Как определить глубину залегания воды на участке своими руками: Как определить глубину залегания грунтовых вод современные и народные способы

Как найти воду на участке для колодца?


Как найти воду на участках для колодца – вопрос очень важный для многих людей. Представить себе частный участок без воды просто невозможно.

Она нужна для бытовых целей, для полива, для технических нужд. Даже если на территории двора только планируется стройка, она невозможна без большого количества воды.

Поэтому зачастую колодец необходимо выкопать как можно быстрее, но не все знают, как это сделать правильно.

Основная задача – найти место, которое идеально подойдет для колодца.

Но на участке, пользуясь подручными средствами, не так легко определить, где под землей находится жила с водой для колодца.

Однако мы живем в такое время, когда существует огромное количество способов определения воды на местности.

К ним относят и технологические, с применением техники и специальных методов, и дедовские, основанные на подручных средствах и наблюдениях.

Для верности можно использовать даже не один, а несколько способов.

Тогда можно без проблем сразу добыть необходимые ресурсы.

Определяем грунты и глубину

Всю землю можно представить, как чередование различных слоев грунта. Одни из них легко пропускают воду и содержат влагу, другие – практически непробиваемые.

Воду удерживают водоупорные слои, которые зачастую состоят из глины или камня. Между ними есть слой песка, который и сохраняет чистую жидкость.

При поисках места под колодец можно найти жилу уже на глубине нескольких метров. Такую воду называют верховодкой, и ее не применяют в быту, ведь она содержит большое количество примесей, талый снег и осадки.

Кроме того, такая жидкость в верхнем слое быстро истощится. В засуху такой колодец на участке высохнет за несколько дней, на лето вода из него может вообще пропадать.

Чтобы найти правильную жилу, необходимо выбирать глубину примерно в пятнадцать метров. Именно там находится слой материкового песка, который содержит чистую влагу в большом количестве.

Также песок служит отличным естественным фильтром, который очищает жидкость от грязи, осадков и мусора.

Поиски с помощью тестового бурения

Задавая себе вопрос, как найти воду для колодца, необходимо всегда оценивать возможность провести бурение.

Для дачи или частного дома — это лучший вариант, который позволяет учитывать такие параметры, как толщина грунта, качество воды, глубина залегания, места скалистых пород, расходы для постройки колодца на участке.

Проводят его с помощью ручного или автоматического бура.

Сначала высверливается так называемый шурф, из которого вынимают грунт. Далее по степени влажности пород можно определить, на каком уровне находится больше всего воды.

Кроме того, буровые установки могут проводить даже забор воды с различных слоев для того, чтобы оценить ее качество и чистоту.

Однако, такой способ устраивает далеко не всех людей, живущих на участке.

Перекопанная земля портит ландшафтный дизайн. Кроме того, залежи не выбирают место для залегания, и вполне реально выкопать целый котлован на подъездной дороге к дому.

Поэтому часто выбирают другие способы определения места под колодец.

Альтернативные методики поиска

Часто, чтобы найти воду и место на участке под колодец, используют различные неконтактные способы поиска, которые не позволяют портить рельеф местности.

Например, можно воспользоваться шариками, сделанными из силикагеля. Они впитывают влагу, поэтому идеально подойдут для поисков.

Правильно провести технологию можно следующим образом:

  • Сначала прожарить шарики в духовке;
  • После этого их разделяют на равные порции и помещают в тканевые узелки;
  • Далее такие узелки нужно закопать на участке в тех местах, где предполагается возведение колодца;
  • Когда пройдут сутки, мешочки можно выкапывать и взвешивать (для простоты можно взвесить их до, чтобы наглядно видеть разницу).

Понятно, что самая тяжелая порция укажет на то, где больше всего воды. Такой способ хорош для дачи, где точность измерений не так важна и нужно выкопать небольшой колодец.

Чтобы более точно определить место под резервуар, есть и другие способы. Например, можно воспользоваться барометром.

Для того чтобы воспользоваться прибором, надо делать контрольный замер – обязательно на берегу самого ближайшего водоема.

После этого можно делать замеры непосредственно на участке, замеряя уровень давления.

Так, уровень воды определяется по разности давлений в перепадах местности.

Также реально найти место под колодец на участке, используя метод рамок.

Достаточно найти две алюминиевых палочки длиной около тридцати сантиметров. Их сгибают под прямым углом примерно в девяносто градусов.

Правильно будет вставить металлические концы в деревянные полости, например, используя палочки или лозу без сердцевины.

Это нужно для того, чтобы иметь возможность удобно держать конструкцию, не воздействуя на нее, ведь крайне важно делать как можно меньше лишних движений.

Чтобы не двигать палочки самостоятельно, локти плотно прижимают к телу, а руки держат под прямым углом. Обе палочки держат в руках и медленно идут по участку, стараясь не делать резких движений.

Итак, если жила под землей будет слева от вас, то проволока повернется в ту сторону. Если справа – то в правую. Если стоять прямо над жилой, то концы проволок должны соединиться.

Видео:

Народные методы поиска воды

Не стоит пренебрегать и банальной наблюдательностью, которая может подсказать, где обустраивать колодец на участке. Достаточно просто осмотреть рельеф, чтобы уже сделать выводы.

Так, если на участке есть котлованы и овраги – это хороший знак, говорящий о различных слоях грунта и возможности залегания в них воды.

Также обычные растения помогут правильно определить местоположение подземной жилы.

Например, деревья и кусты, которые любят влагу, не будут расти там, где воды нет, ведь их корням банально неоткуда будет взять жидкость.

Например, сказать о скрытой воде могут значительные заросли бука, акации. Если на участке есть камыши или ивы – это замечательный знак, ведь такие растения смогут вырасти только при высокой влажности почвы.

А вот яблони и вишни не любят лишнюю влагу, поэтому если вы заметили их подгнивание – это признак наличия жилы. Хороший сигнал – заросли крапивы, ольхи, полыни.

Кроме того, если рядом с участком есть промышленный забор воды или река – тут практически стопроцентная гарантия того, что на участке будет хороший источник воды.

Если на даче или во дворе частного дома на какой-то конкретной местности постоянно образуется туман, то это тоже признак. Кроме того, животные также прекрасно чувствуют подземную температуру, исходящую от жилы.

Например, собаки могут часто ложиться на землю, где необходимо расположить колодец.

Постоянно вьющиеся столбы мошкары и комаров – хороший сигнал.

Если понаблюдать за природой на собственном участке, то можно заметить много косвенных признаков, однако это не значит, что нужно сразу приступать к дорогостоящей процедуре рытья колодца.

Вполне может случиться и так, что на месте воды не окажется.

Все народные средства нужно воспринимать, скорее, как сигнал, который необходимо проверить. Например, с помощью обычных банок.

Чтобы сделать это, нужно на рассвете, во время образования росы, расположить в предполагаемых местах стеклянные банки, так, чтобы их горлышко было прижато к земле.

На следующее утро достаточно посмотреть, в какой банке скопилось больше жидкости, чтобы понять, где копать колодец.

Если под рукой нет силикагеля, то можно воспользоваться кирпичом и солью.

Только важно подгадать момент, когда будет стоять засушливая погода.

Разбиваем кирпич в крошку и смешиваем с солью. Далее смесь заворачиваем в ткань, завязываем и закапываем в землю там, где теоретически может быть вода.

Через сутки мешочки выкапываем и взвешиваем. Самая большая разница в весе указывает на предполагаемое расположение водной жилы.

Поиск подземных вод на участке — самые эффективные методы

Добрый день, уважаемые читатели, сегодня мы поговорим о том, как найти подземные воды на загородном участке. Представим ситуацию – вы купили дачный участок без водоснабжения и не имеете представления о поиске водяных скважин на участке. В таком случае у вас два выхода из положения:

  • Нанять специально обученных людей для поиска водяных скважин на участке. Такой вариант очень удобен, но, к сожалению, такое удовольствие стоит не дешево.
  • Внимательно прочитать эту статью и приступить к поиску скважины своими руками J Бесплатно и довольно увлекательно.

Сразу предупреждаем, что порой водяные скважины находятся глубоко под землей и определить ее местонахождение своими силами довольно проблематично. Но с другой стороны, ничего не мешает вам попробовать поискать воду самостоятельно, а в случае неудачи, нанять квалифицированного специалиста.

Рекомендуем прочитать так же о выборе напольного покрытия.

Содержание статьи

Особенности залегания водяных скважин

Давайте для начала разберемся, что такое грунтовые воды и принципы их залегания, это облегчит поиски скважины. Изначально влага собирается под слоем земли за счет погодных осадков. Вода со временем опускается все ниже, слой за слоем, пока не достигнет водонепроницаемого слоя коры, состоящего, например, из глины. В таком месте вода собирается в небольшие водоемы, а со временем такие скопления воды могут превратиться в настоящие реки.

Такие реки текут не строго параллельно поверхности земли, они часто меняют направление и глубину залегания, протекая в одном месте у поверхности, а через десяток метров на несколько метров глубже. Важно знать, что от глубины залегания напрямую зависит качество воды и источники, залегающие близко к поверхности, не дадут вам чистую и безопасную воду. Далее поговорим о типах залегания вод:

  • Поверхностные воды.
  • Глубинные воды.

Поверхностные воды находятся прямо у поверхности воды, на глубине 1-5 метров. Вода из такой скважины мало того, что загрязнена различными отравляющими веществами, которая попадает вглубь коры с поверхности земли, так еще такие воды имеют особенность пересыхать в теплое время года. И как вы понимаете, с большей долей вероятности вы лишитесь водоснабжения в летнее время года, к тому же такая вода подходит только для технических целей.

Нажмите на фото для увеличения

Глубинные воды представляют для нас гораздо больший интерес. Вода глубокого залегания имеет очень хороший минеральный состав, высокую степень природной очистки. Чем выше глубина залегания воды, тем более высокое качество воды. Мы рекомендуем использовать воду, глубина залегания которой не меньше 10 метров. Конечно, такая вода труднодоступна, но расходы на ее добычу более чем оправданы. Если вы найдете глубинную скважину, то на таком месте можно смело устанавливать колодец.

Как найти воду на участке для скважины

Рассмотрим несколько самых популярных способов поиска воды на дачном участке.

Использование посуды из глины

Этим способом испокон веков пользовались наши предки. Возьмем горшок из глины, тщательно его высушиваем, переворачиваем и кладем в то место на земле, где вероятно залегает водная жила. Если через несколько часов, на внутренней поверхности горшка оседает конденсат, то вероятно в этом месте залегает вода. К сожалению, на результат точности эксперимента влияет влажность почвы, и если недавно прошел дождь, то данный способ даст неверные результаты.

Использование силикагеля

Более современный способ поиска воды, основой которого является силикагель, превосходно впитывающий в себя влагу. Берем два литра геля, предварительно просушенного в духовке, и укладываем в горшок. Гель заворачиваем в марлю и взвешиваем на весах.

Поиск воды с помощью геля

После взвешивания, укладываем гель в горшок и закапываем в землю примерно на полметра вглубь. Данную процедуру следует провести в нескольких местах участка, для более точного определения водонесущего слоя. Оставляем наши ямки в покое на сутки, затем раскапываем наши горшки и взвешиваем гель.

Тот гель, который весит больше всего, был закопан ближе всего к источнику воды.

Осмотр растительности

Самый простой, и порой действенный способ поиска подземного источника. Внимательно осматриваем растительность на вашем участке. Приведем некоторые признаки, по которым можно определить глубину залегания воды.

  1. Березка – явным признаком наличия под деревом источника будет искривленный ствол дерева, небольшая высота березы и “ведьмины метла”.
  2. Мокрица – наличие мокрицы на участке свидетельствует о наличии подземных источников.
  3. Тополь черный и камыш – верный признак залегания воды на глубине 2-3 метров.

Поиск с помощью растений

Осмотр территории

Внимательно наблюдайте за природными явлениями на вашем участке. Если земля влажная, она обязательно будет испарять влагу с поверхности, а это в свою очередь приводит к появлению туманов над землей в утреннее время суток. А уж если туман поднимается вверх столбом, или начинает клубиться, значит, вода залегает близко к поверхности.

Помните, что в ямках и низинах на вашем участке вода находится ближе к поверхности, значит до нее проще добраться.

Профессиональное бурение

Самый эффективный метод, но, к сожалению довольно затратный. Специалисты с помощью специального оборудования определят место залегания вод и проведут профессиональное бурение на необходимую глубину.

Бурение скважины

На этом моменте мы останавливаться не будет, в сети множество контор, которые предоставляют данную услугу.

Биолокация своими силами

Метод довольно старый, но очень эффективный. Прежде чем приступить к поиску воды, подготовим материал. Берем обычную алюминиевую проволоку длиной примерно 35 сантиметров, с одной стороны загибаем проволоку под прямым углом, на отметке 15 сантиметров.

Делаем ручки для рамки поиска воды. Берем ветки бузины или калины, сверлим в сердцевине ветки отверстия и вставляем туда 15 сантиметровые концы проволоки. Должен получиться этакий детский пистолет J. Проволока должна свободно вращаться в рукоятках, она укажет нам место залегания воды.

Рамки — эффективный и популярный метод поиска

Берем наши рамки в руки, прижимаем локти к телу, руки параллельно земле. Идем по участку с севера к югу, в том месте, где залегает подводный водоем, проволока начнет двигаться в рукоятках и пересечется. Отмечаем данное место и идем дальше. Таким образом обходим весь участок и ищем оптимальное место. Более подробная инструкция в видео ниже. Читайте так же о том, как получить бесплатно отличные удобрения с помощью компостной ямы.

Видео поиска воды для скважины

Надеюсь вам понравилась наша статья) Нажмите пожалуйста на одну из кнопок соц. сетей под видео и поделитесь интересной статьей с друзьями, этим вы помогаете ресурсу развиваться! До встречи в следующей статье!

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Как найти воду для скважины и колодца на участке?

Не везде к загородной недвижимости проведены водопроводы, а потому владельцам приходится самим решать вопрос обеспечения себя водой. Чтобы она была пригодна не только для полива грядок, но и для бытовых целей, многие предпочитают обустраивать на участках колодцы или скважины.

В этой публикации расскажем о том, как найти нужное место для бурения. В идеале для таких работ лучше пригласить специалистов, но сделать это можно и самостоятельно. Мы познакомим вас с наиболее популярными научными методами поиска грунтовой воды, а также напомним о дедовских способах.

Где скапливаются подземные воды?

Влага в почве накапливается в так называемых водоносных слоях после того, как атмосферные осадки проходят «фильтрацию». Грунтовые воды могут образовывать водоёмы разной величины, оказавшись зажатыми между камне-глиняными слоями грунта. Специалисты обращают внимание на то, что они не обязательно должны располагаться в горизонтальной плоскости. Такие водоёмы грунтовых вод могут быть с изгибами и разного объёма. Своеобразные подземные линзы, заполненные водой, могут вмещать и несколько кубометров жидкости, а могут быть объёмом в десятки кубических метров.

Самый первый слой, называемый верховодкой, может расположиться на уровне от 2 до 5 метров – это как раз те малые водоёмы, что образуют осадки и талые воды. На них не стоит рассчитывать, как на постоянный источник водоснабжения, потому что в засуху они попросту пересохнут. К тому же верховодка годится в основном только для технических нужд. Для улучшения органолептических свойств такой воды используют систему фильтрации. А вот более чистую воду нужно искать в глубинных водоносных слоях на уровне от 8 метров и ниже.

Если вы хотите добыть воду, обогащённую минеральными веществами и солями, то копать придётся минимум 30 метров, а то и все 50. Произвести такие работы своими руками можно, но сделать это нелегко. В таком случае лучше задействовать специальную бурильную технику. Артезианские водонасыщенные слои находятся, как правило, ниже 50 метров, их отличает постоянный уровень наполняемости и высокое качество. Конечно, именно артезианские источники дают самую качественную воду для пищевых целей и питья, но копка таких участков обойдётся недёшево.

Чтобы понять, где можно установить скважину, надо найти соответствующий участок с водой. Сделать это можно различными способами. Далее подробно остановимся на наиболее популярных из них, включая народные методы.

Как найти с помощью глиняной посуды?

Узнать, где бурить скважину на садовом участке можно с помощью глиняной посуды. Это довольно старинный метод, и заключается он в следующем: наши предки брали горшок из глины, просушивали его на солнце, переворачивали и устанавливали там, где считали, что залегает водная жила. Если место для колодца выбрано верно, посуда внутри станет влажной («запотеет») – явный признак того, что под глиняным горшком грунтовая вода. В современных условиях этот метод можно усовершенствовать за счёт силикагеля, который является отличным поглотителем влаги.

Силикагель хорошо просушивают в духовом шкафу, затем им заполняют глиняный горшок. Заполненный сосуд взвешивают, заворачивают в тканевую основу и закапывают на уровне полуметра там, где предполагают сделать колодец. Через сутки вынимают сосуд из земельного укрытия и снова взвешивают. Если горшок значительно прибавил в весе, то источник воды совсем близко, и наоборот. Как правило, закапывают в различных местах несколько таких сосудов и потом выбирают, руководствуясь наилучшей отдачей влаги. Кстати, за неимением силикагеля можно взять обычный кирпич, просушить его на солнце, взвесить, закопать, потом снова взвесить и понять, есть ли в предполагаемом месте источник воды для бурения колодца.

Другие дедовские способы поиска

Оказывается, определить своими силами, где копать и располагать на дачном участке скважину, несложно, если применять ещё дедовские методы. Впрочем, самое простое – это опросить тех, кто проживает рядом и уже обзавёлся собственной скважиной. Если у них есть собственный автономный источник водоснабжения, то они уже проводили разведывательные работы.

Попросите их поделиться наработками – это значительно сэкономит вам время и поможет в поисках водоносной жилы. Если же вблизи нет подобных колодцев, тогда беритесь за дело сами. Расскажем подробнее о наиболее популярных способах, как самому искать воду на участке, на что при этом обратить внимание.

С помощью растений

Индикаторами наличия подземной воды могут служить различные растения. По своему росту и развитию они могут указать, в каком месте лучше копать колодец. К примеру, под рогозом уже на уровне 1 метра может залегать грунтовая вода, под песчаным камышом – от 1 до 3 метров. Там, где растёт чёрный тополь, на глубине полуметра уже может пробиваться влага. Полынь метельчатая, полынь песчаная и чай блестящий показывают более глубокий уровень нахождения живительного источника: 3-7, 3-10 и 5-8 метров соответственно.

