высшей школы Калифорнийского университета в Беркли.Его исследовательские интересы включают анализ фотосинтетических систем сбора света, эволюцию структуры и функции белков, а также управление охраняемыми природными территориями.

Джин Э. Ликенс

— выдающийся старший научный сотрудник Института экосистемных исследований Кэри в Миллбруке, штат Нью-Йорк. Его исследования сосредоточены на экологии и биогеохимии лесов и водных экосистем, в первую очередь посредством долгосрочных исследований в экспериментальном лесу Хаббард-Брук в Белых горах Нью-Гэмпшира.

Информация для авторов

Александр Н. Глейзер, телефон: + 925-254-2579, факс: + 510-642-6334, электронная почта: ude.yelekreb@rezalg.

Джин Э. Ликенс, электронная почта: gro.seidutsoce@GsnekiL, http://www.ecostudies.org/people_sci_likens.html.

Ссылки

• Alley, W., T. Reilly и O. Franke. 1999. Устойчивость ресурсов подземных вод. Геологическая служба США: циркуляр 1186.
• Андерсен М., Дикон Дж. Размер популяции куколки Дьявольской дыры ( Cyprinodon diabolis ) коррелирует с уровнем воды.Копея. 2001; 2001: 224–228. DOI: 10.1643 / 0045-8511 (2001) 001 [0224: PSODHP] 2.0.CO; 2. [CrossRef] [Google Scholar]
• Breshears D, Myers O, Meyer C, Barnes F, Zou C, Allen C, McDowell N, Pockman W. Отмирание деревьев в ответ на глобальные изменения типа засухи: анализ смертности за десятилетие измерений водного потенциала растений. Границы экологии и окружающей среды. 2009. 7: 185–189. DOI: 10.1890 / 080016. [CrossRef] [Google Scholar]
• Bruelheide H, et al. Жизнь на краю — В какой степени фреатическая вода поддерживает растительность на периферии пустыни Такла-Макан? Прикладная наука о растительности.2010; 13: 56–71. DOI: 10.1111 / j.1654-109X.2009.01050.x. [CrossRef] [Google Scholar]
• Бьюкенен, Р., Р. Буддемайер и Б. Уилсон. 2009. Водоносный горизонт Высоких равнин. Циркуляр для общественной информации Геологической службы Канзаса 18. http://www.kgs.ku.edu/Publications/pic18/index.html. Проверено 10 ноября 2011 г.
• Cai W, Cowan T. Свидетельства воздействия повышения температуры на приток воды в бассейн Мюррей-Дарлинг. Письма о геофизических исследованиях. 2008; 35: L07701. DOI: 10.1029 / 2008GL033390.[CrossRef] [Google Scholar]
• Колдуэлл М., Доусон Т., Ричардс Дж. Гидравлический подъемник: последствия оттока воды из корней растений. Oecologia. 1998; 79: 1–5. DOI: 10.1007 / BF00378231. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Carnicer J, Coll M, Ninyerola M, Pons X, Sánchez G, Peñuelas J. Повсеместное ухудшение состояния кроны, разрушение пищевой сети и рост смертности деревьев в связи с усилением засухи, вызванной изменением климата . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки.2011; 108: 1474–1478. DOI: 10.1073 / pnas.1010070108. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Карпентер С., Стэнли Э., Вандер Зендер М. Состояние пресноводных экосистем мира: физические, химические и биологические изменения. Ежегодный обзор окружающей среды и ресурсов. 2011; 36: 75–99. DOI: 10.1146 / annurev-environment-021810-094524. [CrossRef] [Google Scholar]
• Изменение климата в Австралии: Технический отчет 2007 г. Австралийское метеорологическое бюро: CSIRO; 2007. [Google Scholar]
• Доступность воды в бассейне Мюррей-Дарлинг.Отчет правительству Австралии по проекту CSIRO по устойчивой добыче в бассейне Мюррей – Дарлинг. Австралия: CSIRO; 2008. [Google Scholar]
• Каннингем С., Рид Дж., Бейкер П., МакНалли Р. Количественная оценка состояния деревьев и его связи с физиологическим стрессом в насаждениях Eucalyptus camaldulensis (Myrtaceae) в юго-восточной Австралии. Австралийский журнал ботаники. 2007; 55: 692–699. DOI: 10.1071 / BT07031. [CrossRef] [Google Scholar]