Интересный момент может получиться с люцерной жёлтой: она даёт как более близкий показатель нахождения водной жилы под скважину (1,5-2 м), так и более глубокий (10-15 м). Впрочем, это не составит труда проверить: если на минимальной глубине влагу не обнаружили, копайте дальше.

Ещё одна особенность наблюдается по берёзе: такое деревце, растущее над водотоком, вырастет небольшим и будет иметь угловатый, искривлённый ствол. Если есть заросли мокрицы, то совсем близко к поверхности грунта ищите воду. Это невысокое травянистое растение очень влаголюбивое. Также на близкий водоток указывают гравилат речной, щавель дикий, верба и ива. А в месте, где растёт сосна, ищите воду на глубоком расстоянии от поверхности земли – именно поэтому у данного дерева длинный стержневой корень.

Растительных подсказок довольно много, все не запомнишь, но если растения указывают на близкое расположение водной жилы, то они отличаются сочностью и яркостью.

Перепад высот

Если рядом, скажем, у соседей уже имеется колодец, или вы приобрели участок вблизи водоёма, то по перепаду высот можно определить, где вам обустроить скважину. При помощи барометра-анероида замеряется давление. С учётом того, что через каждые 13 метров перепада высот прибор будет показывать на 1 мм ртутного столба меньше, легко просчитать уровень глубины водной жилы.

Глубину грунтовых вод по барометру определяют по следующему алгоритму действий:

  • фиксируют показания прибора у источника воды;
  • определяют показания барометра в том месте, где намереваются пробурить скважину;
  • путём простого действия от большего вычитывают меньшее и получают разницу;
  • полученное число переводят в метры (1 деление на шкале прибора = 1 метр).

На практике это выглядит так: вначале снимают показатель давления в предполагаемом месте бурения колодца, затем – на соседнем имеющемся источнике. Если перепад давления составил 0,5 мм ртутного столба, то на уровне 6-7 метров точно находится ваш источник, значит, на эту глубину предстоит копать яму.

Наблюдения за природными явлениями

Если грунт насыщен влагой, в утренние и вечерние часы над ним можно наблюдать испарения. Обратите внимание на такие места, тут смело можно рыть колодец. Туман над такими участками – явный признак того, что под грунтом есть водная жила, ведь образуется туманная дымка из земной влаги. Природная подсказка: если туман стоит столбом либо клубится, влага находится неглубоко. Густой туман свидетельствует об интенсивном скоплении грунтовых вод. Это место наиболее подходит для бурения скважины.

Учтите ещё и то, что грунтовые водоупорные слои могут повторять рельеф территорий. Это говорит о том, что в низинах (котлованы, естественные впадины) вы найдёте в грунте источники воды, чего не скажешь про склоны и равнины.

Посредством рамки

Один из старинных и точных методов определения места под бурение колодца – биолокация. Для этого метода изготавливают рамки из отрезков алюминиевой проволоки длиной в 40 сантиметров. Проволочные куски загибают под прямым углом, а в качестве основы для рамки можно взять бузину (трубочки этого растения, у которых удалятся сердцевина), калину, вербу либо лещину (развилки веток этих растений).

В любом случае нужно проволоке создать условия, чтобы она легко проворачивались. А дальше поступают так.

  • Определяют с помощью компаса стороны света и вбивают колышки.
  • В каждой руке держат по одной изготовленной рамке, при этом локти прижимают, а предплечья направляют параллельно земле. Рамка в таком случае становится неким продолжением верхних конечностей.
  • Медленным шагом нужно пересечь обозначенный участок (вначале делаются движения север-юг, затем – восток-запад).
  • В месте нахождения водотока рамки сомкнутся – это место нужно обозначить для себя (можно вбить колышек либо положить камень, кирпич, выбрать другое, понятное вам обозначение).
  • Теперь с учётом того, что потоки воды залегают, как жилы, надо выявить весь источник.

Порядок действий повторяется, каждый раз обозначая места пересечением рамок. Затем надо заняться определением мощности и глубины залегания водного источника в грунте. Тут понадобятся умения медитации. Нужно представить себе собственное погружение на глубину своего роста, затем увеличить это расстояние на 2, 3 и более раз. Когда рамка впервые среагирует, это будет верхняя граница водного источника, следующая игра устройства – нижняя граница водяной жилы. На процесс нахождения грунтового источника и его глубины нужно настроиться весьма серьёзно.

В голове не должно быть посторонних мыслей, внимание сосредоточено только на рамках. Особую роль отводят рукам: напряжение в данном случае излишне, но чрезмерное расслабление тоже неуместно. Золотая середина – самое то, только так рамки станут вашим продолжением, частью концентрации. Не случайно процесс биолокации сравнивают с моментами медитации – это происходит в результате сосредоточения внимания на поставленной задаче. Когда достигнуто нужное состояние погружения, и происходит полная концентрация, тогда можно потихоньку змейкой начинать двигаться по всей территории, тестируя её.

Вот ещё некоторые советы по методике биолокации:

  • выбирайте алюминиевую проволоку длиной не менее 90 сантиметров и диаметром от 3 миллиметров;
  • через 10-15 сантиметров от края согните проволоку под прямым углом;
  • трубка, куда вставляется алюминиевый прутик, по размеру диаметра должна быть такой, чтобы проволока вращалась свободно (на полмиллиметра шире самой проволоки).

Рамок должно быть две (для каждой руки). Они должны свободно двигаться, но не быть под наклоном.

Научные методы

Определить самостоятельно наличие места для бурения питьевой скважины и найти глубину водяной жилы можно. Правильно всё сделать, как мы убедились, помогут приборы как самодельные, так и заводского типа. Однако специалисты считают, что дедовские способы не настолько глубоко дают ответы на все вопросы, в том числе где рыть и разместить скважину. Есть научные методы, основанные на геофизических процессах, которые укажут на наличие водоносной артерии, глубину и мощность пополнения, а значит, вы узнаете, как и где расположить и обустроить колодец.

С точки зрения учёных, только научные методы, основывающиеся на физических принципах, применимы при решении построить скважину для водообеспечения себя в быту и обслуживания приусадебного участка. Один из научных методов – спектральная сейсморазведка. Суть его в том, чтобы организовать на поверхности грунта ударное воздействие и с помощью сейсмочувствительного прибора зафиксировать обратные импульсы (ответные колебательные сигналы). Полученные данные обрабатываются в специальной компьютерной программе.

В результате специалисты получают точные расчёты местонахождения источника. Сейсмоприборы сканируют внутренность земли, опознают структуру недр, выделяют все слои, изгибы, обозначают пустоты и расстояние от поверхности до глубины залегания водоносного слоя. Метод дорогостоящий, поэтому оправдан в основном для больших проектов. Можно также воспользоваться научными геофизическими данными местности, где вы планируете бурить скважину для собственных нужд. Такие справки готовят специалисты-гидрогеологи. Помочь найти место для колодца могут и геофизики.

Но к сейсморазведке, как правило, прибегают в широких масштабах. Для частного лица есть более доступный метод – ручное бурение. Для этого нужно обзавестись садовым буром (выбрать с диаметром 30 см), им прорубают тестовые скважины на глубине от 5 до 10 метров. Вводят бур в землю поэтапно: заглубляя его, через определённое расстояние, например, через 15-20 сантиметров, вынимают шнек и осматривают грунт. Во-первых, это предотвращает поломку бурильного инструмента, а во-вторых происходит проверка грунта на влажность.

По интенсивности увлажнения можно понять, как близко расположен водоносный слой. Люди, имеющие опыт в этом деле, утверждают, что ручное бурение – метод эффективный, самое главное, применимый для частного использования. Если ещё бурильщик обладает определёнными навыками бурения, то эффективность такого метода достигается стопроцентная. Вода, подобно крови в организме человека, заполняет все артерии и капилляры земной коры.

Влага есть везде, но нужно правильно определить глубину её местонахождения и её объём. Люди учатся самостоятельно это делать либо прибегают к имеющимся научным данным. Конечно, более лёгкий путь – воспользоваться научными разработками, но увлекающиеся натуры предпочитают действовать самостоятельно.

Это целесообразно и с точки зрения экономии средств. Да и в древности наука ещё не достигла такого развития, поэтому дедовские методы подтвердили свою эффективность временем и практичностью. Выбор остаётся за каждым владельцем дачного участка. Но прежде, чем окончательно приступить к обустройству колодца, сдайте пробы воды на исследование в специальные лаборатории. Специалисты дадут вам рекомендации по её дальнейшему использованию: пригодна ли вода только для технических нужд либо её можно пить и использовать в приготовлении пищи. Сделать это нужно в обязательном порядке, так как сами вы не сможете определить, есть ли в её составе вредные примеси или нет.

Как правило, чем ближе источник к поверхности земли, тем более непригодной может оказаться подземная вода. И наоборот, если рядом нет химических производств, то глубинная вода окажется чистой и приятной к употреблению.

Простые способы дренажа участка своими руками — Ozon Клуб

Признаки избыточного увлажнения почвы

Владельцам садово-огородных участков в большинстве регионов знакома проблема избыточного увлажнения. Причины могут быть разными: верховодка проходит близко к поверхности, подпочвенная глина держит жидкость, не даёт уйти в нижние слои или местность болотистая. Без дренажа участка землю не окультурить.

На необходимость создания дренажной системы укажут следующие признаки:

  • болотистая местность, неподалеку участка есть водоём
  • холмистая местность, нет стока, после дождя и весной земля напитана влагой, не просыхает
  • грунтовые воды стоят близко к поверхности.

Пробурите ямку в низкой точке участка на глубину 1 метр. Если в течение суток дно остаётся сухим – почва влагопроницаемая, грунтовые воды стоят низко, в дренаже нет необходимости.

Важность геодезического исследования

Понять, нужна ли дренажная система, помогут изыскательские работы. Они важны, если участок новый и предстоит строительство. В геодезическом отчёте будут отражены:

  • рельеф местности, линии уклонов на даче
  • виды грунта в границах участка
  • глубина залегания грунтовых вод

На основе полученных данных составляется план дренажа участка своими руками.

Организация системы осушения на садово-огородном наделе

Земляные работы стоят недёшево, поэтому можно сделать дренаж самостоятельно, особенно если вы привыкли почти все делать своими руками. Важно наметить правильную схему сбора дренажных вод, глубину траншей, укрепление стенок канав.

Применяются несколько способов дренажа:

  • сбор сливов с крыш
  • поверхностное водоотведение с участков
  • глубинное дренирование для понижения уровня грунтовых вод.

Сливы с кровли можно завести в накопительную ёмкость или направить в поверхностную канализацию. Точечные водосборники для сброса осадковых вод с крыш построек сделать не сложно.

Поверхностная схема водоотводов своими руками – просто и недорого

Если верхний глинистый слой не пропускает воду вглубь, дренаж на садовых участках устраивают с верховым водосбором. Водоотводная система состоит из дренажных канав, подводящих стоки с участка к центральной глубокой траншее с выводом излишков влаги.

Сделать дренаж поверхности можно своими силами. Прежде нужно правильно нарисовать схему, предусмотреть уклон канав и их глубину по мере наполнения дренажными водами.

В проекте дренажа участка нужно обозначить точки сброса дренажной воды в общий коллектор, учесть углы наклона отдельных дренов. По мере снижения уровня рельефа канаву для дренажа копают глубже, так как отфильтрованных стоков становится больше.

Набор инструментов для мелиоративных работ прост: лопаты, уровень и разметочный шнур. По ходу создания дренажа могут потребоваться нож, болгарка, резиновый молоток. Подобные инструменты у домашнего мастера всегда под рукой.

Копая свои траншеи для дренажа, нужно оформить откосы стенок, чтобы не осыпались, или укрепить их самыми доступными и простыми материалами: обломками шифера, камнями. Сверху дрены прикрываются решётками, декорируются под естественные канавки. Система, предусмотренная для дренажа участка, должна органично вписаться в ландшафтный дизайн.

Самым простым и финансово выгодным считают применение в качестве фильтров фашин из веток. Их можно набрать в ближней лесопосадке, затем сделать пучки и заполнить траншеи участка.

Типы дренов

Дренажные системы выполняют открытыми и закрытыми, с фильтрующим наполнителем. Каналы делают из стандартных компонентов в комплекте с верхними решётками. На придомовой территории оформляются дренажные системы вдоль или поперек пешеходных дорожек.

Поверхностные воды с территории проще отводить по закрытым контурам с укладкой пластмассовых перфорированных труб, обернутых текстилем, на глубину:

  • глинистый верхний слой – 65–75 см
  • суглинок – 70–90 см
  • песок – до 1 метра.

Дренажи на участке располагают с уклоном. Выводят дренажные стоки в общую канаву, по ней – за пределы зоны обслуживания. Дрены системы можно наполнить фильтрующим материалом: камнями, обломками кирпича. Простое декорирование выполняют укладкой булыжника.

Материалы и компоненты для поверхностного дренажа

После того, как дренажная система готова, укреплена слоем геотекстиля, по ней нужно пропустить воду. Если уклоны соблюдены, застоя в работе дренажа не будет, поток пройдет в водоприёмник. Это ответственный момент: там, где обнаружится самое слабое течение, позже канализация забьется илом. Водоприёмник делают в одной из самых нижних точек водного коллектора.

Открытые дренажные системы можно упрочнить, сделав заливку бетоном. Можно также использовать специальные короба. Земля с откосов не будет осыпаться.

В закрытой дренажной канаве геотекстиль укладывают на дно с заходом за верхнюю часть кромки. Нижний слой из щепы засыпается самым крупным, потом мелким гравием, щебнем. Сверху дрен прикрывается почвой. Со временем ложбинка зарастёт мелкой травкой, создавая естественный рельеф участка. Открытые (прикрытые решёткой) канавы системы периодически промывают водной струей под напором.

В поверхностные дренажные системы входят песколовки, поворотные колодцы. Лотки для дренажа изготавливаются из разных полимерных составов, полимербетонов, бетонов. Решётки служат элементами декора, выдерживают определенную нагрузку.

Бюджетные способы осушения участков

В некоторых климатических условиях почва может быть влагоёмкой, но земля долго оттаивает, вода не уходит. В таком случае лучше сделать траншеи по периметру земельного надела – весенние ручьи найдут туда дорогу. Рыть дренажные канавы по меже нужно с уклоном, чтобы обеспечить сток в придорожный кювет или сборник дождевых и талых вод.

Садово-огородный участок индивидуален. Иногда достаточно простых мероприятий, чтобы улучшить свойства почвы.

Глиняный слой всегда служит преградой для воды. Он неплодородный, нуждается в структуризации. Добавляя 30 кг песка, можно улучшить состав глинистой почвы, сделать ее рассыпчатой. Излишек влаги уйдет в нижние слои участка, земля станет более плодородной.

Застой воды в глинистой почве на ровном участке можно уменьшить без дренажа. Поможет глубокое вспахивание с переворотом пласта. Разрушенная плотная поверхность пропускает избыточную влагу вниз, в песчаные слои.

Если участок расположен в ложбинке между двух склонов, повысить его уровень можно отсыпкой специальными плодородными составами. Насыпной слой стоит дорого, но может помочь решить проблемы без устройства дренажных систем. Поднятые грядки, плодовые деревья на подсыпке растут неплохо.

Осушат участок и деревья, растущие по обочинам. Ива, береза и тополь даже за границей участка вытягивают воду не хуже систем дренирования.

Когда нужна глубинная система дренирования

Если необходимо понизить уровень грунтовых вод, для дренажа участка роют траншеи ниже линии промерзания, укладывают перфорированные трубы. Операции ведут последовательно, стыки дренажных труб герметизируют, создают ревизии, выводят через специальные колодцы. Работы по созданию системы требуют привлечения землеройной техники.

Правильным было бы сделать глубинное водоотведение до освоения участка. Не исключено, что высокое стояние грунтовых вод изменит план строительства дома с подвальным помещением. В дренажные системы входит много компонентов, установлены они под слоем окультуренной земли, недосягаемы для обслуживания. Именно поэтому дренаж на участке должны делать специалисты.

Основное правило мастеров: схема дренажа участка должна быть простой и надёжной. В состав системы входят перфорированные трубы разного сечения, песколовки, колодцы. Глубинные дренажи считаются сложными инженерными сооружениями.

Что в итоге?

Если владельцев участка поставить перед выбором: избыточная влажность плодородного слоя или дефицит пресной воды для полива засушливых земель, каждый садовод или огородник предпочтёт изобилие влаги. Тем более, что человек давно освоил способы осушения участков своими руками. Однако, чтобы нелегкий труд не пропал впустую, перед созданием системы необходимо провести полное геодезическое обследование земельного участка. Правильно составленный план водоотведения сэкономит средства на приобретение компонентов для дренажных работ.

Как определить глубину скважины для загородного участка?

Владельцы загородных домов не имеют возможности подключения к централизованной системе водоснабжения, а значит они вынуждены искать альтернативные решения вопроса водоснабжения. Самыми популярными способами снабдить хозяйство водой — вырыть на участке колодец или пробурить скважину. Скважины получили наибольшее распространение в силу некоторых обстоятельств и преимуществ. Однако, ценовой вопрос всегда остается актуален. Во сколько обойдется скважина, если ее стоимость напрямую зависит от глубины бурения? И какого качества вода будет в ней?

Выбор местоположения для скважины

Выбор места для скважины основывается на геологии участка, особенностях его рельефа, анализе прилегающих территорий. Глубина скважины на воду и качество добываемой жидкости зависит от залегающих в толще земли водоносных слоев. Заниматься сбором информации и изучением участка должны специалисты с лицензированной фирмы, имеющие разрешение на исполнение подобных работ. Но каждому хозяину, который собирается бурить у себя скважину, необходимо и самому знать некоторые критерии выбора места. Так, запрещено бурение возле:

  • кладбищ;
  • стихийных мусорных свалок;
  • сельскохозяйственных полей, обрабатываемых гербицидами и нитратными удобрениями;
  • промышленных заводов и фабрик.

Как измерить глубину скважины? В процессе исследования участка производят пробное бурение, чтобы изучить состав почвы и определить, на какой глубине залегает водоносный слой. Для каждого конкретного случая это индивидуально. У двух соседей глубина скважин может быть разной. Чтобы определить, относится ли вода из достигнутого источника к питьевой или технической, ее отправляют на проверку в лабораторию. Анализ покажет количество примесей, бактерий, аммиака, металла, нерастворимых веществ, токсинов и так далее.

Водоносные слои

Чтобы ответить на вопрос — на какую глубину бурить скважину, необходимо разобраться с разнообразием водоносных горизонтов и их особенностями. Различают три основных водоносных пласта, из которых производится забор воды для гигиенических и хозяйственных потребностей:

  1. Глубина верховодки колеблется в пределах 4-7 метров. Из-за отсутствия стойкого водоупорного слоя, эта вода преимущественно используется для технических нужд, полива. Из этого пласта вода часто идет мутная, с песком и прочими примесями.
  2. Глубина залегания грунтовых вод 10-18 метров, но может быть и значительно выше. Используемая в быту и питьевая вода чаще берется именно из этой жилы. Грунтовые воды, прошедшие фильтры в скважине, имеют более высокое качество, чем колодезная. Однако это не исключает наличия в ней вредных и опасных примесей. Воду из любого водоносного слоя нужно проверять на соответствие требованиям СЭС в специальных лицензированных лабораториях.
  3. Третий водоносный горизонт — артезианские воды. Точной информации, какая должна быть глубина природного запасника артезианской воды нет. Принято считать, что глубина залегания слоя колеблется в пределах 25-40 метров, но может углубляться до 60 м. Многое зависит от рельефа местности. Вода из третьего водоносного слоя, именуемая природной, самая чистая и полезная.

В соответствии с тремя водоносными слоями, выделяют три вида скважин: 

На песок 

Используется шнековое бурение до первого по пути следования бура водоносного пласта. Обычная глубина скважины на песок 15–30 метров. Сама конструкция представляет собой длинную трубу сечением от 10 см. На конце труба перфорирована и обмотана мелкоячеистой сеткой галунного плетения. Фильтр устанавливают в слое крупнозернистого песка. Дебет скважины на песке, то есть объем извлекаемой воды за единицу времени, составляет около 0,5-1,2 м³/час. Срок эксплуатации этого вида скважины достаточно небольшой — 5–10 лет в случае постоянного пользования. Если бурить ее на нежилой даче или в доме с сезонным проживанием, устройство придет в негодность уже за 2–3 года. 

Артезианская 

Скважины на известняк могут достигать 100 метров в глубину. Цель бурения — достичь пласта пористого водоносного известняка, несущего очень чистую питьевую воду. Последняя проходит природную минерализацию, а потому является полезной для здоровья. Представляет собой длинную закрытую обсадную трубу, чтобы внутрь не попадала верховодка, и перфорированный фильтр для забора жидкости.Дебит артезианской скважины в пределах 3–10 кубометров в час. Это означает, что на вашем участке вода не исчезнет еще ближайшие 60–70 лет даже при самых сильных засухах. Единственный недостаток — высокая стоимость. Часто, с целью экономии, соседи бурят скважины на известняк на несколько домов. 

Абиссинский колодец 

Наиболее простой и дешевый вид скважин. Имеет другое название «скважина-игла». Представляет собой длинную дюймовую трубу с иглообразным наконечником и фильтром для забора воды. Углубляют методом бурения или забивания в почву на 8-30 метров. Извлечение воды происходит при участии насоса, который не поднимает воду с глубины более 8 метров. Подходит для участков с легкими почвами без камней. Пьезометрический уровень не должен превышать 8 метров.

Как узнать глубину скважины?

Чтобы узнать глубину залегания воды, проводят исследовательскую работу с пробным бурением. Случается и такое, что требуется несколько заходов до тех пор, пока отыщется водоносный слой. Если вы устраиваете на собственном участке не артезианскую скважину, а абиссинскую или на песке, заведите журнал записей. Это необходимо для фиксации показателей по всем этапам работы над скважиной:

  • отметки про изменение пород на фиксированной глубине;
  • глубина залегания верховодки;
  • глубина залегания грунтовых слоев жидкости;
  • глубина вымывания грунта;
  • скорость поглощения оборотной жидкости и пр.

Водоносный пласт (если это не артезианская скважина) состоит из рыхлого мелкого песка, с двух сторон огражденного плотным суглинком и глиной. Если бур добрался до жилы, останавливать работы нельзя. Необходимо углубиться на 1-2 метра от начала слоя с водой, а саму жидкость взять на экспертизу. Данные по скважине важно сохранить, потому что срок ее службы обычно не превышает 10 лет. Если в будущем рядом понадобится бурить новую, записи могут пригодиться. По завершении бурения и установки конструкции воду нужно проверять на протяжении полугода каждый месяц. Если за это время не будут зафиксированы изменения, воду можно смело употреблять и дальше.

Вывод:

Владельцы частных домов по закону имеют право добывать на собственных участках любые полезные ископаемые, в том числе воды. Законодательно, без необходимости подготавливать документацию и брать разрешение, каждый имеет право рыть колодец или бурить скважину на пять метров. Но теперь вы в курсе, как узнать глубину залегания воды в толще земли, а потому понимаете, что пяти метров недостаточно. На свой страх и риск можно пробурить скважину без разрешения. Но после будьте готовы, что в один прекрасный день нагрянет проверка и выпишет штраф. Потому обезопасьте себя — получайте разрешение и берите воду из слоев поглубже.

тип колодца очистка воды, определение глубины залегания

Если ваш участок оснащен несколькими естественными источниками воды, то вам можно позволить себе соорудить и колодец. Тем самым вы сможете разделить имеющиеся источники водоснабжения по функциональным направлениям: естественные останутся для бытовых и хозяйственных нужд, а колодец будет обеспечивать вашу семью качественной питьевой  водой. Кроме того, привлекательный внешне колодец может стать дополнительным декоративным элементом участка.


Выбор типа колодца 

В соответствии с принципом строительства колодцы подразделяют на:

  • кирпичные либо каменные,
  • срубные и трубчатые.

Основными факторами, влияющими на выбор определенного типа колодца, является глубина залегания почвенных вод, а также состав грунта. Если грунтовые воды залегают довольно глубоко, то сооружают трубчатые колодцы, если же неглубоко, тогда шахтные.



Однако если грунт твердый, а водоносный слой располагается на глубине около 20 м, тогда предпочтительнее строить именно шахтный колодец. Итак, чтоб выяснить, какой тип колодца наиболее оптимально подходит для вашего участка, следует определить, как глубоко залегает водоносный слой почвы.

Очистка воды и способы ее подачи 

Когда подходящий тип колодца будет определен, надо будет продумать способ подачи, а также очистки воды. К примеру, внутри трубного колодца (и в некоторых иных колодцах) наилучшим вариантом для очистки воды является установка фильтра.

Для того чтоб вода постоянно радовала вас своей свежестью и чистотой, колодец необходимо регулярно подвергать профилактическому осмотру и ремонту. Как и любая иная постройка, он нуждается в тщательном уходе и своевременной чистке.

Перед началом строительства колодца на участке необходимо правильно выбрать место, где он будет располагаться. Ни в коем случае он не должен находиться близко к:

  • выгребным ямам,
  • туалетам,
  • канализации,
  • постройкам для домашнего скота.

По санитарным требованиям расстояние между данными объектами и колодцем не должно быть меньше 30 м — 40 м. Наиболее подходящим моментом для рытья колодцев является период ранней осени. Объясняется это тем, что в это время уровень грунтовых вод самый низкий. 


Определение глубины залегания водоносного слоя

Если недалеко от вашего участка имеются водоемы либо другие колодцы, то глубину залегания почвенных вод можно определить посредством ватерпаса. Если же эти объекты располагаются довольно далеко, тогда можно прибегнуть к помощи барометра-анероида. 

Цена деления у шкалы барометра составляет 0,1 мм – это соответствует разнице в высоте  в один метр. Вначале показания прибора снимают рядом с уже имеющимся колодцем. После этого снимают показания там, где вы запланировали рыть свой колодец. Глубину укажет разница в показаниях. К примеру, возле имеющегося колодца стрелка барометра показала на отметку 744,8 мм, на площадке же под будущий колодец – на отметку 744,1мм. Следовательно, водоносный слой располагается на глубине семь метров. 


Однако для того, чтоб знать, какой тип колодца лучше возводить, одну глубину залегания вод знать мало – надо еще знать качество и состав грунта. Для определения этих почвенных характеристик применяют специальный инструмент под названием щуп.

Данный инструмент представляет собой конусообразный штырь, выполненный из стали полосовой. Его длина составляет от 2,5 м до 3 м, а толщина – от 2 м до 2,5 м. Поверхностью щупа оснащена отверстиями диаметром от 2 см до 2,5 см, либо зубцами, которые располагаются друг от друга на расстоянии 10 см. Для забора грунта щуп втыкают в землю, после чего медленно его вытягивают. При этом щуп вращают посредством шеста, вставленного в его ушко.

Статьи по колодцам

назад в раздел «Строительство дома своими руками»

Ремонт колодца

Водоснабжение загородного дома. Колодец либо скважина?

Грунтовые воды на участке – находим и решаем, что с ними делать

Наличие на участке грунтовых вод может заставить вас отказаться от строительства капитальных сооружений. Чтобы этого не произошло, узнайте больше о подземных источниках.

Без информации о грунтовых водах, их составе, уровне залегания и иных свойствах нельзя планировать возведение долговременных зданий и сооружений, обустройство водоемов, организацию водоснабжения и канализации. Наличие подземных вод может испортить любые работы и привести со временем к разрушению конструкции. Чтобы этого не произошло, следует знать, как определять уровень и характеристики грунтовых вод.

Лучше обнаружить грунтовые воды до закладки фундамента, чем после

Что такое грунтовые воды?

По сути, грунтовые воды – это жидкость, которая скапливается в верхних слоях почвы. Источниками формирования грунтовых вод являются:

  • осадки в виде дождя и снега;
  • конденсат водяных паров, образующийся в почве.

Глубина залегания грунтовых вод зависит от рельефа местности и наличия водоемов вблизи вашего участка. В болотистых или низинных районах грунтовые воды находятся практически на поверхности – в 1-2 м, а то и в нескольких сантиметрах от нее.

Виды грунтовых вод

Уровень грунтовых вод может изменяться на протяжении года. Минимальных значений он достигает зимой. В это время почва замерзает и становится непроницаемой для осадков. К тому же снег тает только ближе к весне, лишая грунтовые воды основного источника наполнения.

В пределах частных домовладений обычно присутствуют два вида подземных вод.

1. Верховодка (автохтонные, «местные» подземные воды). Залегают на глубине от 0,5 до 3 м «пятнами» во впадинах или между пластами грунта. В засушливую погоду или холодной зимой верховодка практически исчезает. Но с возобновлением дождей и повышением влажности земли появляется вновь.

Чтобы найти верховодку иногда достаточно сделать буквально два взмаха лопатой

Иногда эти подземные воды образуются в местах протечек водопровода, канализации либо постоянного слива жидкости. Вода в верховодке – пресная, слабоминерализованная, обычно не пригодная для питья. Она часто бывает загрязнена токсичными металлами, вызывающими быстрое разрушение бетона.

2. Безнапорные грунтовые воды (аллохтонные, «внешние» воды). Залегают на глубине от 1 до 5 м и являются относительно постоянными. Именно безнапорные грунтовые воды доставляют строителям основную массу неудобств, поскольку все время пополняются за счет атмосферных осадков, близкорасположенных рек и озер, конденсата, а иногда и артезианских скважин.

Как определить уровень грунтовых вод?

Перед началом любых работ на участке, связанных с проникновением под землю, нужно определить уровень грунтовых вод (УГВ). Особенно важно учитывать данные геологической разведки при возведении фундамента. Но знать, какие процессы происходят на глубине от 1 до 5 м, необходимо еще и при бурении скважин и колодцев, устройстве погребов и даже перед посадкой растений. Близкорасположенные к поверхности грунтовые воды влияют на химический состав почвы, уровень ее кислотности и влажности.

Определять уровень грунтовых вод нужно ранней весной, когда он достигает максимальных значений.

Самостоятельно определить глубину залегания можно несколькими способами.

  • Просто заглянуть в близлежащие колодцы. Вода в них поступает только из подземных источников, поэтому определить глубину их залегания можно без труда. Расстояние определяется от уровня земли до зеркала воды.

Колодец — готовая скважина с зафиксированным уровнем грунтовых вод

  • Раньше определяли уровень залегания подземной воды по растениям. Участок земли внешне выглядит сухим, но если он покрыт влаголюбивой растительностью, то и грунтовые воды расположены близко к поверхности. Если на земле обильно произрастает крапива, осока, болиголов, камыш или наперстянка, то водоносный горизонт расположен очень близко – в пределах 2-3 м от поверхности. А вот полынь и солодка указывают на то, что до воды более 3 м. Растения, выращенные на грунтовых водах, всегда сочные, яркие и зеленые.  
  • Еще наши предки следили за поведением насекомых и животных. Мошкара и комары вьются над участками с повышенной влажностью. Кошки выбирают места, под которыми находится пересечение водных жил. Собаки, напротив, обычно отдыхают в стороне от подобных зон. Избегают близкого соседства с грунтовыми водами муравьи, кроты и мыши.
  • Можно наблюдать за естественными «подсказками». Природа постоянно «сообщает» о наличии в ландшафте грунтовых вод. Если вечером над землей стелется туман – грунтовые воды находятся пределах 1,5-2 м от поверхности. То же касается и случаев, когда в одних местах росы больше, чем в других.

Бурение скважины как самый надежный способ определения УГВ

Чем выше расположены грунтовые воды, тем тяжелее будет соорудить долговременные здания и сооружения. А учитывая, что фундамент часто занимает большую площадь, уровень грунтовых вод нужно замерить в нескольких местах. На участке в этом случае (а равно и в любом другом) лучше использовать методику бурения пробных скважин.

Простая скважина поможет определить насколько глубоко залегают грунтовые воды

Для этого возьмите обыкновенный садовый бур и проделайте 3-4 скважины глубиной 2-2,5 м по периметру предполагаемого места строительства. Если в течение 2-3 дней на дне скважин не появляется вода, значит, она находится на достаточной глубине и можно смело проектировать прочное сооружение.

Как отличить верховодку от грунтовых вод?

Хорошо, если вам при бурении пробных скважин не попались ни грунтовые воды, ни верховодка. В этом случае можно смело начинать строительство. Хуже, если скважины наполнились водой.

Но перед тем как принять решение о строительстве, вам нужно понять, что это за жидкость – верховодка (т.е. временное скопление воды) или грунтовые воды (относительно постоянные, занимающие большую площадь, скопления воды).

Уровень грунтовых вод может изменяться в течение года

Сделать это, не видя целостной картины рельефа, непросто. В жаркое время года верховодка «уходит» и создается ложное впечатление, что почва сухая и с низким уровнем влаги. Однако после пары дней с продолжительными ливнями на участке может появится вода. Если так произошло и у вас, знайте, на участке именно верховодка, а не грунтовые воды.

Также обращайте внимание на характер рельефа. Участки, расположенные в нижней части склонов (точке водосбора) либо на самом склоне, но имеющие препятствия для стока воды в виде элементов дороги, стенок и т.д., как нельзя лучше подходят для образования верховодки.

Определить наличие и «рисунок» верховодки помогут специалисты, производящие замеры несколько раз в течение года.

Высокий уровень воды – почему нельзя строить дом?

Повлиять на природные процессы, в том числе и на наличие грунтовых вод на участке, довольно сложно. В разных регионах приняты свои строительные нормы, которые регламентируют УГВ, при котором можно начинать или, напротив, следует прекратить возведение капитальных сооружений.

Для сооружения фундамента любого типа оптимальными считаются условия, при которых уровень грунтовых вод находится ниже глубины промерзания грунта. При этом последний должен содержать минимальное количество глинистых и пылеватых (непучнистых) частиц. Фундамент нужно закладывать ниже точки промерзания грунта.  

В подтапливаемом подвале постоянно будет сыро и влажно, а на стенах образуется плесень

Обычно строительство не рекомендуется и даже прямо запрещено Строительными нормами и правилами (СНиП) в следующих случаях:

  • между водоупорным слоем и верхней границей грунта лежат мелкозернистые пески с примесью илистых частиц. В этом случае он превращается в плывун и при строительстве разжижается на мелкие части. Нужно устанавливать заглубленные фундаменты, замораживать стенки или дополнительно укреплять их;
  • если средний слой занимает глинистый сланец, то фундамент будет неустойчивым, поскольку данный тип грунта быстро размягчается и распадается на мелкие частицы;
  • если уровень залегания грунтовых вод находится на глубине до 2 м. В этом случае от возведения долговременного строения, для которого нужно вырыть котлован или траншею, лучше отказаться. Котлован будет заливать даже при регулярной откачке воды, а установить фундамент в таких условиях практически невозможно. Не поможет и гидроизоляция – она даст лишь кратковременный эффект.

По СНиП между нижней точкой фундамента и грунтовыми водами должно быть не менее 0,5 м. 

Как понять, что грунтовые воды разрушают фундамент

Бетонное основание «подтачивает» не столько жидкость, сколько растворенные в ней соли, сульфаты и другие соединения. Они приводят к образованию так называемой «цементной бациллы», растворяющей и разрыхляющей бетон. Понять, что бетон подвержен влиянию грунтовых вод можно по следующим признакам:

  • на поверхности бетона появился белый налет;
  • материал отслаивается кусками, как после промерзания;
  • заметна плесень и грибки;
  • присутствует запах сырости;
  • образуются бледно-желтые солевые пятна.

Солевые разводы — верный признак просачивания грунтовых вод

Если на фундаменте или в подвале наблюдается нечто подобное, можно смело утверждать, что грунтовые воды вступили во взаимодействие с основанием дома.

Строим дом без подвала

Самый простой и надежный способ ужиться с грунтовыми водами состоит в сооружении здания без подвального помещения – например, простой деревянный дом. А если подвал нужен только для хранения закаток и урожая, рядом с домом можно сделать хранилище «под холм».

Для пучинистых грунтов или почвы с большой глубиной промерзания подойдут столбчатый или свайный фундамент. Если планируется массивное здание, лучше соорудить мелкозаглубленный ленточный фундамент (МЗЛФ), или «плавающий фундамент».

На участках с высоким уровнем грунтовых вод можно подсыпать под будущее основание дома 0,5 м песка.

Что делать с грунтовыми водами на участке?