• Danskin, W. 1998. Оценка гидрологической системы и выбранных альтернатив управления водными ресурсами в Оуэнсе, Вэлли, Калифорния . Документ Геологической службы США по водоснабжению 2370-H. Денвер: Геологическая служба США.
• Dregne HE. Опустынивание засушливых земель. Чур: Харвуд; 1983. [Google Scholar]
• Элмор А., Мастард Дж., Мэннинг С. Региональные закономерности реакции растительного сообщества на изменения в воде: долина Оуэнс, Калифорния. Экологические приложения. 2003. 13: 443–460. DOI: 10.1890 / 1051-0761 (2003) 013 [0443: RPOPCR] 2.0.CO; 2. [CrossRef] [Google Scholar]
• Элмор А., Мэннинг С., Мастард Дж., Крейн Дж. Снижение щелочного лугового растительного покрова в Калифорнии: последствия добычи грунтовых вод и засухи. Журнал прикладной экологии. 2006; 43: 770–779. DOI: 10.1111 / j.1365-2664.2006.01197.x. [CrossRef] [Google Scholar]
• Фэн К., Эндо К., Ченг Г. На пути к устойчивому развитию экологически деградированных засушливых рек Китая — пример из реки Тарим. Экологическая геология. 2001; 41: 229–238.DOI: 10.1007 / s002540100387. [CrossRef] [Google Scholar]
• Продовольственная и сельскохозяйственная организация. 2003. Управление подземными водами — Поиск практических подходов. Water Reports 25. Рим: ФАО.
• Фостер С., Чилтон П. Подземные воды: процессы и глобальное значение деградации водоносного горизонта. Философские труды Королевского общества, Лондон Б. 2003; 358: 1957–1972. DOI: 10.1098 / rstb.2003.1380. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Gleick P, Palaniappan M.Пиковые ограничения на забор и использование пресной воды. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 2010; 107: 11155–11162. DOI: 10.1073 / pnas.1004812107. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• GRACE Tellus Gravity Recovery и климатический эксперимент. 2011. http://gracetellus.jpl.nasa.gov/index.cfm. Проверено 10 ноября 2011 г.
• Гурдак, Дж., П. МакМахон, К. Деннехи и С. Ци. 2009. Качество воды в водоносном горизонте Хай-Плейнс, Колорадо, Канзас, Небраска, Нью-Мексико, Оклахома, Южная Дакота, Техас и Вайоминг, 1999–2004 годы. Циркуляр Геологической службы США 1337.
• Gutentag, E., F. Heimes, N. Krothe, R. Luckey, and J. Weeks. 1984. Геогидрология водоносного горизонта Высоких равнин в некоторых частях Колорадо, Канзаса, Небраски, Нью-Мексико, Оклахомы, Южной Дакоты, Техаса и Вайоминга. Профессиональный документ геологической службы США 1400 – B. http://pubs.usgs.gov/pp/1400b/report.pdf. Проверено 10 ноября 2011 г.
• Хао Х, Ли В., Хуанг Х, Чжу С., Ма Дж. Оценка порога грунтовых вод для пустынной прибрежной лесной растительности в среднем и нижнем течении реки Тарим, Китай.Гидрологические процессы. 2010. 24: 178–186. [Google Scholar]
• Хорнер Г., Бейкер П., МакНалли Р., Каннингем С., Томсон Дж., Гамильтон Ф. Смертность развивающихся пойменных лесов, подверженных засушливому климату и водозаборам. Биология глобальных изменений. 2009; 15: 2176–2186. DOI: 10.1111 / j.1365-2486.2009.01915.x. [CrossRef] [Google Scholar]
• Hou P, Beeton R, Carter R, Dong X, Lia X. Реакция на экологические потоки в нижнем течении реки Тарим, Синьцзян, Китай: экологическая интерпретация динамики уровня грунтовых вод.Журнал экологического менеджмента. 2007; 83: 383–391. DOI: 10.1016 / j.jenvman.2006.07.006. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Хуанг Т., Панг З. Изменения в грунтовых водах, вызванные отводом воды в нижнем течении реки Тарим, Синьцзян-Уйгур, Северо-Западный Китай: данные по изотопам окружающей среды и химическому составу воды. Журнал гидрологии. 2010; 387: 188–201. DOI: 10.1016 / j.jhydrol.2010.04.007. [CrossRef] [Google Scholar]
• Кумар М. и У. Амарасингхе (ред.). 2009. Стратегический анализ Национального проекта речного сообщения (NRLP) Индии .Серия 4. Повышение продуктивности воды в сельском хозяйстве Индии: возможности, ограничения и перспективы. Коломбо: Международный институт управления водными ресурсами.