Система трубного дренажа поможет увести воду с участка

С уровнем грунтовых вод можно «повоевать». Наиболее популярными являются мерами понижения УГВ являются:

1. Поверхностный водоотлив (открытый способ водопонижения) – вода, просачивающаяся через дно или откосы котлована, поступает в канавы-водосборники и откачивается оттуда насосами. Вариант не подходит, если водой постоянно вымываются частицы грунта, из-за чего он проседает.

2. Безтрубный дренаж. Для его организации по периметру участка выкапывается траншея, в нее активно начинает стекать грунтовая вода, поскольку отсутствует сопротивление грунта. Воду можно выкачивать при помощи насоса, например, в расположенный на участке пруд. Для укрепления стенок канавы ее можно засыпать гравием или щебнем.

3. Трубный дренаж – в дополнение к предыдущему методу используются перфорированные и гофрированные трубы из синтетических материалов, которые укладываются на дно канавы и также засыпаются сыпучими материалами. Вода по трубам в идеале должна выводиться за пределы участка.

4. Использование иглофильтровых установок. Подобные системы выводят грунтовые воды на глубину до 4-5 м. Насос откачивает грунтовые воды, и они по трубе уходят на большую глубину.

5. Эжекторные иглофильтровые установки. Усложненная версия предыдущей системы. Вода проходит по комплексу труб, насосов и фильтров и также отводится на глубину до 20 м или в место водостока.

Что делать в зависимости от УГВ

Не пытайтесь самостоятельно проектировать и строить систему водоотвода, доверьте это специалистам.  

Для создания централизованной системы водоотвода требуется согласование

Грунтовые воды – опасное, но частое природное явление, от соседства с которым не застрахован ни один владелец участка. Проводить строительство при наличии грунтовых следует с особой осторожностью и только после тщательного изучения состава грунта и УГВ.

с использованием диска Секки или прозрачной трубки | Мониторинг и оценка

Диск Секки Диск Секки — это черно-белый диск, который вручную опускается в воду на глубину, на которой он исчезает из поля зрения (рис. 5.10). Затем записывается расстояние до исчезновения. Чем чище вода, тем больше расстояние. Диски Secchi просты в использовании и недороги. Однако для мониторинга реки они имеют ограниченное применение, потому что в большинстве случаев дно реки будет видно и диск не достигнет точки схода.Более глубокие, медленно движущиеся реки являются наиболее подходящими местами для измерения диска Секки, хотя течение может потребовать дополнительного взвешивания диска, чтобы он не раскачивался и не затруднял измерение. Диски Secchi стоят около 50 долларов и могут быть самодельными. Линия, прикрепленная к диску Секки, должна быть промаркирована водостойкими чернилами согласно единицам, обозначенным волонтерской программой. Многие программы требуют от волонтеров измерения с точностью до 1/10 метра. Интервалы счетчиков могут быть помечены (например, клейкой лентой) для простоты использования.Чтобы измерить прозрачность воды диском Секки:
  • Убедитесь, что диск Секки надежно прикреплен к измеряемой линии.
  • Наклонитесь через борт лодки и опустите диск Секки в воду, повернувшись спиной к солнцу, чтобы блокировать блики.
  • Опустите диск, пока он не исчезнет из поля зрения. Опустите его на одну треть метра, а затем медленно поднимите диск, пока он не появится снова. Перемещайте диск вверх и вниз, пока не найдете точную точку схода.
  • Прикрепите прищепку к леске в том месте, где она входит в воду.Запишите результат измерения в свой технический паспорт. Повторение измерения обеспечит вам проверку качества.
Ключом к получению стабильных результатов является обучение добровольцев следованию стандартным процедурам отбора проб и, если возможно, то, что один и тот же человек будет снимать показания в одном и том же месте в течение всего сезона. Прозрачная трубка Прозрачная трубка, разработанная Департаментом охраны природы Австралии, представляет собой прозрачную узкую пластиковую трубку, на которой нанесены отдельные элементы с темным рисунком на дне.В трубку наливают воду до исчезновения рисунка (рисунок 5.11). Некоторые программы добровольного мониторинга в США (например, Инициатива по чистой воде Управления долины Теннесси (TVA) и Агентство по контролю за загрязнением штата Миннесота (MPCA)) проверяют прозрачность труб в ручьях и реках. MPCA использует трубки с сантиметровыми отметками и обнаружил, что показания трубок достаточно хорошо соотносятся с лабораторными измерениями мутности и общего содержания взвешенных твердых частиц (хотя они не рекомендуют прозрачную трубку для приложений, где требуются точные и точные измерения, или в сильно окрашенной воде).TVA и MPCA рекомендуют следующие рекомендации по отбору проб:
  • Соберите пробу в бутылку или ведро в середине и на средней глубине, если это возможно. Избегайте застоя воды и отбирайте пробы как можно дальше от береговой линии. Избегайте скопления осадка со дна ручья.
  • При наполнении бутылки или ведра лицом вверх по течению.
  • Снимайте показания на открытом, но затемненном месте. Избегайте попадания прямых солнечных лучей, поворачиваясь к нему спиной.
  • Тщательно перемешайте или прополощите воду в ведре или бутылке, пока она не станет однородной, стараясь не образовывать пузырьков воздуха (они будут рассеивать свет и влиять на измерение).Затем медленно налейте воду в трубку, глядя в трубку. Измерьте глубину водяного столба в трубке, когда символ просто исчезнет.
Для получения дополнительной информации об использовании прозрачной трубки см. Ссылки в конце этого раздела. Многие программы начали изготавливать собственные лампы. Теперь их также можно купить в США (см. Приложение B — Научные центры снабжения).

Звук и морское дно: определение батиметрии с помощью акустических датчиков, созданных студентами

Многие студенты бакалавриата, изучающие океанографию, имеют мало возможностей использовать океанские технологии на морских исследовательских судах.Для тех, кто это делает, понимание функций датчиков и принципов работы с такими приборами, как системы эхолотов, используемых для обнаружения морского дна, может быть сложным и недоступным. Цель этого упражнения — познакомить студентов с концепцией и функциями подводной акустики с использованием недорогих и имеющихся в продаже материалов для изготовления датчиков. Это задание дает студентам опыт работы с датчиками океана посредством (1) практического взаимодействия с электроникой и построения схем, (2) создания и использования собственного упрощенного эхолота, (3) применения акустики в батиметрии океана и картировании морского дна путем создания карта акустических зондирований вдоль разреза и (4) использование собственных данных для изучения последствий разрешения выборки.Это упражнение также служит введением в микроконтроллеры и зондирование окружающей среды, предоставляя студентам основу для работы с дополнительными приложениями и датчиками, а также для дальнейшего изучения.

Мероприятие было разработано для бакалавриата по океанографии среднего уровня по океанографическим технологиям и инженерным наукам. С минимальными изменениями это упражнение подходит для вводных через продвинутые курсы океанографии бакалавриата по различным дисциплинам, а также для студентов высших учебных заведений, изучающих морские науки, технологии или физику.Варианты этого упражнения представлены в дополнительном материале.

Перед выполнением этого упражнения мы рекомендуем инструкторам ознакомиться с Руководством по сборке датчика, содержащимся в дополнительных онлайн-материалах. Преподаватели должны определить компоненты сборки, за которые студенты будут нести ответственность, и выделить достаточно времени для приобретения необходимых материалов. Мы предлагаем проводить это задание в течение двух лабораторных периодов продолжительностью от одного до двух часов каждый.Во время первого занятия студенты просматривают справочную информацию, собирают датчики и тестируют датчики в воздухе. На втором занятии студенты собирают и анализируют данные. Мы предлагаем учащимся работать в небольших группах от двух до четырех человек, в зависимости от наличия датчиков и размера класса, хотя это задание также можно выполнять индивидуально.

Батиметрия

Батиметрия — это измерение глубины водоема, а батиметрические съемки, при которых картографируется морское дно, служат многим целям в различных отраслях промышленности и областях исследований.Например, наблюдения за глубиной используются для создания навигационных карт, выявления препятствий на морском дне, которые могут повредить рыболовные снасти, исследования подводных археологических раскопок и изучения морских геологических явлений, таких как подводные хребты и гидротермальные жерла. Улучшение охвата и разрешения этих съемок имеет решающее значение для морской отрасли и для улучшения нашего научного понимания многих земных процессов.

Батиметрические измерения с судов производятся с использованием глубинных зондирований.Исторически измерения проводились с использованием утяжеленной веревки или проволоки, называемой измерительной линией, опускаемой на морское дно через борт корабля для измерения глубины воды. Линия была помечена для обозначения интервалов стандартной длины и развернута вручную или на катушке. Когда груз достиг морского дна, длина линии между отметкой на поверхности и грузом указывала глубину. Эти измерения было особенно трудно собрать на большой глубине, где даже при использовании моторизованных катушек процесс был трудоемким и неэффективным для проведения нескольких измерений.Тем не менее, в девятнадцатом и двадцатом веках зондирующие машины, развертывающие трос или проволоку через катушку, обычно использовались для исследования океана и привели к крупным открытиям таких объектов морского дна, как Срединно-Атлантический хребет и Марианская впадина (Dierssen and Theberge, 2014; Рисунок 1 ).

Рис. 1. (a) Первая зарегистрированная батиметрическая карта Северной Атлантики, составленная Мэтью Фонтейном Мори в 1853 году, на которой показано Срединно-Атлантический хребет (любезно предоставлено фото-библиотекой NOAA).(b) Современная цифровая модель рельефа Северной Атлантики, созданная с использованием комбинации эхолота и спутниковых измерений (Национальные центры экологической информации NOAA). > Фигурка в высоком разрешении

Изобретение пьезоэлектрического преобразователя в 1917 году позволило кораблям собирать эхолоты, измерения глубины, рассчитанные путем передачи звукового импульса через толщу воды и регистрации эхо-сигнала, отраженного от морского дна (Katzir, 2012).В 1922 году ВМС США провели первую съемку морского дна с помощью эхолота и сравнили глубины, измеренные с помощью эхолота, с глубинами, измеренными с помощью линии зондирования (Anonymous, 1923). Первые коммерческие эхолоты были выпущены в 1925 году и быстро стали стандартным прибором для измерения глубины для гидрографических съемок. Благодаря интеграции эхолотов в военно-морской и исследовательский флот, наше понимание морского дна (особенно глубоких областей океанических бассейнов) быстро расширилось в середине двадцатого века.Дальнейшие технологические разработки, включая многолучевые эхолоты, которые снимают большие полосы морского дна и спутниковые измерения дальности, продолжали улучшать возможности картографии (, рис. 1, ).

Звук в воде

Звук — это волна давления, поэтому для его распространения требуется среда — газ, жидкость или твердое тело. Скорость звука в воде была впервые измерена в 1827 году Колладоном и Штурмом на Женевском озере. В своем эксперименте они одновременно создали вспышку света и позвонили в колокол под водой, а также измерили время прибытия этих сигналов на 16 км через озеро (Колладон, 1893).Измеряя задержку между двумя сигналами, они могли измерить скорость движения. Скорость распространения звука ( c ) является функцией сжимаемости или обратного модуля объемного сжатия ( B ) и плотности ( ):

Звуковая волна — это распространение локального сжатия. Среды с более низкой сжимаемостью отжимаются с большей силой при заданном уменьшении объема при сжатии.Например, вода имеет гораздо более низкую сжимаемость, чем воздух. Мы можем представить пучок воды как сильный источник, а пучок воздуха как слабый источник. Чтобы сжать обе пружины до одинакового размера, сильная пружина (вода) требует большего усилия, чем слабая пружина (воздух). Эта дополнительная сила означает, что сильная пружина отскочит назад быстрее и с большей силой вернется в исходное состояние. Это эквивалентно действию волны сжатия на соседний участок воды.Благодаря этой улучшенной передаче волны сжатия звук распространяется быстрее и дальше в воде, чем в воздухе. Хотя вода также более плотная, разница в плотности слишком мала, чтобы компенсировать разницу в сжимаемости. Поскольку скорость звука в любой среде является функцией сжимаемости и плотности, скорость изменяется по всему океану из-за изменений температуры, солености и давления (Wong and Zhu, 1995). В среднем скорость звука в океане составляет примерно 1480 м с –1 , что более чем в четыре раза превышает среднюю скорость звука в воздухе (344 м с –1 на уровне моря и 21 ° C).

Способность использовать звук для обнаружения морского дна зависит от интенсивности передаваемого сигнала ( I 0 ), энергии, потерянной во время путешествия, и отражательной способности морского дна:

где I rec — интенсивность эхо-сигнала, полученного на датчике, r — расстояние между датчиком и морским дном, α — коэффициент поглощения, A — площадь звук отражается от морского дна, а σ — сечение рассеяния.Сечение рассеяния является функцией акустических свойств цели (т. Е. Изменений скорости звука и плотности относительно воды), которые определяют количество отраженной энергии (Jackson and Richardson, 2007). Потеря энергии при движении волны давления через воду, представленная в уравнении 2, является функцией как геометрического распространения, так и поглощения. Геометрическое распространение — это уменьшение интенсивности сигнала на единицу площади по мере того, как сигнал распространяется от источника, а энергия распространяется на большую площадь.Поглощение — это потеря акустической энергии из-за преобразования энергии сигнала в тепло.

После получения эхо-сигнала от морского дна время между передачей сигнала с поверхности и получением эхо-сигнала используется для расчета пройденного расстояния и, следовательно, глубины ( Рисунок 2 ):

Здесь расстояние ( d ) является произведением скорости звука ( c ) и времени, которое требуется сигналу для прохождения ( t ).Например, учитывая эхо с задержкой 0,5 с от переданного сигнала и скорость звука в воде (c = 1,480 мс –1 ), уравнение 3 говорит нам, что d = (1,480 мс –1 ) (0,5 с) = 740 м. Расчетная глубина морского дна составляет 370 м, что составляет половину общего расстояния, пройденного до и от морского дна переданным сигналом.

Рисунок 2. Этапы обнаружения морского дна эхолотом, направление звуковой волны (синие кривые) указано серыми стрелками.Сигнал передается датчиком на поверхности (левый прямоугольник). Достигнув морского дна, сигнал отражается на поверхности (средний прямоугольник). Обратный сигнал принимается преобразователем (правый прямоугольник). По возвращении интенсивность сигнала ниже из-за потерь при передаче и отражающих свойств морского дна. > Фигурка в высоком разрешении

Разрешение выборки

Эти расчеты для (1) обнаружения морского дна и (2) вычисления глубины на основе пройденного расстояния являются основой акустической батиметрии.Способность обнаруживать, разрешать и наносить на карту объекты на морском дне зависит от разрешения выборки и покрытия. На многих современных судах в системах эхолота используется однолучевой преобразователь, установленный на корпусе. Для однолучевых систем увеличение горизонтального разрешения батиметрических измерений требует увеличения количества наблюдений за морским дном, собранных на заданном расстоянии. Расстояние между измерениями определяется как скоростью, с которой движется корабль, так и скоростью пинга (количество звуковых волн, передаваемых в единицу времени).На практике горизонтальное разрешение также ограничено углом, под которым акустический луч расширяется при удалении от преобразователя. Ширина акустического луча на заданной глубине называется шириной луча. Чем уже ширина луча, тем меньше площадь морского дна, отражающая сигнал. Узкая ширина луча позволяет собирать более близко расположенные измерения. Затем можно провести большее количество независимых наблюдений на заданном расстоянии, чтобы построить карту с более высоким разрешением.Более продвинутые технологии, такие как многолучевые системы, которые измеряют полосу морского дна, являются развитием тех же акустических принципов; они повышают разрешение выборки за счет увеличения количества и плотности наблюдений за морским дном, которые могут быть измерены с местоположения судна.

Активное обучение через здание датчиков

В нашей деятельности студенты используют основные акустические принципы и уравнение 3 (уравнение расстояния), чтобы использовать недорогой ультразвуковой датчик расстояния в качестве однолучевого эхолота для проведения батиметрической съемки.Ключевым компонентом этой деятельности является создание и использование недорогих датчиков на основе микроконтроллеров, которые работают по тем же принципам, что и коммерческое оборудование. Практические занятия с датчиками могут помочь студентам понять устройство и использование океанических технологий в океанографической промышленности и исследованиях (Kelley and Grünbaum, 2018). Создание датчиков знакомит студентов с принципами электроники и инженерии, облегчая понимание океанографии и физических концепций с помощью практических приложений.Создавая сенсоры, студенты могут более эффективно изучать и применять отраслевые концепции (Seroy et al., 2019). Было показано, что в дисциплинах STEM подобный активный опыт обучения увеличивает практические знания научных концепций (Freeman et al., 2014) и дает возможность познакомиться с инженерными принципами и навыками, которые могут принести пользу студентам не только в их образовательной деятельности (Boss and Loftin, 2012). .

Во время этого упражнения учащиеся собирают водонепроницаемые ультразвуковые датчики расстояния и используют их для измерения эхолокации в местном водоеме для картирования батиметрии.Эти датчики используют уравнение сонара для определения расстояния до объекта, находящегося на пути акустического сигнала. Соответствующие материалы из открытых источников предоставляют возможность для широкого круга знакомств с концепциями как океанографии, так и физики.

Исследовательский вопрос

Студентам предлагается ответить на вопрос: каков уклон и структура дна водоема? В процессе сбора данных они также будут определять источники ошибок и оценивать точность своих датчиков.Сотрудничая с другими учащимися для увеличения разрешения своего набора данных, они также исследуют роль частоты выборки в их способности определять особенности дна.

Материалы

Чтобы получить опыт работы с сенсорной технологией и демистифицировать сенсорную функцию, учащиеся должны конструировать свои собственные сенсоры на начальном этапе занятий. Подробную информацию о микроконтроллерах, компонентах и ​​сборке сенсора можно найти в Руководстве по сборке сенсора в дополнительном онлайн-материале S1 и на сайте PublicSensors (https: // www.publicsensors.org/). Компоненты датчика включают:

  • Микроконтроллер на базе MicroPython. Примеры показаны с использованием Adafruit Feather HUZZAH с ESP8266 (17 долларов США), микроконтроллером на основе MicroPython (, рисунки 3 и 4b, ). Актуальная прошивка и необходимые скрипты Python доступны в репозитории PublicSensors на GitHub (https://github.com/publicsensors). Другие микроконтроллеры (например, на базе Arduino) совместимы, но ресурсы не предоставляются.
  • Ультразвуковой датчик расстояния (далее акустический датчик) с водонепроницаемым датчиком (JSN-SR04T, 11 долларов США).Этот акустический датчик работает по тем же принципам, что и научный эхолот. Когда датчик получает сигнал запуска, он передает в воду набор из 8 импульсов с частотой 40 кГц. Затем датчик ожидает 38 миллисекунд для получения эхо-сигнала. В воде без препятствий этот тайм-аут соответствует теоретическому максимальному расстоянию обнаружения ~ 28 м (~ 6 м в воздухе). Однако потеря энергии сигнала, как описано в фоновом режиме, может еще больше ограничить это расстояние. Из-за конструкции преобразователя, частоты и длины передаваемого сигнала минимальное расстояние, на котором объект может быть обнаружен в воде, составляет ~ 0.8 м (~ 0,2 м в воздухе).

Студентам также понадобится ноутбук для связи с микроконтроллером и для построения / анализа данных.

Рис. 3. Схема Fritzing (https://fritzing.org/), на которой показана проводка, необходимая для JSN-SR04T с использованием макета. Контакты Trig и Echo на JSN-SR04T должны быть подключены к GPIO 12 и 14 соответственно на ESP8266 Feather. Вывод GND на JSN-SR04T должен быть подключен к выводу GND на ESP8266 Feather, а вывод VCC на JSN-SR04T — к выводу USB на ESP8266 Feather.Контакты GND и VCC могут быть подключены к микроконтроллеру через направляющие на макетной плате. > Фигурка в высоком разрешении

Рис. 4. (a) Акустические измерения, проводимые вдоль пристани. (b) Собранный микроконтроллер с использованием макетных соединений для акустического датчика и Feather HUZZAH с микроконтроллером ESP8266. (c) Датчик опускается так, чтобы отметка ленты 10 см находилась на ватерлинии для непрерывного отбора проб.> Фигурка в высоком разрешении

Сборка сенсора и начальное исследование

Мы рекомендуем предоставить студентам микроконтроллеры, уже содержащие микропрограммное обеспечение и необходимые файлы, хотя мы рекомендуем инструкторам поручить студентам как можно больше выполнять сборку и сборку, в зависимости от времени и имеющихся ресурсов (см. Разделы 3–5 Руководства по сборке датчика. в дополнительных материалах онлайн с подробными пошаговыми инструкциями).

Используя макетную плату и перемычки «вилка / вилка», подключите акустический датчик к микроконтроллеру, как показано на рис. 3 . Кабель датчика должен быть промаркирован куском цветной изоленты или другим легко идентифицируемым маркером на расстоянии 10 см от лицевой стороны датчика.

  • Подключите микроконтроллер к компьютеру с помощью кабеля USB. Используя последовательный терминал (например, Beagle Term), подключитесь к микроконтроллеру. Чтобы инициализировать датчик, импортируйте библиотеку hcsr04 : import hcsr04
  • Установить обозначения контактов и скорость звука: sensor = hcsr04.HCSR04 (trigger_pin = 12, echo_pin = 14, c = 344)
  • Используйте функцию расстояния, чтобы получить результат измерения (в сантиметрах): sensor.distance ()

Учащиеся могут выполнить начальное исследование, используя свои датчики в воздухе ( c = 344 м с –1 ), чтобы оценить точность и точность датчиков, а также поделиться своим пониманием потенциальных источников изменчивости при сборе измерений в воде. См. «Альтернативные подходы и расширения» ниже, чтобы узнать о дополнительных действиях по определению скорости звука.Учащиеся должны собирать копии измерений с фиксированного известного расстояния, например, от поверхности стола до пола, стены или другого стационарного объекта. Им следует учитывать последовательность измерений и возможные источники изменчивости. Как на точность и точность влияет прямое введение известной изменчивости (например, измерение расстояния от наклонной поверхности или перемещение руки между датчиком и целевым объектом)?

Учащиеся могут оценить роль разрешения выборки в разрешении объектов путем профилирования объекта в воздухе (например,g., книга на полу) и проведение измерений в различных пространственных интервалах относительно размера объекта. Это исследование, аналогичное компоненту деятельности в воде, поможет устранить неисправности и обеспечит основу для понимания того, как интерпретировать подводные измерения. Используя предметы на полу или мебель у стены, учащиеся могут проводить измерения вдоль непрерывного разреза и учитывать необходимое количество образцов или интервал между измерениями, которые потребуются для определения (1) наличия объекта и (2) рельеф указанной особенности.

Сбор данных

Прежде чем учащиеся проведут измерения в воде, необходимо определить разрез для отбора проб и назначить учащимся места для отбора проб. Мы рекомендуем предоставить студентам возможность протестировать и изучить свои датчики в воде.

  • Отметьте точки отбора проб через фиксированные интервалы вдоль доступного мелкого водоема (например, дока, бассейна). Мы рекомендуем примерно 20 мест отбора проб с интервалом в один метр, чтобы обеспечить пространство для групп студентов, отбирающих пробы в соседних местах.Однако это гибкость в зависимости от размера и доступности места отбора проб.
  • Назначьте каждой группе учащихся начальную точку и интервал выборки (например, группа 1 начинается с позиции нулевого метра и делает выборку каждые два метра, а группа 2 начинается с позиции в один метр и делает выборку каждые два метра).

Учащиеся должны собрать повторные измерения в каждой назначенной точке отбора проб, используя c = 1,480 м с –1 . См. «Альтернативные подходы и расширения» ниже, чтобы узнать о дополнительном компоненте для определения скорости звука на месте.При работе вблизи воды учащиеся должны проявлять особую осторожность и при необходимости обеспечивать надлежащее защитное снаряжение (например, спасательные жилеты).

  • В каждой точке отбора проб опустите датчик так, чтобы датчик был полностью погружен, а отмеченная линия 10 см находилась у поверхности воды ( Рис. 4c ).
  • Выполните измерение глубины и запишите значение ( Таблица 1 ). Обязательно укажите смещение расстояния датчика ниже поверхности воды (например,g., если датчик сообщает о расстоянии 525 см, а отметка на ленте — 10 см, добавьте к расстоянию дополнительные 10 см и запишите 535 см).
  • Выполните еще два измерения в одном и том же месте с ожиданием минимум 10 секунд между каждым измерением.
  • Повторяйте в каждой последующей позиции отбора проб.

Таблица 1. Пример таблицы записи данных. Студенты записывают местоположение как меру расстояния (например,g., «4 м»), а также значения трех измерений, собранных в этом месте, в единицах измерения. Дополнительные примеры записи данных включены в дополнительный материал. > Фигурка в высоком разрешении

Анализ данных

Учащиеся должны создать батиметрический график на основе своих данных, где по оси X отложено расстояние вдоль дока, а по оси Y — глубина (, рис. 5, ).

  • Включите все три расстояния, измеренные в каждом месте, чтобы указать точность оценки глубины.
  • Группы с чередующимися начальными местоположениями должны обмениваться данными друг с другом, чтобы сравнивать объединенный набор данных со своими собственными.

Примеры методов построения графиков с использованием Microsoft Excel и Python Jupyter Notebooks включены в дополнительный материал. После построения данных учащиеся должны рассчитать оценки глубины и уклона морского дна вдоль дока, включая производные измерения, такие как высота и максимальный / минимальный рельеф (угол) объектов.

Рисунок 5. Примеры рисунков анализа данных, показывающие (a) данные, собранные одной группой, (b) идентификацию выброса (красный кружок) и наклон морского дна, показанные пунктирной линией, и (c) объединенные наборы данных двух групп , что указывает на наличие признака, ранее не идентифицированного в исходном наборе данных (красный прямоугольник). > Фигурка в высоком разрешении

Отражение

После того, как учащиеся нанесли свои данные на график, им следует подумать о том, что подразумевают их наблюдения, и об источниках изменчивости.Вопросы могут включать следующее.

  • Какие особенности вы могли бы определить по своим данным?
  • Были ли особенности, которые можно было различить только в комбинированном наборе данных с более высоким разрешением? Какого размера и формы были эти детали?
  • Насколько точным был ваш датчик (насколько переменными были повторные измерения, сделанные в одном месте)? Каковы возможные причины такой изменчивости?
  • Определите и удалите очевидные выбросы (https: // en.wikipedia.org/wiki/Outlier) из вашего набора данных и воспроизведите измерения. Обоснуйте свое решение об удалении этих точек в контексте остальных ваших данных. Что могло вызвать выбросы в измерениях? Как это может повлиять на батиметрический профиль и статистику?

  • Учащиеся могут использовать датчик для количественного определения скорости звука в воздухе или воде путем калибровки датчика с помощью объекта, расположенного на фиксированном известном расстоянии. Этого также можно достичь, используя линию зондирования для определения истинных глубин в подмножестве мест в том же водоеме, где проводилась батиметрическая деятельность.Это наиболее эффективно, когда выполняется до профилирования, как возможность для студентов вычислить скорость звука в одной или обеих средах самостоятельно. Его можно расширить, выполнив те же действия по калибровке в различных средах с различной плотностью, таких как пресная и соленая вода. Подробности изложены в дополнительном материале Activity Extensions.
  • Помимо получения вертикальных профилей вдоль разреза, датчик можно использовать для выполнения измерений под несколькими фиксированными углами вдоль исходного разреза.Эти наблюдения могут быть использованы для создания контурного графика батиметрии. Измерения, выполненные под углом вдоль разреза, демонстрируют функцию систем бокового обзора и многолучевых эхолотов и могут использоваться для исследования более совершенных методов обработки и визуализации данных. Студенты могли рассмотреть:
    • Как кажущаяся глубина / расстояние меняются в зависимости от угла?
    • Каков максимальный угол приема отраженного эха?

Дополнительные расширения и материалы для описанных выше подходов можно найти на PublicSensors (https: // www.publicsensors.org/).

Дополнительные интернет-ресурсы

PublicSensors (http://www.publicsensors.org/)

Организация PublicSensors на GitHub (https://github.com/publicsensors)

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить студентов OCEAN 351 из Вашингтонского университета, которые участвовали в первоначальных итерациях этого лабораторного модуля. Мы также благодарим Эммануэля Босса, Тома Вебера и двух анонимных рецензентов за полезные комментарии, которые улучшили это лабораторное упражнение.

Ногти: что нужно и что нельзя делать для здоровых ногтей

Ногти: что нужно и что нельзя делать для здоровья ногтей

Хорошо ли вы ухаживаете за ногтями? Вот что вам нужно знать, чтобы держать ногти в форме вершины.

Персонал клиники Мэйо

Внимательно посмотрите на свои ногти. Они сильные и здоровые? Или вы видите выступы, вмятины или участки необычного цвета или формы? Многие нежелательные состояния ногтей можно избежать с помощью правильного ухода за ногтями.Другие могут указывать на основное заболевание, требующее внимания.

Ногти: что нормально, а что нет

Ваши ногти, состоящие из слоистых слоев протеина, называемого кератином, растут из области у основания ногтя под кутикулой. Здоровые ногти гладкие, без ямок и бороздок. Они имеют однородный цвет и консистенцию, без пятен или обесцвечивания.

Иногда на ногтях образуются безвредные вертикальные гребни, идущие от кутикулы до кончика ногтя.Вертикальные гребни с возрастом становятся более заметными. На ногтях также могут образовываться белые линии или пятна из-за травмы, но со временем они вырастают вместе с ногтем.

Однако не все состояние ногтей является нормальным. Если вы заметили:

, проконсультируйтесь с врачом или дерматологом.
  • Изменение цвета ногтя, например изменение цвета всего ногтя или темная полоса под ногтем
  • Изменения формы ногтей, например, закрученные ногти
  • Истончение или утолщение ногтей
  • Отделение ногтя от окружающей кожи
  • Кровотечение вокруг ногтей
  • Отек или боль вокруг ногтей
  • Отрастание ногтей

Уход за ногтями: Do’s

Чтобы ваши ногти всегда были в отличном состоянии:

  • Держите ногти сухими и чистыми. Это предотвращает рост бактерий под ногтями. Повторяющийся или продолжительный контакт с водой может способствовать расслаиванию ногтей. Надевайте резиновые перчатки с хлопковой подкладкой при мытье посуды, чистке или использовании агрессивных химикатов.
  • Соблюдайте гигиену ногтей. Используйте острые маникюрные ножницы или кусачки. Обрежьте ногти ровно, а кончики аккуратно закруглите.
  • Используйте увлажняющий крем. Когда вы используете лосьон для рук, втирайте лосьон также в ногти и кутикулу.
  • Нанесите защитный слой. Укрепление ногтей может помочь укрепить ногти.
  • Спросите своего врача о биотине. Некоторые исследования показывают, что пищевая добавка биотин может помочь укрепить слабые или ломкие ногти.

Уход за ногтями: нельзя

Чтобы не повредить ноготь, не делайте этого:

  • Грызите ногти или ковыряйте кутикулу. Эти привычки могут повредить ногтевое ложе.Даже небольшой порез рядом с ногтем может привести к проникновению бактерий или грибков и вызвать инфекцию.
  • Снять заусеницы. Вы можете порвать живую ткань вместе с заусеницей. Вместо этого аккуратно стригите заусеницы.
  • Используйте жесткие средства по уходу за ногтями. Ограничьте использование жидкости для снятия лака. При использовании жидкости для снятия лака выбирайте формулу без ацетона.
  • Игнорировать проблемы. Если у вас проблема с ногтями, которая не проходит сама по себе или связана с другими признаками и симптомами, проконсультируйтесь с врачом или дерматологом для оценки.

Примечание о маникюре и педикюре

Если вы полагаетесь на маникюр или педикюр для получения здоровых ногтей, помните о нескольких вещах. Выбирайте салоны с действующей государственной лицензией и работайте только с техническими специалистами, имеющими лицензию государственного совета. Не удаляйте кутикулы — они плотно прилегают к ногтевой пластине, поэтому их удаление может привести к инфицированию ногтей. Кроме того, убедитесь, что ваш специалист по маникюру правильно стерилизует все инструменты, используемые во время процедуры, чтобы предотвратить распространение инфекции.

Вы также можете спросить, как чистятся ножные ванны. В идеале между клиентами следует использовать раствор отбеливателя, а фильтры регулярно чистить.

Легко пренебречь ногтями, но, предприняв несколько простых шагов, можно сохранить ногти здоровыми и крепкими.

Получите самую свежую консультацию в клинике Мэйо. в ваш почтовый ящик.

Зарегистрируйтесь бесплатно и будьте в курсе новостей достижения, советы по здоровью и актуальные темы о здоровье, например, COVID-19, плюс советы экспертов по поддержанию здоровья.

Узнайте больше о нашем использовании данных

Чтобы предоставить вам наиболее актуальную и полезную информацию и понять, какие Информация выгодно, мы можем объединить вашу электронную почту и информацию об использовании веб-сайта с другими информация, которая у нас есть о вас. Если вы пациент клиники Мэйо, это может включать защищенную медицинскую информацию (PHI). Если мы объединим эту информацию с вашей PHI, мы будем рассматривать всю эту информацию как PHI, и будет использовать или раскрывать эту информацию только в соответствии с нашим уведомлением о конфиденциальности практики.Вы можете отказаться от рассылки по электронной почте. в любое время, нажав ссылку «Отказаться от подписки» в электронном письме.

Подписывайся!

Спасибо за подписку

Наша электронная рассылка Housecall будет держать вас в курсе на последней информации о здоровье.

Сожалеем! Наша система не работает. Пожалуйста, попробуйте еще раз.

Что-то пошло не так на нашей стороне, попробуйте еще раз.

Пожалуйста, попробуйте еще раз

16 октября 2019 г. Показать ссылки
  1. Гвозди. Американская академия дерматологии. https://www.aad.org/media/stats/prevention-and-care/nail-care. По состоянию на 29 декабря 2017 г.
  2. Bolognia JL, et al. Заболевания ногтей. В: Основы дерматологии. Филадельфия, Пенсильвания: Сондерс Эльзевир; 2014. https://www.clinicalkey.com. По состоянию на 30 декабря 2017 г.
  3. Хабиф ТП. Заболевания ногтей.В: Клиническая дерматология: Цветное руководство по диагностике и терапии. 6-е изд. Сент-Луис, Миссури: Сондерс Эльзевир; 2016 г. https://www.clinicalkey.com. По состоянию на 29 декабря 2017 г.
  4. Rieder EA, et al. Косметически индуцированные нарушения ногтей с обновлением современного маникюра. Журнал клинической и эстетической дерматологии. 2016; 9: 39.
  5. Гвозди ломкие. Американский остеопатический колледж дерматологии. http://www.aocd.org/?page=BrittleSplittingNail. Дата обращения: декабрь.29, 2017.
  6. Биотин. Натуральные лекарства. https://naturalmedicines.therapeutresearch.com. По состоянию на 29 декабря 2017 г.
  7. Gibson LE (экспертное заключение). Клиника Мэйо, Рочестер, Миннесота, 8 января 2018 г.
Узнать больше Подробно

.

Обследование вырытых вручную скважин — InterNACHI®

Ник Громицко, CMI®

Вырытые вручную колодцы — это земляные колодцы и связанные с ними сооружения, используемые для доступа к подземным водам в подземных водоносных горизонтах.До наших дней все искусственные колодцы выкапывались вручную.

Интересные факты

  • Вырытые вручную колодцы по-прежнему являются наиболее распространенным средством сбора воды в некоторых частях развивающегося мира.
  • Историческая необходимость выкопанных вручную колодцев нашла свое отражение в важных литературных источниках, включая библейский рассказ о встрече Иисуса с женщиной у колодца Иакова и даже детский стишок под названием «Колокол Динг Донг» о кошке в колодце.
  • Давным-давно ручная копка колодцев была профессией, которой пользовались рабочие небольшого роста, которые могли уместиться в ограниченном пространстве.Они использовали простые инструменты, такие как кирки и короткие лопаты.
  • Британский колодец Вудингдин на глубине 1285 футов — самый глубокий колодец в мире, выкопанный вручную. Однако, как правило, они намного мельче, чем их сверлильные аналоги.