• Кумар Р., Сингх Р., Шарма К. Водные ресурсы Индии. Текущая наука. 2005; 89: 794–811. [Google Scholar]
• LADWP. 2009. Годовой отчет Оуэнс-Вэлли. http://www.inyowater.org/dwp_annual_operations_plan/2009_2010/2009%20Annual%20Report%20Complete.pdf. Проверено 10 ноября 2011 года.
• Le Houérou HN. Изменение климата, засуха и опустынивание.Журнал засушливых сред. 1996. 34: 133–185. DOI: 10.1006 / jare.1996.0099. [CrossRef] [Google Scholar]
• Ле Мэтр, округ Колумбия, Скотт Д.Ф., Колвин С. Обзор информации о взаимодействиях между растительностью и грунтовыми водами. Вода SA. 1999. 25: 137–152. [Google Scholar]
• Леблан М., Трегонинг П., Рамильен Дж., Твид С., Фейкс А. Комплексные наблюдения многолетней засухи начала 21 века на юго-востоке Австралии в масштабе бассейна. Исследование водных ресурсов. 2009; 45: W04408. DOI: 10.1029 / 2008WR007333.[CrossRef] [Google Scholar]
• Ли, К. 1912. Интенсивное исследование водных ресурсов части долины Оуэнс, Калифорния. Документ Геологической службы США по водоснабжению 294. Вашингтон: Геологическая служба США.
• Ли Дж-Э, Оливейра Р., Доусон Т., Фунг И. Функционирование корней изменяет сезонный климат. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 2005; 102: 17576–17581. DOI: 10.1073 / pnas.0508785102. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Лю В., Лю З., Ан З, Ван Х, Чанг Х.Влажный климат во время «малого ледникового периода» в засушливой Таримской котловине. Голоцен. 2011; 21: 409–416. DOI: 10.1177 / 0959683610378881. [CrossRef] [Google Scholar]
• Макгуайр, В. 2007. Изменения уровня воды в водоносном горизонте Хай-Плейнс, предварительная разработка до 2005 и с 2003 по 2005 годы. Отчет о научных исследованиях Геологической службы США за 2006-5324. http://pubs.usgs.gov/fs/2007/3029/pdf/FS20073029.pdf. Проверено 10 ноября 2011 года.
• Маккензи Д., Петерсон Д., Литтел Дж. Комплексы глобального потепления и стресса в лесах на западе Северной Америки.В: Bytnerowicz A, Arbaugh M, Riebau A, Andersen C, редакторы. Лесные пожары и загрязнение воздуха. Амстердам: Эльзевир; 2009. [Google Scholar]
• Meinzer, O.E. 1927. Растения как индикаторы грунтовых вод. Газета Геологической службы США по водоснабжению 577. Вашингтон: Государственная типография.
• Мейбек М. Глобальный анализ речных систем: от управления земной системой до антропоценовых синдромов. Философские труды Королевского общества, Лондон Б. 2003; 358: 1935–1955.DOI: 10.1098 / rstb.2003.1379. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Miller, J.A., and C.L. Appel 1997. Атлас подземных вод Соединенных Штатов, сегмент 3, Канзас, Миссури и Небраска. Атлас гидрологических исследований Геологической службы США 730-D. http://pubs.usgs.gov/ha/ha730/ch_d/index.html.
• Моенч М. Вода и потенциал социальной нестабильности: средства к существованию, миграция и построение общества. Форум природных ресурсов. 2002; 26: 195–204. DOI: 10.1111 / 0165-0203.00021. [CrossRef] [Google Scholar]
• Мёнч М. Когда колодец иссякает, но средства к существованию не исчезают. В: Джордано М., Виллхольт К.Г., редакторы. Революция в области подземных вод в сельском хозяйстве: возможности и угрозы для развития. Оксфорд: CABI; 2007. [Google Scholar]
• Мойво Дж., Ян Й, Ли Х, Хан С., Ху Й. Сравнение GRACE с данными гидрологических измерений на месте показывает истощение запасов в бассейне реки Хай, Северный Китай. Вода SA. 2009; 35: 663–670. DOI: 10.4314 / wsa.v35i5.49192. [CrossRef] [Google Scholar]
• Управление бассейна Мюррей – Дарлинг.2010. Руководство к предлагаемому бассейновому плану: обзор . Канберра: Управление бассейна Мюррей – Дарлинг.
• Оценка грунтовых вод: подходы к экономическим концепциям. Вашингтон: Национальная академия прессы; 1997. [Google Scholar]