Преимущества вырытых вручную колодцев

  • Знакомое изображение на открытке вырытого вручную колодца вместе с надземной стеной и ведром, опущенным на веревку в колодец, придает двору деревенский шарм. Его эстетическая привлекательность может даже повысить стоимость недвижимости.
  • Колодцы, вырытые вручную, недороги и низкотехнологичны по сравнению со стандартными пробуренными скважинами. Ведро и веревка работали тысячи лет.
  • Их большой диаметр выходит на соответственно большую площадь водоносного горизонта. Вырытые вручную колодцы подходят для получения воды из менее проницаемых почв, таких как мелкая глина, песок и ил.
  • Их можно легко сделать глубже. Напротив, когда глубина пробуренной скважины становится недостаточной из-за повышенного спроса или снижения уровня грунтовых вод, углубление скважины может стоить домовладельцу десятки тысяч долларов.
  • Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание вырытого вручную колодца низкие.
  • Строительство может включать участие сообщества, поскольку рытье грунта не требует квалифицированной рабочей силы.

Недостатки вырытых вручную колодцев

  • Они не подходят для каменистой или исключительно твердой почвы.
  • Их конструкция может быть опасной из-за обрушения грунта, падающих предметов и удушения рабочих внутри колодца.
  • Их строительство трудоемкое и может занять длительное время.
  • Легко загрязняются поверхностными стоками.
  • Их способность доставлять воду для нужд современного домохозяйства как по количеству, так и по расходу ограничена.

Соображения безопасности при строительстве

Строительство вырытого вручную колодца может представлять серьезную угрозу безопасности, например следующее:

  • обрушение стенок, которое может убить рабочего, если он окажется в колодце, когда он обрушится;
  • предметов, которые падают в колодец с поверхности выше, которые могут серьезно травмировать рабочих в колодце; и
  • недостаток кислорода в колодце.
Выкопанные вручную колодцы обычно сооружаются в засушливую погоду по нескольким причинам: уровень грунтовых вод находится на самом низком уровне или около него, что позволяет адекватно определить требуемую глубину; и менее вероятно, что сухая почва разрушится во время раскопок.

Колодцы следует размещать там, где вероятно наличие больших запасов чистых грунтовых вод. Воду можно доставлять с помощью веревки и ведра, но эти компоненты обычно являются простыми стилистическими элементами, в то время как вода обычно собирается с помощью современного насоса.На дно можно положить слой гравия, чтобы предотвратить заиливание почвы. Любой используемый бетон следует тщательно перемешать и дать ему затвердеть, чтобы обеспечить его прочность и долговечность.

Защита от провалов должна быть проблемой при строительстве вырытых вручную колодцев, особенно в нестабильных почвах. Рабочие могут копать в пределах сборных бетонных колец, которые впоследствии станут постоянной облицовкой по бокам колодца. Вертикальные плотно прилегающие деревянные доски, поддерживаемые стальными кольцами, также могут обеспечить защиту от провалов.

Меры безопасности при использовании

  • Люди и животные могут упасть в колодец, где они могут застрять или утонуть. Предотвращение этой опасности состоит из двух частей:
    • обеспечивают надземную стену вокруг колодца для предотвращения падения детей и животных в колодец; и
    • обеспечивают безопасное для детей, тяжелое и надежное укрытие на уровне земли. Периодически проверяйте покрытие на предмет гниения, коррозии и всего, что может сделать его непрочным.

Никому нельзя разрешать входить в колодец без ремней безопасности и наблюдения.

  • Отводите поверхностный сток от колодца и часто проверяйте воду на пригодность для питья и на наличие поверхностных загрязняющих веществ. Для этого:
    • убедитесь, что колодец расположен выше потенциальных источников загрязнения, таких как выгребные ямы, заправочные станции, мусорные ямы и могильники;
    • запретить загрязнение поверхности на буровой площадке; и
    • обеспечивают заполнение всех пространств между бетонными кольцами колодца бетоном.

Таким образом, колодцы, вырытые вручную, создают уникальные проблемы, но при правильном строительстве, обслуживании и обследовании они могут быть живописными и выгодными.


Растворенный кислород — Системы измерения окружающей среды

Что такое растворенный кислород?

Растворенный кислород относится к уровню свободного, несоставного кислорода, присутствующего в воде или других жидкостях. Это важный параметр при оценке качества воды из-за его влияния на организмы, живущие в водоеме.В лимнологии (изучении озер) растворенный кислород является важным фактором, уступающим только воде. Слишком высокий или слишком низкий уровень растворенного кислорода может нанести вред водным организмам и повлиять на качество воды.

Несоставной кислород или свободный кислород (O2) — это кислород, который не связан с каким-либо другим элементом. Растворенный кислород — это присутствие этих свободных молекул O2 в воде. Связанная молекула кислорода в воде (h3O) находится в соединении и не учитывается при определении уровней растворенного кислорода. Можно представить себе, что молекулы свободного кислорода растворяются в воде так же, как соль или сахар при перемешивании ².

Несвязанные молекулы кислорода в воде

Растворенный кислород и водная жизнь

Растворенный кислород важен для многих форм водных организмов.

Растворенный кислород необходим для многих форм жизни, включая рыб, беспозвоночных, бактерий и растений. Эти организмы используют кислород для дыхания, как и организмы на суше. Рыбы и ракообразные получают кислород для дыхания через свои жабры, в то время как растениям и фитопланктону требуется растворенный кислород для дыхания, когда нет света для фотосинтеза 4 .Необходимое количество растворенного кислорода варьируется от существа к существу. Донные кормушки, крабы, устрицы и черви нуждаются в минимальном количестве кислорода (1-6 мг / л), тогда как мелководным рыбам требуется более высокий уровень (4-15 мг / л) ⁵.

Микробы, такие как бактерии и грибы, также нуждаются в растворенном кислороде. Эти организмы используют DO для разложения органического материала на дне водоема. Микробное разложение является важным фактором повторного использования питательных веществ. Однако, если есть избыток разлагающегося органического материала (от умирающих водорослей и других организмов) в водоеме с нечастым или нулевым оборотом (также известный как стратификация), кислород на более низких уровнях воды будет израсходован быстрее ⁶.

Откуда взялось?

Как растворенный кислород попадает в воду

Растворенный кислород попадает в воду через воздух или как побочный продукт растений. Из воздуха кислород может медленно диффундировать по поверхности воды из окружающей атмосферы или быстро смешиваться с аэрацией, естественной или искусственной 7 . Аэрация воды может быть вызвана ветром (создающим волны), порогами, водопадами, сбросом грунтовых вод или другими формами проточной воды. Искусственные причины аэрации варьируются от аквариумного воздушного насоса до водяного колеса, повернутого вручную, и до большой плотины.

Растворенный кислород также образуется как побочный продукт фотосинтеза из фитопланктона, водорослей, морских водорослей и других водных растений 8 .

Растворенный кислород в результате фотосинтеза

Растворенный кислород может попадать в воду как побочный продукт фотосинтеза.

В то время как большая часть фотосинтеза происходит на поверхности (мелководные растения и водоросли), большая часть процесса происходит под водой (водорослями, подповерхностными водорослями и фитопланктоном). Свет может проникать в воду, хотя глубина, на которую он может проникнуть, зависит от растворенных твердых частиц и других светорассеивающих элементов, присутствующих в воде.Глубина также влияет на длины волн, доступные растениям: красный цвет быстро поглощается, а синий свет виден на расстоянии более 100 метров. В чистой воде больше не хватает света для фотосинтеза за пределами 200 м, и водные растения перестают расти. В мутной воде эта фотическая (светопроницаемая) зона часто намного мельче.

Независимо от доступных длин волн цикл не меняется ⁹. Помимо необходимого света, CO2 легко поглощается водой (он примерно в 200 раз более растворим, чем кислород), а кислород, образующийся в качестве побочного продукта, остается растворенным в воде¹⁰.Основная реакция водного фотосинтеза остается:

CO2 + h3O → (Ch3O) + O2

Так как водный фотосинтез зависит от света, выделяемый растворенный кислород достигает пика в дневные часы и снижается ночью ⁸.

Насыщение растворенным кислородом

Не все глубины воды достигают 100% -ного насыщения воздухом

В стабильном водном пространстве без стратификации растворенный кислород будет оставаться на уровне 100% -ного насыщения воздухом. 100% -ное насыщение воздухом означает, что вода удерживает в равновесии как можно больше молекул растворенного газа.В состоянии равновесия процентное содержание каждого газа в воде будет эквивалентно процентному содержанию этого газа в атмосфере, то есть его парциальному давлению ³. Вода будет медленно поглощать кислород и другие газы из атмосферы, пока не достигнет равновесия при полном насыщении 10 . Этот процесс ускоряется ветровыми волнами и другими источниками аэрации ³.

В более глубоких водах DO может оставаться ниже 100% из-за дыхания водных организмов и микробного разложения.Эти более глубокие уровни воды часто не достигают 100% -ного равновесия насыщения воздухом, потому что они недостаточно мелкие, чтобы на них влияли волны и фотосинтез на поверхности ³. Эта вода находится ниже невидимой границы, называемой термоклином (глубина, на которой температура воды начинает снижаться) ¹¹.

Что влияет на растворимость кислорода?

Концентрация растворенного кислорода уменьшается при повышении температуры.

Два водоема, оба на 100% насыщенные воздухом, не обязательно имеют одинаковую концентрацию растворенного кислорода.Фактическое количество растворенного кислорода (в мг / л) будет варьироваться в зависимости от температуры, давления и солености ¹.

Во-первых, растворимость кислорода уменьшается с увеличением температуры ¹. Это означает, что более теплая поверхностная вода требует меньше растворенного кислорода для достижения 100% насыщения воздухом, чем более глубокая и холодная вода. Например, на уровне моря (1 атм или 760 мм рт. Ст.) И 4 ° C (39 ° F) 100% насыщенная воздухом вода будет содержать 10,92 мг / л растворенного кислорода. ³ Но если бы температуру подняли до комнатной, 21 ° C (70 ° F), их было бы только 8.68 мг / л DO при 100% -ном насыщении воздухом ³.

Второй растворенный кислород экспоненциально уменьшается с увеличением уровня соли ¹. Вот почему при одинаковом давлении и температуре соленая вода содержит примерно на 20% меньше растворенного кислорода, чем пресная вода ³.

Концентрация растворенного кислорода уменьшается с увеличением высоты (снижением давления)

В-третьих, растворенный кислород будет увеличиваться с увеличением давления ¹. Это верно как для атмосферного, так и для гидростатического давления. Вода на более низких высотах может содержать больше растворенного кислорода, чем вода на больших высотах.Это соотношение также объясняет возможность «перенасыщения» воды ниже термоклина — при более высоком гидростатическом давлении вода может удерживать больше растворенного кислорода, не выходя из него ¹. Газонасыщенность снижается на 10% на метр увеличения глубины за счет гидростатического давления ². Это означает, что если концентрация растворенного кислорода будет при 100% -ном насыщении воздуха у поверхности, это будет только при 70-процентном насыщении воздухом на глубине трех метров от поверхности.

Таким образом, более холодные и глубокие пресные воды обладают способностью удерживать более высокие концентрации растворенного кислорода, но из-за микробного разложения, отсутствия контакта с атмосферой для диффузии и отсутствия фотосинтеза фактические уровни DO часто намного ниже 100% насыщения ¹⁰ .Теплая неглубокая соленая вода достигает 100% насыщения воздухом при более низкой концентрации, но часто может достигать уровней более 100% из-за фотосинтеза и аэрации. Мелководье также остается ближе к 100% насыщению из-за контакта с атмосферой и постоянной диффузии ¹⁰.

Если происходит значительный фотосинтез или быстрое изменение температуры, вода может достичь уровней DO выше 100% насыщения воздухом. На этих уровнях растворенный кислород будет рассеиваться в окружающей воде и воздухе, пока не достигнет уровня 100% ³.

Как вода может быть насыщена более чем на 100%?

Закон Генри, определяющий концентрацию растворенного кислорода при 20 ° C и 100% -ном насыщении воздуха (1 кг воды = 1 л воды)

100% -ное насыщение воздухом является точкой равновесия для газов в воде. Это связано с тем, что молекулы газа диффундируют между атмосферой и поверхностью воды. Согласно закону Генри, содержание растворенного кислорода в воде пропорционально проценту кислорода (парциальному давлению) в воздухе над ним 13 .Поскольку содержание кислорода в атмосфере составляет около 20,3%, парциальное давление кислорода на уровне моря (1 атм) составляет 0,203 атм. Таким образом, количество растворенного кислорода при 100% насыщении на уровне моря при 20 ° C составляет 9,03 мг / л.

Уравнение показывает, что вода будет оставаться при 100% -ном насыщении воздухом при равновесии. Однако есть несколько факторов, которые могут повлиять на это. Водное дыхание и разложение понижают концентрацию DO, в то время как быстрая аэрация и фотосинтез могут способствовать перенасыщению. В процессе фотосинтеза кислород образуется как отходы.Это увеличивает концентрацию растворенного кислорода в воде, потенциально повышая ее насыщение выше 100%. Кроме того, уравновешивание воды — медленный процесс (за исключением ситуаций с сильным взбалтыванием или аэрированием). Это означает, что уровень растворенного кислорода может легко превышать 100% насыщения воздуха в течение дня в фотосинтетически активных водоемах ¹⁴.

Растворенный кислород часто достигает более 100% насыщения воздуха из-за активности фотосинтеза в течение дня. Перенасыщение воды может быть вызвано быстрой аэрацией из плотины.

Перенасыщение, вызванное быстрой аэрацией, часто наблюдается у плотин гидроэлектростанций и больших водопадов ². В отличие от небольших порогов и волн, вода, протекающая через плотину или водопад, задерживает и уносит с собой воздух, который затем погружается в воду. На большей глубине и, следовательно, при более высоком гидростатическом давлении, этот увлеченный воздух вытесняется в раствор, потенциально повышая уровни насыщения более чем на 100% ².

Быстрые изменения температуры также могут привести к показаниям DO выше 100%. С повышением температуры воды растворимость кислорода снижается.В прохладную летнюю ночь температура в озере может быть 60 ° F. При 100% -ном насыщении воздуха уровень растворенного кислорода в озере составит 9,66 мг / л. Когда солнце встает и нагревает озеро до 70 ° F, 100% насыщение воздухом должно равняться 8,68 мг / л DO ³. Но если нет ветра, который двигал бы равновесие, озеро все равно будет содержать исходные 9,66 мг / л DO, то есть насыщение воздухом 111%.

Типичные уровни растворенного кислорода

Концентрации растворенного кислорода могут колебаться ежедневно и сезонно.

На концентрацию растворенного кислорода постоянно влияют диффузия и аэрация, фотосинтез, дыхание и разложение. В то время как вода уравновешивается до 100% насыщения воздухом, уровни растворенного кислорода также будут колебаться в зависимости от температуры, солености и давления ³. Таким образом, уровни растворенного кислорода могут варьироваться от менее 1 мг / л до более 20 мг / л в зависимости от того, как взаимодействуют все эти факторы. В пресноводных системах, таких как озера, реки и ручьи, концентрация растворенного кислорода будет варьироваться в зависимости от сезона, местоположения и глубины воды.

Колебания пресной воды: Пример 1

В реке Помтон в Нью-Джерси средние концентрации растворенного кислорода колеблются от 12-13 мг / л зимой и падают до 6-9 мг / л летом ⁸. В той же реке наблюдаются суточные колебания до 3 мг / л из-за продукции фотосинтеза ⁸.

Уровни растворенного кислорода часто стратифицируются зимой и летом, меняясь весной и осенью по мере выравнивания температуры в озере.

Колебания пресной воды: Пример 2

Исследования в Крукед-Лейк в Индиане показывают, что концентрации растворенного кислорода варьируются в зависимости от сезона и глубины от 12 мг / л (поверхность, зима) до 0 мг / л (глубина 32 м, конец лета) при полном озере. Обороты весной и осенью выравнивают уровни DO около 11 мг / л для всех глубин ¹.

В реках и ручьях концентрация растворенного кислорода зависит от температуры.

Реки и ручьи имеют тенденцию оставаться около 100% -ного насыщения воздухом или немного выше него из-за относительно большой площади поверхности, аэрации от порогов и разгрузки грунтовых вод, что означает, что их концентрация растворенного кислорода будет зависеть от температуры воды ¹. В то время как грунтовые воды обычно имеют низкие уровни DO, потоки, питаемые грунтовыми водами, могут содержать больше кислорода из-за притока более холодной воды и вызываемого ею перемешивания ¹⁵.Стандартные методы исследования воды и сточных вод определяют растворенный кислород в потоках как сумму побочных продуктов фотосинтеза, дыхания, повторной аэрации, накопления за счет притока подземных вод и поверхностного стока ¹³.

Морская вода содержит меньше кислорода, чем пресная вода, поэтому концентрации DO в океане, как правило, ниже, чем в пресной воде. В океане среднегодовые концентрации DO в поверхностных водах колеблются от 9 мг / л у полюсов до 4 мг / л у экватора с более низкими уровнями DO на больших глубинах.Вблизи экватора концентрация растворенного кислорода ниже, поскольку соленость выше.

Уровни растворенного кислорода на поверхности океана: (данные: Атлас Мирового океана 2009; фото: Plumbago; Wikipedia Commons)

В некоторых штатах приняты законы о стандартах качества воды, требующие минимальных концентраций растворенного кислорода; в Мичигане эти минимальные значения составляют 7 мг / л для холодноводных промыслов и 5 мг / л для теплокровных рыб 17 ; в Колорадо для «водной флоры и фауны с холодной водой класса 1» требуется 6 мг / л, а для «водной жизни с теплой водой класса 1» требуется уровень DO не менее 5 мг / л. 15 .Чтобы имитировать идеальные системы окружающей среды, пресноводным резервуарам в идеале требуется около 8 мг / л DO для оптимального роста, а требования к морским резервуарам составляют 6-7 мг / л DO в зависимости от уровня солености ¹⁸. Другими словами, растворенный кислород должен быть почти на 100% воздухонасыщенным.

Примеры требований для пресноводных организмов и растворенного кислорода

Минимальные потребности в растворенном кислороде пресноводных рыб

Холодноводные рыбы, такие как форель и лосось, больше всего страдают от низкого уровня растворенного кислорода 19 .Средний уровень DO для взрослых лососевых составляет 6,5 мг / л, а минимальный — 4 мг / л ². Эти рыбы обычно стараются избегать мест, где растворенный кислород составляет менее 5 мг / л, и начнут умирать, если подвергнутся воздействию DO менее 3 мг / л в течение более чем пары дней ¹⁹. Для икры лосося и форели уровни растворенного кислорода ниже 11 мг / л задерживают их вылупление, а ниже 8 мг / л замедляют их рост и снижают выживаемость. ¹⁹ Когда растворенный кислород упадет ниже 6 мг / л (что считается нормальным для большинства других рыб), подавляющее большинство икры форели и лосося погибнет.¹⁹

Синежабр, большеротый окунь, белый окунь и желтый окунь считаются теплопроводными рыбами и зависят от содержания растворенного кислорода выше 5 мг / л. 21 . Они будут избегать районов, где уровни DO ниже 3 мг / л, но обычно не начинают страдать от смертельного исхода из-за кислородного истощения, пока уровни не упадут ниже 2 мг / л 22 . Средние уровни DO должны оставаться около 5,5 мг / л для оптимального роста и выживания ².

Судак также предпочитает уровни выше 5 мг / л, хотя они могут выжить при уровнях DO 2 мг / л в течение короткого времени.«Маски нужен уровень более 3 мг / л как для взрослых особей, так и для яиц». Карпы более выносливы, и хотя они могут наслаждаться уровнем растворенного кислорода выше 5 мг / л, они легко переносят уровни ниже 2 мг / л и могут выжить при уровнях ниже 1 мг / л²⁶.

Пресноводные рыбы, наиболее устойчивые к уровню DO, включают толстоголовых гольянов и северную щуку. Северная щука может выжить при концентрации растворенного кислорода до 0,1 мг / л в течение нескольких дней и при 1,5 мг / л в течение бесконечного количества времени ²⁷. Толстоголовые гольяны могут выжить при концентрации 1 мг / л в течение длительного периода с минимальным влиянием на воспроизводство и рост.

Что касается донных микробов, то изменения ДО их не сильно беспокоят. Если весь кислород на их уровне воды будет израсходован, бактерии начнут использовать нитраты для разложения органических веществ — процесс, известный как денитрификация. Если весь азот израсходован, они начнут восстанавливать сульфат ¹⁷. Если органическое вещество накапливается быстрее, чем разлагается, отложения на дне озера просто обогащаются органическим материалом. ²⁸.

Примеры требований для морских организмов и растворенного кислорода

Минимальные потребности в растворенном кислороде для морских рыб

Морские рыбы и организмы имеют более высокую толерантность к низким концентрациям растворенного кислорода, поскольку морская вода имеет более низкое 100% насыщение воздухом, чем пресная вода.В целом уровень растворенного кислорода в морской воде примерно на 20% меньше, чем в пресной ³.

Это не означает, что морские рыбы могут жить без растворенного кислорода. Полосатому окуну, белому окуну и американскому шэду для роста и процветания требуется уровень DO более 5 мг / л ⁵. Красный хек также чрезвычайно чувствителен к уровню растворенного кислорода, отказываясь от своего предпочтительного места обитания у морского дна, если его концентрация упадет ниже 4,2 мг / л²⁹.

Потребность в растворенном кислороде для рыб открытого и глубоководного океанов отследить немного сложнее, но в этой области проводились некоторые исследования.Олень плавает в районах с концентрацией DO не менее 3,5 мг / л, а марлины и парусники ныряют на глубины с концентрацией DO 1,5 мг / л ³⁰. Точно так же белые акулы также ограничены в глубине погружения из-за уровней растворенного кислорода (выше 1,5 мг / л), хотя многие другие акулы были обнаружены в районах с низким DO ³³. Выслеженная рыба-меч в течение дня предпочитает мелководье, купаясь в насыщенной кислородом воде (7,7 мг / л) после погружения на глубину с концентрацией около 2,5 мг / л ³⁴. Альбакорский тунец обитает на уровне океана, и ему требуется как минимум 2 особи.5 мг / л ³⁵, в то время как для палтуса минимальный порог допуска DO составляет 1 мг / л ³⁶.

Многие тропические морские рыбы, в том числе рыба-клоун, рыба-ангел и групер, требуют более высоких уровней DO, например, рыбы, окружающие коралловые рифы. Коралловые рифы находятся в эвфотической зоне (где свет проникает в воду — обычно не глубже 70 м). Более высокие концентрации растворенного кислорода обычно обнаруживаются вокруг коралловых рифов из-за фотосинтеза и аэрации от водоворотов и волн ³⁷. Эти уровни DO могут колебаться в пределах 4-15 мг / л, хотя обычно они остаются на уровне 5-8 мг / л, циклически меняясь между производством дневного фотосинтеза и ночным дыханием растений ³⁸.Что касается насыщения воздуха, это означает, что растворенный кислород у коралловых рифов может легко варьироваться от 40 до 200% ³⁹.

Ракообразные, такие как крабы и омары, являются донными (обитающими на дне) организмами, но все же требуют минимального уровня растворенного кислорода. В зависимости от вида минимальные требования DO могут варьироваться от 4 мг / л до 1 мг / л ³. Несмотря на то, что они обитают на дне, мидии, устрицы и моллюски также требуют минимум 1-2 мг / л растворенного кислорода 29 , поэтому они встречаются в более мелких прибрежных водах, которые получают кислород из атмосферы и источников фотосинтеза.

Последствия необычных уровней DO

Если концентрация растворенного кислорода упадет ниже определенного уровня, уровень смертности рыб увеличится. Чувствительные пресноводные рыбы, такие как лосось, не могут воспроизводить даже при уровнях ниже 6 мг / л. В океане прибрежная рыба начинает избегать районов, где содержание DO ниже 3,7 мг / л, а определенные виды полностью покидают район, когда уровень содержания ниже 3,5 мг / л²⁹. Ниже 2,0 мг / л беспозвоночные также покидают, а ниже 1 мг / л даже бентосные организмы демонстрируют снижение темпов роста и выживаемости ²⁹.

Убийство рыбы / Winterkill

Убийство рыбы происходит, когда большое количество рыбы умирает в районе воды. Это может быть видовая или водная смертность. Убийство рыбы может происходить по ряду причин, но зачастую одним из факторов является низкий уровень растворенного кислорода. Winterkill — это гибель рыбы, вызванная длительным сокращением растворенного кислорода из-за льда или снежного покрова на озере или пруду ²⁰.

Истощение растворенного кислорода является наиболее частой причиной гибели рыбы.

Когда водоем чрезмерно продуктивен, кислород в воде может быть израсходован быстрее, чем он может быть восполнен.Это происходит, когда водоем переполнен организмами или когда происходит массовое отмирание цветения водорослей.

Убийство рыбы чаще встречается в эвтрофных озерах: озерах с высокой концентрацией питательных веществ (особенно фосфора и азота) ⁴¹. Высокий уровень питательных веществ способствует цветению водорослей, что может изначально повысить уровень растворенного кислорода. Но больше водорослей означает большее дыхание растений, потребление DO, а когда водоросли умирают, разложение бактерий резко возрастает, израсходовав большую часть или весь доступный растворенный кислород.Это создает бескислородную или обедненную кислородом среду, в которой рыба и другие организмы не могут выжить. Такие уровни питательных веществ могут возникать естественным образом, но чаще всего они вызваны загрязнением в результате стока удобрений или плохо очищенных сточных вод ⁴¹.

Winterkills происходит, когда дыхание рыб, растений и других организмов превышает выработку кислорода фотосинтезом ¹. Они возникают, когда вода покрыта льдом и поэтому не может получать кислород путем диффузии из атмосферы. Если затем лед покрывается снегом, фотосинтез также не может происходить, и водоросли будут полностью зависеть от дыхания или отмирать.В этих ситуациях рыба, растения и разложения потребляют растворенный кислород, и его невозможно пополнить, что приводит к гибели рыбы зимой. Чем мельче вода и чем выше продуктивность (высокое содержание организмов) в воде, тем выше вероятность зимнего умерщвления ²⁰.

Болезнь газовых пузырей

Нерка с болезнью газовых пузырей

Как низкое содержание растворенного кислорода может вызвать проблемы, так и высокие концентрации. Перенасыщенная вода может вызвать болезнь газовых пузырей у рыб и беспозвоночных ¹².Значительная смертность происходит, когда растворенный кислород остается на уровне выше 115% -120% насыщения воздуха в течение определенного периода времени. Общая гибель молоди лосося и форели происходит менее чем за три дня при насыщении растворенным кислородом 120% ². Беспозвоночные, хотя они также страдают от болезни газовых пузырей, обычно могут переносить более высокие уровни перенасыщения, чем рыбы ¹².

Продолжительные периоды перенасыщения могут возникать в сильно аэрированных водах, часто вблизи плотин гидроэлектростанций и водопадов, или из-за чрезмерной фотосинтетической активности.Цветение водорослей может вызвать насыщение воздуха более чем на 100% из-за большого количества кислорода в качестве побочного продукта фотосинтеза. Это часто сочетается с более высокой температурой воды, что также влияет на ее насыщение. ¹² При более высоких температурах вода становится на 100% насыщенной при более низких концентрациях, поэтому более высокие концентрации растворенного кислорода означают еще более высокие уровни насыщения воздуха.

Мертвая зона

Мертвая зона — это область воды, в которой практически отсутствует растворенный кислород. Они названы так потому, что водные организмы не могут там выжить.Мертвые зоны часто возникают рядом с густонаселенными людьми, такими как эстуарии и прибрежные районы у Мексиканского залива, Северного моря, Балтийского моря и Восточно-Китайского моря. Они также могут встречаться в больших озерах и реках, но более известны в океаническом контексте.

Гипоксические и бескислородные зоны по всему миру (фото предоставлено НАСА)

Эти зоны обычно являются результатом подпитываемых удобрениями водорослей и роста фитопланктона. Когда водоросли и фитопланктон умирают, микробы на морском дне расходуют кислород, разлагая органическое вещество ³¹.Эти бескислородные условия обычно стратифицированы и встречаются только в нижних слоях воды. В то время как некоторые рыбы и другие организмы могут убегать, моллюски, молодь и яйца обычно умирают ³².

Естественные условия гипоксии (с низким содержанием кислорода) не считаются мертвыми зонами. Местная водная жизнь (включая бентосные организмы) приспособилась к повторяющимся условиям с низким содержанием кислорода, поэтому неблагоприятные последствия мертвой зоны (массовая гибель рыбы, внезапное исчезновение водных организмов и проблемы роста / развития рыб и беспозвоночных) не проявляются. происходят ³¹.

Такие естественные зоны часто встречаются в глубоких озерных котловинах и на более низких уровнях океана из-за стратификации водной толщи.

Расслоение растворенного кислорода и воды в столбе

Стратификация разделяет водоем на слои. Это наслоение может быть основано на температуре или растворенных веществах (а именно, соли и кислороде), причем оба фактора часто играют роль. Стратификация воды обычно изучается в озерах, хотя она встречается и в океане.Это также может происходить в реках, если водоемы достаточно глубокие, и в устьях, где существует значительная разница между источниками пресной и соленой воды.

Стратификация озера

Стратификация озера

Самый верхний слой озера, известный как эпилимнион, подвергается солнечному излучению и контакту с атмосферой, что сохраняет его теплее. Глубина эпилимниона зависит от температурного обмена, обычно определяемого прозрачностью воды и глубиной перемешивания (обычно инициируемого ветром) ¹¹.В этом верхнем слое водоросли и фитопланктон участвуют в фотосинтезе. Между контактом с воздухом, возможностью аэрации и побочными продуктами фотосинтеза растворенный кислород в эпилимнионе остается почти 100% насыщением. Точные уровни DO варьируются в зависимости от температуры воды, количества происходящего фотосинтеза и количества растворенного кислорода, используемого для дыхания водными организмами.

Под эпилимнионом находится металимнион, переходный слой, толщина и температура которого колеблются.Граница между эпилимнионом и металимнионом называется термоклином — точкой, в которой температура воды начинает неуклонно снижаться ¹¹. Здесь могут произойти два разных исхода. Если свет может проникать за пределы термоклина и фотосинтез происходит в этих слоях, металимнион может достичь максимума кислорода ¹¹. Это означает, что уровень растворенного кислорода в металимнионе будет выше, чем в эпилимнионе. Но в эвтрофных озерах или озерах, богатых питательными веществами, дыхание организмов может истощать уровни растворенного кислорода, создавая металимнетический кислородный минимум ⁴².

Следующий слой — гиполимнион. Если гиполимнион достаточно глубокий, чтобы никогда не смешиваться с верхними слоями, он известен как монимолимнион. Гиполимнион отделен от верхних слоев хемоклином или галоклином. Эти клины отмечают границу между кислородной и бескислородной водой и градиентами солености соответственно. ¹¹. Хотя лабораторные условия позволяют сделать вывод, что при более низких температурах и более высоких давлениях вода может удерживать больше растворенного кислорода, это не всегда результат. В гиполимнионе бактерии и грибы используют растворенный кислород для разложения органического материала ⁶.Этот органический материал поступает из мертвых водорослей и других организмов, которые опускаются на дно. Растворенный кислород, используемый при разложении, не заменяется — нет контакта с атмосферой, аэрации или фотосинтеза для восстановления уровней DO в гиполимнионе. Таким образом, процесс разложения «расходует» весь кислород в этом слое.

Если рассматриваемое озеро представляет собой голомиктическое «смешивающееся» озеро, все слои перемешиваются, по крайней мере, один раз в год (обычно весной и осенью), когда температура слоев озера выравнивается.Этот оборот перераспределяет растворенный кислород по всем слоям, и процесс начинается снова.

Стратификация океана

Стратификация в океане

Стратификация в океане бывает горизонтальной и вертикальной. Прибрежная или прибрежная зона больше всего страдает от устьев рек и других источников притока. Она обычно мелкая и приливная с колебаниями уровня растворенного кислорода. Сублитораль, также известная как неритическая или демерсальная зона, также считается прибрежной зоной.В этой зоне концентрации растворенного кислорода могут варьироваться, но они не колеблются так сильно, как в литоральной зоне.

Это зона, где растет множество коралловых рифов, а уровни DO остаются близкими к 100% -ному насыщению воздухом из-за водоворотов, прибойных волн и фотосинтеза. 45 . В этой зоне также обитает большинство океанических бентосных (обитающих на дне) организмов. Океанические донные рыбы не обитают на самых больших глубинах океана. Они обитают на морском дне рядом с побережьями и океаническими шельфами, оставаясь при этом на верхних уровнях океана.

За пределами демерсальной зоны находятся батиальные, абиссальные и хадальные равнины, которые довольно схожи с точки зрения стабильно низкого DO.

В открытом океане есть пять основных вертикальных слоев: эпипелагический, мезопелагический, батипелагический, абиссопелагический и хадальпелагический ⁴⁴. Точные определения и глубина субъективны, но следующая информация в целом согласована. Эпипелагия также известна как поверхностный слой или фотическая зона (куда проникает свет). Это слой с самым высоким уровнем растворенного кислорода из-за воздействия волн и фотосинтеза.Эпипелагиаль обычно достигает 200 м и окаймлен скоплением обрывов.

Эти клины могут перекрываться или существовать на разных глубинах. Как и в озере, термоклин разделяет слои океана по температуре. Галоклин делится по уровням солености, а пикноклин делит слои по плотности ¹⁶. Каждая из этих клин может влиять на количество растворенного кислорода, которое могут удерживать слои океана.

Мезопелагическая, что означает «сумеречная» зона, простирается от 200 до 1000 м. В зависимости от прозрачности воды, часть света может проникать сквозь нее, но этого недостаточно для фотосинтеза ⁴⁴.Внутри этих пластов может находиться зона кислородного минимума (ОМЗ). OMZ развивается, потому что организмы используют кислород для дыхания, но он слишком глубок, чтобы восполняться за счет побочных продуктов фотосинтеза или аэрации из-за волн. Эта зона обычно существует на глубине около 500 м. Мезопелагическая зона граничит с хемоклинами (клинами, основанными на химических уровнях, например, по кислороду и солености) с обеих сторон, отражая различные уровни растворенного кислорода и солености между слоями.

Ниже мезопелагиали находится афотическая зона (зоны).Эти слои имеют более низкие уровни растворенного кислорода, чем поверхностная вода, потому что фотосинтез не происходит, но могут иметь более высокие уровни, чем OMZ, потому что происходит меньшее дыхание.

Батипелагическая, «полуночная» зона существует на высоте 1000-4000 м, и многие существа все еще могут здесь жить. Нижний слой океана — абиссопелагический, существующий ниже 4000 м. Хадопелагический — это название зоны глубоких океанских желобов, которые открываются под абиссальной равниной, таких как Марианская впадина ⁴⁴.

Стратификация эстуария

Стратификация растворенного кислорода в эстуарии зависит от солености (выражается в PSU).

Стратификации эстуария основаны на распределении солености. Поскольку морская вода содержит меньше растворенного кислорода, чем пресная вода, это может повлиять на распределение водных организмов. Чем сильнее течение реки, тем выше концентрация кислорода. Эта стратификация может быть горизонтальной, когда уровни DO падают от материка к открытому океану, или вертикальной, когда пресная насыщенная кислородом речная вода плавает над морской водой с низким содержанием DO ⁴⁶.Когда расслоение четко определено, пикноклин отделяет более свежую воду от соленой, способствуя разделению концентраций растворенного кислорода в каждой пласте.

Единицы измерения растворенного кислорода и отчетность

Конверсия единиц растворенного кислорода при 21 ° Цельсия (70 ° F) и 1 атмосфере (760 мм рт. Ст.)

Растворенный кислород обычно указывается в миллиграммах на литр (мг / л) или в процентах от воздуха насыщенность. Тем не менее, некоторые исследования сообщают о DO в миллионных долях (ppm) или микромолях (мкмоль).1 мг / л равен 1 промилле. Взаимосвязь между мг / л и% насыщения воздухом обсуждалась выше и изменяется в зависимости от температуры, давления и солености воды. Один микромоль кислорода равен 0,022391 миллиграмму, и эта единица измерения обычно используется в океанических исследованиях ⁴⁷. Таким образом, 100 мкмоль / л O2 равно 2,2 мг / л O2.

Расчет растворенного кислорода на основе% насыщения воздуха

Для расчета концентрации растворенного кислорода на основе насыщения воздуха необходимо знать температуру и соленость образца.Барометрическое давление уже учтено, поскольку парциальное давление кислорода способствует процентному насыщению воздухом 7 . Затем соленость и температуру можно использовать в законе Генри для расчета концентрации DO при 100% -ном насыщении воздухом 10 . Однако проще использовать диаграмму растворимости кислорода. Эти графики показывают концентрацию растворенного кислорода при 100% -ном насыщении воздуха при различных температурах и солености. Затем это значение можно умножить на измеренный процент насыщения воздуха, чтобы рассчитать концентрацию растворенного кислорода 7.