• Пауэлл Дж. О землях засушливого региона США. 2. Вашингтон: государственная типография; 1879. с. 195. [Google Scholar]
• Pritchett, D., and S. Manning. 2009. Управление засухой: тематическое исследование в долине Оуэнс, Калифорния. Первая тысячелетняя конференция Экологического общества Америки.http://www.esa.org/millenniumconf/2009/case_studies.php. Проверено 10 ноября 2011 года.
• Путни, Б. 1937. Реконструкция в пыльной чаше. Отчеты редакционных исследований 1937 г. (т. II). Вашингтон: CQ Press. http://library.cqpress.com/cqresearcher/document.php?id=cqresrre1937080300. Проверено 10 ноября 2011 г.
• Qui J. Китай потратит миллиарды на очистку грунтовых вод. Наука. 2011; 334: 745. DOI: 10.1126 / science.334.6057.745. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Рейли, Т., К. Деннехи, У. Элли и У. Каннингем. 2008. Доступность грунтовых вод в США. Циркуляр Геологической службы США 1323. http://pubs.usgs.gov/circ/1323/. Проверено 10 ноября 2011 г.
• Рейнольдс Дж. Глобальное опустынивание: создание науки для развития засушливых земель. Наука. 2007; 316: 847–851. DOI: 10.1126 / science.1131634. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Рейнольдс, Дж., Ф. Маэстре, П. Кемп, Д. Стаффорд-Смит и Э. Ламбин. 2007. Природные и антропогенные аспекты деградации земель: причины и последствия.В Наземные экосистемы в меняющемся мире (Global Change-The IGBP Series), ed. Ж.-Г. Канаделл, Д. Патаки и Л. Пителка. Берлин: Springer.
• Роделл М., Великогна Дж., Фамиглиетти Дж. Спутниковые оценки истощения подземных вод в Индии. Природа. 2009; 460: 999–1002. DOI: 10,1038 / природа08238. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Райан, М. и др. 2008. Земельные ресурсы: леса и засушливые земли. В Влияние изменения климата на сельское хозяйство, земельные, водные ресурсы и биоразнообразие , изд.Т. Джанетос и Д. Шимель. Вашингтон: SAP 4-3 Научная программа США по изменению климата. http://www.nrs.fs.fed.us/pubs/8903. Проверено 13 ноября 2011 г.
• Сойер Дж., Киллер-Вольф Т. Справочник по растительности Калифорнии. Сакраменто: Калифорнийское общество коренных растений; 1995. [Google Scholar]
• Шах, Т. 2006. Подземные воды и человеческое развитие: проблемы и возможности в обеспечении средств к существованию и окружающей среде. В Исследование и управление подземными водами: интеграция науки в управленческие решения, изд.Б. Шарма, К. Виллхольт, К. Шарма. Коломбо: Международный институт управления водными ресурсами.
• Shah, T., et al. 2007. Глобальная оценка масштаба и значимости. В Комплексная оценка управления водными ресурсами в сельском хозяйстве . Вода в пищу, вода для жизни, под ред. Д. Молден. Лондон: Earthscan и Коломбо: Международный институт управления водными ресурсами.
• Шикломанов И. 1993. Мировые ресурсы пресной воды. В Вода в кризисе, Путеводитель по мировым ресурсам пресной воды , изд.P.H. Глейк. Оксфорд: Издательство Оксфордского университета.
• Софоклеус М. Управление системами водных ресурсов: почему «Безопасный урожай» не является устойчивым. Грунтовые воды. 1997; 35: 561. DOI: 10.1111 / j.1745-6584.1997.tb00116.x. [CrossRef] [Google Scholar]
• Sophocleous M. Обзор: методы управления подземными водами, проблемы и инновации в водоносном горизонте High Plains, США — уроки и рекомендуемые действия. Гидрогеологический журнал. 2010. 18: 559–575. DOI: 10.1007 / s10040-009-0540-1. [CrossRef] [Google Scholar]
• Таманью С., Мураока Х., Исии Т.Геологическая интерпретация понижения уровня подземных вод на Северо-Китайской равнине. Бюллетень Геологической службы Японии. 2009. 60: 105–115. [Google Scholar]
• Тайс К. Источник воды из колодца. Гражданское строительство. 1940; 10: 277–280. [Google Scholar]
• Тивари В., Вар Дж., Свенсон С. Истощение ресурсов подземных вод в северной Индии по данным спутниковых гравиметрических наблюдений. Письма о геофизических исследованиях. 2009; 36: L18401. DOI: 10.1029 / 2009GL039401. [CrossRef] [Google Scholar]
• ПРООН.2006. Отчет о человеческом развитии. За пределами дефицита: власть, бедность и глобальный водный кризис . Нью-Йорк: Программа развития Организации Объединенных Наций.
• ЮНИСЕФ, 2008. Снижение воздействия мышьяка в Бангладеш. http://www.unicef.org/bangladesh/Arsenic.pdf. Проверено 12 ноября 2011 года.
• Геологическая служба США, Исследовательский центр дикой природы Северных прерий. 2006. Региональные тенденции биологических ресурсов — пастбища. Прерии: прошлое и настоящее. http://www.npwrc.usgs.gov/resource/habitat/grlands/pastpres.htm. Проверено 10 ноя 2011.
• Верховный суд США. 1976. Каппарт против Соединенных Штатов, 426 U.S. 128.
• Верон С., Паруэло Дж., Эстерхельд М. Оценка опустынивания. Журнал засушливых сред. 2006; 66: 751–763. DOI: 10.1016 / j.jaridenv.2006.01.021. [CrossRef] [Google Scholar]
• Вивироли Д., Дюрр Х., Мессерли Б., Мейбек М., Вайнгартнер Р. Горы мира, водонапорные башни для человечества: типология, картография и глобальное значение. Исследование водных ресурсов. 2007; 43: W07447. DOI: 10.1029 / 2006WR005653.[CrossRef] [Google Scholar]
• Вада Y, ван Бик Л., ван Кемпен С., Рекман Дж., Васак С., Биркенс М. Глобальное истощение ресурсов подземных вод. Письма о геофизических исследованиях. 2010; 37: L20402. DOI: 10.1029 / 2010GL044571. [CrossRef] [Google Scholar]
• Ван Дж., Хуанг Дж., Бланке А., Хуанг К., Розель С. Развитие, проблемы и управление подземными водами в сельских районах Китая. В: Джордано М., Виллхольт К., редакторы. Революция в области подземных вод в сельском хозяйстве: и угрозы развитию. Оксфорд: CABI; 2007 г.[Google Scholar]
• Вестерлинг А., Идальго Х., Каян Д., Светнам Т. Потепление и ранняя весна увеличивают активность лесных пожаров в западной части США. Наука. 2006; 313: 940–943. DOI: 10.1126 / science.1128834. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
• Вода на западе: вызов следующего столетия. Альбукерке: Университет Нью-Мексико; 1998. с. 378. [Google Scholar]
• Winograd IJ, et al. Дьявольская дыра, Невада, δ ¹⁸ O, распространенная до середины голоцена. Четвертичное исследование.2006; 66: 202–212. DOI: 10.1016 / j.yqres.2006.06.003. [CrossRef] [Google Scholar]
• Winter, T. 1976. Анализ численного моделирования взаимодействия озер и грунтовых вод . Профессиональный доклад геологической службы 1001. Вашингтон: Геологическая служба США.
• Винтер, Т., Дж. У. Харви, О. Franke и W.A. Alley. 1998. Грунтовые и поверхностные воды: единый ресурс . Обзорный проспект 1139. Денвер: Геологическая служба США.
• Xia X, Zhao Y, Wang F, Cao Q, Mu G, Zhao J. Особенности стратификации конуса Tamarix и его возможное возрастное значение.Китайский научный бюллетень. 2004; 49: 1539–1540. DOI: 10.1360 / 03wd0104. [CrossRef] [Google Scholar]
• Йе З, Чен Й, Ли В., Янц Й, Ван Дж. Колебания грунтовых вод, вызванные экологическим переносом воды в нижнем течении реки Тарим, Синьцзян, Китай. Журнал засушливых сред. 2009. 73: 726–732. DOI: 10.1016 / j.jaridenv.2009.01.016. [CrossRef] [Google Scholar]
• Юлин С. Социальные и экологические издержки, связанные с практикой управления водными ресурсами в государственных проектах по охране окружающей среды в Синьцзяне, Китай.Экологическая наука и политика. 2009; 12: 970–980. DOI: 10.1016 / j.envsci.2009.03.006. [CrossRef] [Google Scholar]
• Чжэн К., Лю Дж., Цао Дж., Кенди Э, Ван Х., Цзя Ю. Сможет ли Китай справиться со своим водным кризисом? Перспективы грунтовых вод Северо-Китайской равнины. Грунтовые воды. 2010. 48: 350–354. DOI: 10.1111 / j.1745-6584.2010.00695_3.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

Влияние паводков на ваш подвал

Каждая конструкция, входящая в землю, должна быть гидроизолирована.Если конструкция расположена в месте с высоким уровнем грунтовых вод, гидроизоляция не только необходима, но и должна быть отличного качества.

Что такое уровень грунтовых вод? Уровень грунтовых вод — это точка между двумя зонами, в которой земля полностью насыщается. Он формирует верхний предел залежей грунтовых вод и может повышаться или понижаться в зависимости от ряда факторов. Например, каждый раз, когда идет дождь, вода просачивается сквозь слои почвы и поднимает уровень грунтовых вод. Сток из озер, рек и ручьев также вносит свой вклад, наряду с таянием снега.Камень вокруг уровня грунтовых вод должен быть пористым, чтобы его можно было пропитать водой. Непроницаемые породы, такие как гранит, не могут собирать воду.

Уровень грунтовых вод также может колебаться в зависимости от условий окружающей среды. Сезонная засуха и изменения приливов и отливов, а также взаимодействие с людьми также могут иметь влияние. Например, засуха может привести к его значительному падению, а сильные дожди могут вызвать его повышение.

Многие проблемы с влажным подвалом возникают, когда конструкция находится в месте с высоким уровнем грунтовых вод.Паводок увеличивает гидростатическое давление на пол и стены вашего подвала, что делает его уязвимым для протечек. Если оставить это так, это может даже привести к серьезным проблемам с фундаментом.

Но постарайтесь не волноваться слишком сильно! Часто решение проще, чем кажется, и даже если это не так, мы готовы помочь. У вас все еще может быть сухой подвал и здоровый фундамент, если вы живете в районе с высоким уровнем грунтовых вод!

Полезные советы

Сделайте гидроизоляцию стен подвала.Есть много способов сделать это, и подход зависит от потребностей помещения, но это важно для предотвращения попадания воды.

Установите сливную систему. Это снизит гидростатическое давление вокруг фундамента. Дренажные системы могут быть как внутренними, так и внешними, но обычно идеальным является их сочетание. Дворовые дренажные системы, французские водостоки и внутренняя / внешняя водосточная плитка — это лишь некоторые из возможных вариантов.

Установите надежную (желательно большого объема) водоотливную насосную систему с резервным аккумулятором.Отстойники относительно недороги, но могут быть очень полезны в долгосрочной перспективе.

Звоните профессионалу! Попросите кого-нибудь осмотреть ваш подвал и обсудить с вами проблемы. Многие домовладельцы думают, что эти проблемы связаны с проектами «сделай сам», но это может привести к более серьезным проблемам. Не играйте с честностью своего фонда и здоровьем своей семьи!

Если у вас возникнут вопросы, позвоните нам сегодня по телефону 610-495-9111 для БЕСПЛАТНОЙ ОСМОТРА или посетите сайт www.basements911.com для получения более подробной информации об услугах.

.