O2 мг / л = (Измеренный% DO) * (Значение DO из диаграммы при температуре и солености)

Пример:
Измерено 70% DO
Соленость 35 ppt
15 ° C

.70 * 8.135 = 5,69 мг / л DO

Цитируйте эту работу

Fondriest Environmental, Inc. «Растворенный кислород». Основы экологических измерений. 19 ноября 2013 г. Web. .

Дополнительная информация

Измерение мутности озера с помощью диска Секки

Создано Monica Z.Брукнер, Государственный университет Монтаны,


Что такое мутность?

Этот поток загружен мелкозернистыми отложениями, что придает ему мутно-коричневый цвет. Левая сторона потока немного более мутная, чем правая, что видно по изменению цвета. Фото Моники Брукнер.

Мутность водоема связана с чистотой воды. Воды с низкими концентрациями общих взвешенных твердых частиц (TSS) более прозрачны и менее мутны, чем воды с высокими концентрациями TSS.Мутность может быть вызвана высокой концентрацией биоты, такой как фитопланктон, или загрузкой абиотических веществ, таких как отложения. Мутность играет важную роль в водных системах, поскольку она может изменять интенсивность света через толщу воды, что потенциально влияет на скорость фотосинтеза и распределение организмов в толще воды. Снижение скорости фотосинтеза может, в свою очередь, повлиять на уровни растворенного кислорода, доступного в данном водоеме, таким образом затрагивая более крупные популяции, такие как рыбы.Высокая мутность также может вызвать заполнение озер и прудов, если взвешенные отложения выпадают из водной толщи и оседают.

Как измеряется мутность?

Этот исследователь измеряет мутность ледникового озера с помощью диска Секки. Диск опускают в воду до тех пор, пока его не перестают видеть, и фиксируют глубину исчезновения. Фотография предоставлена ​​Моникой Брукнер.

Мутность можно измерить несколькими методами.Самый простой и дешевый метод — использование диска Секки. Диск Секки — это диск диаметром 8 дюймов с чередующимися черными и белыми квадрантами, который опускается в толщу воды до тех пор, пока его больше не будет видно с поверхности. Точка исчезновения диска зависит от мутности озера. Трубка для измерения мутности или Т-образная трубка может использоваться в качестве альтернативы опусканию диска Секки через толщу воды. Т-образная трубка представляет собой пластиковую трубку с мелким диском Секки на ее основании.В пробирку можно налить пробы воды, а прозрачность нижнего диска можно использовать для определения мутности.

Мутность также можно измерить с помощью более высокотехнологичных приборов, которые измеряют эффект рассеяния взвешенных частиц на свету. Концентрация хлорофилла также может быть определена количественно с помощью флуорометра для определения вклада фотосинтезирующих организмов в мутность.

Приложения

Измерения мутности можно использовать для анализа качества воды в озерах и ручьях.Как правило, чем мутнее озеро, тем меньше биоты оно способно поддерживать. Мутная вода препятствует проникновению света глубоко в толщу воды и, следовательно, отрицательно влияет на первичную продуктивность и растворенный кислород, доступный для поддержки других организмов.

Как изготовление, использование и рекомендации относительно диска Secchi

Диски Secchi могут быть приобретены поставщиками научного оборудования, но они также могут быть изготовлены вручную. Ниже приведен набор инструкций о том, как сделать диск Secchi, как его использовать, а также список соображений при анализе данных.

Создание диска Secchi:

Диск Секки. Фотография предоставлена ​​Моникой Брукнер.


Материалы:
  • Диск из оргстекла диаметром 20 см и толщиной 6 мм с отверстием посередине (его можно вырезать из квадратного листа оргстекла)
  • металлический диск с отверстием посередине (для утяжеления диска Секки)
  • рым-болт с гайками и шайбами ​​для соответствия
  • веревка или шнур — старайтесь избегать хлопка, так как он тянется.
  • водостойкая черно-белая краска

Сборка:

  1. Разделите диск из оргстекла на равные квадранты и закрасьте квадранты, чередуя черный и белый.Использование малярной ленты в качестве направляющей часто помогает сохранить острые края каждого квадранта. Дайте краске полностью высохнуть.
  2. Прикрепите металлический диск к неокрашенной стороне диска из оргстекла с помощью рым-болта, гаек и шайб.
  3. Надежно привяжите шнур к рым-болту. Вы можете пометить шнур перманентным маркером с шагом 0,5 или 1 м, чтобы облегчить считывание измерений.


Протокол Secchi Disk:

  1. Медленно опустите диск Секки в воду на тенистой стороне лодки, пока он не исчезнет из виду.Запишите эту глубину.
  2. Медленно поднимите диск, пока он снова не станет видимым. Запишите эту глубину.
  3. Усредните глубины из шагов 1 и 2, чтобы получить глубину по Секки.
  4. Это может быть повторено для измерения точности.


Соображения:
При измерениях диска Секки необходимо учитывать несколько соображений:

  • Качество данных глубины по Secchi зависит от пользователя; то есть, оно варьируется от человека к человеку в зависимости от зрения.
  • Глубина видимости диска Секки зависит от внешних факторов, таких как интенсивность солнечного света и волны. Следовательно, измерения следует проводить в одно и то же время с 10 до 16 часов, в тени и в спокойной воде.
  • Повторные измерения могут помочь в достижении точности. Кроме того, повторные измерения несколькими наблюдателями могут помочь в определении относительной точности измерения.

Анализ результатов

Как правило, более низкая мутность связана с более чистой и здоровой водой.Измерения мутности могут варьироваться в зависимости от типа окружающей среды, поэтому они особенно полезны при сравнении схожих сред или одного и того же водного объекта во времени. Некоторые примеры глубин Секки, предоставленные сайтом The Great North American Secchi Dip-In Records, включают:

  • Crater Lake, OR: 44m
  • Озеро Спирит, Вашингтон, после извержения вулкана Сент-Хеленс: 1-2 см
  • Саргассово море: 66m
  • Средиземное море: 53m

Мутность является результатом нагрузки наносов и биомассы в данной среде, поэтому, хотя в целом верно, что более чистые озера чище, это не всегда так.Например, ледниковый поток может содержать большое количество взвешенных наносов, что приводит к высокой мутности, даже если он чистый. Однако из-за пониженного проникновения света сильно мутные озера могут быть относительно непродуктивными по отношению к фитопланктону, поскольку им для жизни нужен свет. Таким образом, при интерпретации результатов диска Секки необходимо учитывать другие аспекты, такие как возможные отложения или источники загрязнения, содержание питательных веществ и т. Д.

Ссылки по теме

Учебная деятельность

Строительство рекреационных и фермерских прудов

Многие землевладельцы создают пруды как эстетические и рекреационные объекты или как источники воды для ведения сельского хозяйства и других целей, связанных с бизнесом.При планировании пруда необходимо учитывать различные условия участка, чтобы обеспечить подходящее место. Обязательно соблюдайте нормативные требования федеральных, государственных и местных органов власти до начала строительства.

Большинство проектов по созданию водоемов требуют технических и нормативных знаний. В этом документе кратко излагаются элементы размещения пруда, проектирования и соблюдения нормативных требований, а также приводится контактная информация, по которой можно получить дополнительную техническую помощь и нормативную информацию.

Факторы размещения

Источник воды Для поддержания уровня воды необходим соответствующий источник воды.Поставка возможна из четырех типов источников.

Сухопутный водоотвод

Поверхностный сток в результате атмосферных осадков или ручья, движущегося по суше в виде пластового потока или сконцентрированного в дренажной системе, может собираться в бассейне пруда. Пруды с таким источником воды расположены на склонах или ниже их. Годовая норма осадков и характеристики водосборной площади определяют достаточность водоснабжения для каждого потенциального участка пруда.

Подземные воды

В областях, где грунтовые воды находятся близко к поверхности, при раскопках внутри и под ними образуется пруд.Пруды, питаемые грунтовыми водами, обычно расположены на плоских низинных участках и не требуют окружающих насыпей.

Проточные воды в водохранилище

Строительство водохранилища или плотины на водотоке приведет к улавливанию воды и созданию водоема. Прежде чем преследовать такой пруд, необходимо тщательно обдумать его. Проблемы окружающей среды, такие как блокировка прохода рыбы или потепление воды вниз по течению, могут вызвать неблагоприятные последствия. Кроме того, отложения с участков выше по течению будут задерживаться за конструкцией, требующей периодического удаления, чтобы предотвратить потерю глубины воды в бассейне пруда.

Текущие воды через отвод

Источник воды может быть обеспечен путем отвода части потока ручья в водохранилище или вынутый бассейн. Для отвода воды может использоваться водослив или аналогичное сооружение для направления воды через трубу или канаву к пруду.

Участок дренажа

Площадь дренажа — это мера площади земной поверхности, которая вносит воду за счет стока в пруд, и выражается в квадратных милях или акрах. Объемы стока определяются количеством осадков, типом почвы, растительным покровом и топографией.Для прудов, полагающихся на поверхностный сток, дренажная зона должна обеспечивать достаточный запас воды для поддержания уровня воды в пруду. Следует избегать слишком большой площади дренажа, поскольку избыточный сток во время штормов может повредить насыпи и водосбросы или привести к размыву пруда.

Почвы

Пруды, питаемые поверхностным стоком, должны иметь непроницаемую почву под бассейном пруда, чтобы предотвратить чрезмерное просачивание вниз, в противном случае пруд не будет поддерживать воду. Почвы, содержащие достаточное количество ила или глины, лучше всего подходят для создания прудов.Выкапывание испытательных котлованов на предполагаемом участке пруда позволяет оценить тип и пригодность почвы. Если подходящие почвы недоступны на площадке, соответствующие почвы или продукты для улучшения почвы могут быть получены за пределами площадки.

Варианты конструкции пруда

Выбор материалов и конструкций зависит от ваших потребностей и условий на объекте. Основные варианты конструкции следующие:

Dugout Pond — Бассейн для удержания воды создается путем выкапывания почвы на плоской поверхности, в котловине или низине в пределах широкого дренажного пути.Этот тип пруда получает воду из наземных стоков, отвода проточной воды или из грунтовых вод.

Земляное озелененное водохранилище — Пруд создается путем сооружения земляной насыпи через водоток или наземный дренаж. Эти сооружения размещаются на наклонных участках, чтобы обеспечить соединение насыпи с естественным грунтом на верхней стороне пруда. Часто грунт для насыпи получают из пруда при формировании и углублении пруда.Создание выносливого растительного покрова из злаков и бобовых (не деревьев или крупных кустарников) обеспечивает устойчивый к эрозии склон.

Водохранилища из других материалов — Камень, дерево, бетон и сталь или комбинация этих материалов также могут использоваться для строительства плотин. Проектирование и строительство конструкций такого типа часто бывает сложным и более дорогостоящим, чем полностью земляное сооружение, но может быть необходимо для обеспечения долгосрочной структурной целостности.

Рекомендации по проектированию

Некоторые важные основы проектирования водоемов:

Размер, глубина и конфигурация пруда — Определение адекватной площади и глубины пруда часто зависит от объемов воды, необходимых для удовлетворения потребностей использования, таких как полив домашнего скота, орошение или противопожарная защита.Глубина пруда также может зависеть от рекреационных целей, таких как плавание, выращивание рыбы или создание водно-болотных угодий. Конфигурация или форма пруда часто является вопросом эстетики. Неровная береговая линия, сливающаяся с окружающей местностью, обычно больше всего радует глаз. Физические условия также могут определять размеры пруда, такие как глубина непроницаемой почвы или уклон земель, прилегающих к пруду. Следует избегать условий на участке, которые приводят к обратному затоплению соседних домов.

Вместимость водосброса — водосброс, например, земляной канал с растительностью вокруг плотины, обеспечивает выход излишков воды. Очень важно, чтобы водосброс был такого размера, чтобы пропускать паводковые воды и быть стабилизированным, чтобы предотвратить эрозию или размыв конструкции.

Структурная целостность — Подготовка фундамента, технические условия на строительство и проектирование водосброса являются наиболее важными компонентами водоема, созданного водохранилищем. Эти факторы определяют прочность конструкции, способность удерживать воду и безопасное функционирование конструкции.

Другие конструктивные особенности — крутизна боковых откосов бассейна пруда влияет на проникновение света на дно пруда. Если вы хотите минимизировать площади, на которых поддерживается укорененная водная растительность, боковые откосы пруда должны быть крутыми, чтобы максимально увеличить площадь глубокой воды. С другой стороны, пруд с крутыми берегами будет подвержен ондатре. Неглубокие сужающиеся боковые откосы создают более широкие зоны для укоренения водной растительности.

Вы можете создать конструкцию, позволяющую осушать пруд или обеспечить постоянный сброс воды со дна пруда.Этого можно добиться, установив под плотиной или насыпью трубу с клапаном для регулирования расхода воды. Водосливная труба капельного входа может быть установлена ​​для выпуска обычных переливающихся вод через трубу, вместо того, чтобы регулярно использовать водосброс через верхнюю часть конструкции.

Зарыбление и выращивание рыбы

Большинство прудов могут служить в качестве ресурса для любительского рыболовства в дополнение к другим основным функциям. Для зарыбления в частных прудах требуется разрешение NYSDEC.

Разрешение и рекомендации по видам рыб и вариантам управления можно получить в Управлении рыболовства, расположенном в офисах каждого из девяти регионов Департамента.

Использование пестицидов

Пестициды могут применяться в прудах для борьбы с ростом сорняков, цветением водорослей или для удаления нежелательной рыбы. Химическая обработка должна выполняться зарегистрированным специалистом по нанесению пестицидов. Разрешение на использование пестицидов NYSDEC требуется для применения пестицидов в водной среде. Разрешение на водно-болотные угодья также требуется для использования пестицидов, если пруд находится в пределах регулируемого водно-болотного угодья.

Разрешение на строительство NYSDEC

Для строительства пруда или сооружения сооружений для получения источника воды может потребоваться разрешение NYSDEC. Не начинайте строительство до получения всех необходимых разрешений.

Чаще всего применяются следующие типы разрешений:

A Разрешение на безопасность плотины для строительства водохранилища, если сооружение не удовлетворяет одному из следующих критериев освобождения от разрешений:

  1. максимальная высота не более 6 футов *;
  2. Максимальная вместимость резервуара
  3. составляет один миллион галлонов или меньше **;
  4. максимальная высота составляет менее 15 футов, а максимальная емкость для сбора воды составляет менее трех миллионов галлонов;
  5. обычное обслуживание.

* Максимальная высота измеряется от нижнего (внешнего) носка плотины в ее самой низкой точке до самой высокой точки наверху конструкции.
** Максимальная емкость водохранилища — это объем воды, удерживаемой, когда уровень воды находится наверху конструкции.

A Разрешение на защиту ручья для нарушения русла или берегов защищенного ручья. Охраняемые водотоки определяются в соответствии с присвоенной им классификацией воды.

A Разрешение на пресноводные водно-болотные угодья для проведения земляных работ или размещения насыпи или в пределах 100 футов от пресноводных водно-болотных угодий, регулируемых NYSDEC.Регулируемые водно-болотные угодья указаны на официальных картах пресноводных водно-болотных угодий штата Нью-Йорк.

A Разрешение на рекультивацию горных земель для выемки и перемещения за пределы участка 1000 тонн (или 750 кубических ярдов) или более почвы и полезных ископаемых.

Другие разрешения могут потребоваться в зависимости от конкретных обстоятельств. Чтобы определить, содержит ли предлагаемый участок пруда охраняемый ресурс или строительство связано с деятельностью, требующей разрешения от NYSDEC, обратитесь к региональному администратору разрешений, ответственному за район, в котором будет расположен пруд.См. Список офисов NYSDEC и округов, которые они обслуживают, чтобы определить подходящее место для контактов.

Дополнительная информация о деятельности, требующей разрешений, и процедурах подачи заявок на разрешения доступна, включая форму совместной заявки (файл PDF размером 542 КБ) и инструкции (файл PDF размером 257 КБ).

Картограф экологических ресурсов позволяет определить, какие природные ресурсы находятся в вашем районе.

Разрешения от других агентств
Также могут потребоваться разрешения от других агентств.Для проведения земляных работ или засыпки водных путей или заболоченных территорий может потребоваться разрешение Инженерного корпуса армии США в соответствии с Законом о чистой воде. Свяжитесь с вашим местным строительным отделом, чтобы определить, требуются ли местные разрешения. Если вы находитесь в парке Адирондак, также свяжитесь с агентством Adirondack Park, прежде чем начинать строительные работы.

Техническая поддержка
Чтобы правильно построить пруд, необходима техническая помощь для выбора места и проектирования.Если водоем создается путем строительства плотины, вам нужно будет нанять лицензированного профессионального инженера. Некоторая помощь может быть предоставлена ​​на ограниченной основе через Службу охраны природных ресурсов Министерства сельского хозяйства США, Округ почв и водосбережения округа, а также офисы кооперативного расширения округа Корнелл. Пожалуйста, свяжитесь с ними для получения дополнительной информации и имен консультантов в вашем районе, которые могут помочь с проектированием и размещением пруда.

Отдел экологических разрешений Региональные отделения

Администраторы региональных разрешений

U.S. Служба инженерных войск армии

Нью-Йоркский округ
Attn: Regulatory Branch, Room 1937
26 Federal Plaza
Нью-Йорк, NY 10278-0090
Для округов 1 и 2 ОИК: (907) 790-8511
Для округа 3 ОИК: (907) 790-8411
электронная почта: [email protected]

Округ Нью-Йорк
Регуляторный полевой офис северных штатов
Attn: CENAN-OP-RU, корп. 10
3-й этаж, север,
1 Buffington Street, Watervliet Arsenal
Watervliet, NY 12189-4000
Для округов 4 и 5 ОИК: (518) 266-6350 (Группа обработки разрешений)
(518) 266-6360 (Соблюдение и исполнение разрешений)
электронная почта: [email protected]

Окружной офис Буффало
Attn: Регуляторное отделение
1776 Ниагара-стрит —
Буффало, Нью-Йорк, 14207-3199
Для округов 6, 7, 8 и 9 ОИК: (716) 879-4330
электронная почта: [email protected]

Офис агентства Адирондак Парк

1133 Рт. 86, а / я 99
Рэй Брук, Нью-Йорк 12977
(518) 891-4050

.

About Author


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *