ЦНИИС
МИНТРАНССТРОЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ПРОГНОЗУ ВЛАЖНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
НА ГОДОВОЙ ПЕРИОД

Москва 1973

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Для определения оптимальных сроков разработки резервов и карьеров строителям необходима информация об изменениях влажности грунтов в разные периоды года. Такая информация может быть получена при умении прогнозировать влажность грунтов. Существующая технология инженерно-геологических исследований предусматривает только разовое определение влажности грунтов. Обычно грунты разрабатывают в разное время и их влажность при этом нередко значительно отличается от зафиксированной при изысканиях.

В настоящих Методических указаниях излагаются методы прогнозирования влажности глинистых грунтов. Методические указания разработаны в лаборатории инженерной геологии и геофизики ЦНИИСа (автор - канд. геол.-мин. наук М.Л. ПЛАКХИН).

Методические указания рекомендуются для опытно-производственного применения в проектно-изыскательских организациях.

ЗАМ. ДИРЕКТОРА ИНСТИТУТА                                                 Г. ХАСХАЧИХ

РУКОВОДИТЕЛЬ ОТДЕЛЕНИЯ ИЗЫСКАНИЙ
И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ                                         Г. ВЕРЦМАН

МЕТОДИКА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ВЛАЖНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ НА ГОДОВОЙ ПЕРИОД

1. Предлагаемые Методические указания служат для прогноза среднемесячной влажности глинистых грунтов, предназначенных для возведения насыпей железных и шоссейных дорог в пределах II и III дорожно-климатических зон.

2. В основу Методических указаний положены метод гидролого-климатических расчетов В.С. Мезенцева и работы А.А. Роде по изучению типов водного режима почво-грунтов.

3. Расчет прогнозируемой среднемесячной влажности грунтов на годовой период выполняют изыскатели (инженеры-геологи проектных институтов).

4. Метод прогноза состоит в итерационном расчете по формуле

где V₂ - относительная влажность грунта на конец расчетного периода (месяца);

V₁ - относительная влажность грунте на начало расчетного периода (месяца);

W_HВ - наименьшая влагоемкость грунта, мм водяного столба;

KХ - общее увлажнение грунта за расчетный период (месяц);

X - измеренные осадки за расчетный период, мм;

К - коэффициент на недоучитываемые приборами суммы вертикальных и горизонтальных осадков;

Z_m - максимально возможное испарение за расчетный период, мм;

r - параметр, зависящий от водно-физических свойств грунта.

Относительная влажность V представляет собой отношение величины весовой влажности грунта W к величине наименьшей влагоемкости данного грунта W_НВ ¹

1 Наименьшей влагоемкостью W_НВ называется то наибольшее количество влаги, которое может быть удержано в однородной почвенно-грунтовой толще против действия силы тяжести.

5. W_НВ для глинистых грунтов (в % от веса) принимают равной половине величины пористости n грунта для глубины до 2 м

и 0,45 от пористости для глубины более 2 м

Величину W_НВ.вес в мм водяного столба на слой грунта мощностью в 1 м вычисляют по формуле

где γ_ск - объемный вес скелета грунта.

6. Количество осадков X находят из таблиц средних сумм месячных осадков для ближайшей метеостанции, опубликованных в агроклиматических справочниках [3], или по климатологическому справочнику СССР, или по данным самой метеостанции.

Поправочные коэффициенты К на недоучитываемые приборами месячные суммы вертикальных и горизонтальных осадков для различных областей приведены в приложении.

7. Максимально возможное испарение за месяц z_m.мес вычисляют по величине годового максимально возможного испарения z_m.год которое находят пользуясь эмпирической формулой

где d_год среднегодовой дефицит влажности воздуха.

Величину d_год вычисляют как среднеарифметическую из среднемесячных дефицитов влажности d_мес, определяемых по "Агроклиматическим справочникам".

Максимально возможное испарение за месяц z_m.мес получают, распределив годовую сумму максимально возможного испарения z_m.год пропорционально среднемесячным дефицитам влажности воздуха d_мес.

8. Величина параметра r для различных видов грунтов приведена ниже.

Вид грунта

Супесь                                                1,30

Суглинок легкий                                   1,50

Суглинок средний                                        1,75

Суглинок тяжелый                                2,00

Глина                                                                                       2,50

9. Для упрощения расчета формулу (1) видоизменяют следующим образом

где

Перед итерационным расчетом проводят подготовительную работу, которая заключается в вычислении исходных данных: W_HB, r, а, в и  - относительной влажности для начала первого расчетного периода.

10. Для вычисления W_HB необходимо определить среднеарифметическую величину объемного веса скелета γ_ск и общую пористость п для слоя грунта по данным лабораторных исследований.

Ненарушенные образцы грунта для расчета влажности отбирают через 0,2 м для первого метра и далее через 0,5 м. Мощность слоя грунта, для которого определяют W_HВ не должна превышать 1 м. Слой должен быть однородным. Если при полевых изысканиях выделен слой мощностью не менее 0,5 м, отличающийся по гранулометрическому составу, то для него вычисляют свою величину W_HB.

В табл. 1 дан пример расчета величины W_HВ грунта до глубины 3 м из района г. Щелково Московской области. Грунтовые воды находятся на глубине более 6 м.

Таблица 1

Значения W_НВ.вес и W_НВ.мм подсчитаны согласно п. 5 настоящих Методических указаний.

Величина W_HB вводится в дальнейший расчет для определения значений а и в в мм водяного столба, поскольку КХ и z_m также даются в мм водяного столба (п. 9).

Параметр r принимают согласно п. 8.

11. В табл. 2 приведен пример вычисления величины а по формуле (7) для грунта из района г. Щелково.

Первая строка таблицы заполняется по данным ближайшей метеостанции или соответствующих справочников. В приведенном примере цифры взяты из табл. 25 "Агроклиматического справочника по Московской области" (Гидрометеоиздат, Л., 1954).

Поправочный коэффициент K взят применительно к Московской области.

Таблица 2

Продолжение табл. 2

12. В табл. 3 приведен пример вычисления величины в по формуле (7) для грунта из района г. Щелково.

В табл. 3 средний месячный дефицит влажности воздуха d_мес берут по данным ближайшей метеостанции или из соответствующих справочников. В данном примере цифры взяты из табл. 34 упомянутого "Агроклиматического справочника по Московской области". В графе 9 взята сумма d_мес зимних месяцев, а в графе 10 - сумма d_мес за весь год.

Таблица 3

Продолжение табл. 3

Последняя служит для вычисления d среднегодового (годовая сумма d_мес делится на 12) d_ср.год =  = 2,8.

По d_ср.год находят годовое максимально возможное испарение z_m.год согласно отношению (6) z_m.год = 433 = 433 = 725 мм.

Далее определена доля максимально возможного месячного испарения z_m.мес в процентах от максимально возможного испарения за год - z_m.год. Доля z_m.мес принимается пропорциональной доле d_ср.мес к сумме d_год.

13. Первоначальную величину  для апреля определяют по формуле

где ΣКХ_{авг-март} - сумма исправленных осадков за период август - март (табл. 2);

Σz_{m.мес,авг-март} - сумма z_m за тот же период (табл. 3). В нашем примере

14. После завершения подготовительной работы (пп. 9 - 13) проводится вычисление прогнозируемой величины - влажности грунта.

Вычисление относительной влажности V состоит в решении системы уравнений (7), количество которых равно числу расчетных периодов. Число периодов принимается равным 8 по числу месяцев с апреля по октябрь включительно плюс зимний период ноябрь-март.

Систему уравнений решают, пользуясь методом итерации, который состоит в том, что приняв на начало первого из расчетных месяцев (например, на начало апреля) величину  по формуле (8), вычисляют V₂ для данного месяца (апреля) по формуле (7). Для следующего месяца (мая) начальная относительная влажность равна конечной относительной влажности предыдущего периода (т.е. V₁ для мая равно V₂ для апреля). По формуле (7) определяют V₂ для второго месяца (мая) и таким способом последовательно решают всю систему уравнений.

Если для конца последнего периода (для конца зимнего периода ноябрь - март) рассчитанная величина V₂ отличается от принятого в начале значения  для первого месяца (апреля) более чем на 0,01, то в целях уточнения прогноза вычисления повторяют снова, приняв за V₁ первого месяца (апреля) величину V₂, полученную при первых расчетах для последнего периода.

15. Пример итерационного расчета относительной влажности V для легкого суглинка из района г. Щелково приводится в табл. 4.

Сначала в таблицу вносят исходные данные: а (из табл. 2); в (из табл. 3); , вычисленное в формуле (8), и r (из табл. 1).

Под заголовком "элементы расчета" выделены элементы формулы (7), которые должны последовательно вычисляться:

1-ый: V₁ и V₂ - начальная и искомая относительные влажности;

2-ой: а + V₁ - числитель в формуле (7);

3-ий: V^r-1 - часть знаменателя, требующая возведения в степень;

4-ый: в V^r-1 + 1 - знаменатель в формуле (7).

На примере табл.4 вычисление ведется следующим образом:

- вносим в 1-ый элемент расчета для начала апреля выписанную ранее величину  = 1,28;

- прибавляем к  соответствующую апрелю величину а (1,28 + 0,123 = 1,403) и получаем числитель формулы (7); затем вносим его во 2-ой элемент;

Итерационный расчет по формуле

Таблица 4

- вычисляем 3-ий элемент: возводим величину V₁ в степень (r - 1) = 1,50 - 1 = 0,5, т.е. извлекаем корень  - (1,28^(0,5) = 1,131);

- вычисляем знаменатель формулы (7) 4-ый элемент: умножаем соответствующую апрелю величину в на V₁^(0,5) и прибавляем единицу 0,216×1,131 + 1 = 1,244;

- делим числитель на знаменатель  = 1,127;

- получаем величину V₂ - относительную влажность на конец апреля, равную относительной влажности на начало мая (т.е. V₁ для мая);

- вносим величину V₁ = 1,127 для мая в 1-ый элемент расчета и вычисляем таким же образом последующие элементы для мая;

- подобным образом находим величины V₁ (V₂) для всех периодов;

- результат вычисления V₂ для последнего периода (зимних месяцев) - это относительная влажность на конец марта. Она должна равняться V₁ для начала апреля. Сравниваем полученную V₂ для марта с V₁ для апреля - они должны отличаться не более, чем на 0,01.

В нашем примере V₂ для последнего периода, равное 1,561, значительно отличается от принятого вначале

 = 1,28. Поэтому для уточнения прогноза повторяем весь расчет снова.

В табл. 4 приводится повторное вычисление (уточненный расчет). Вносим в 1-ый элемент для начала апреля полученное в конце предыдущего расчета значение V₁ - 1,561. Затем последовательно выполняем все действия в соответствии с пп. 2 - 8.

В результате второго этапа вычисления для последнего периода мы получили значение V₂ = 1,570, что вполне удовлетворяет условию 1,570 - 1,561 < 0,01. Как правило, второй расчет получается удовлетворительным. В третий раз повторять вычисление приходится редко.

Итерационный расчет для слоя грунта 2,0 - 3,0 м (табл. 1) выполняют с теми же исходными данными а, в и , но при r = 2,0.

16. Для облегчения и ускорения работы итерационный расчет по формуле (7) может быть выполнен на ЭВМ.

С этой целью составлена программа расчета на алгоритмическом языке Альфа.

Альфа-схема протранслирована на БЭСМ-4.

Информация к ней состоит из 6-ти массивов.

В нашем примере:

N = 8 (число расчетных периодов);

А = а = 0,123; 0,187; 0,270; 0,340; 0,273; 0,226; 0,193; 0,935.

В = в = 0,216; 0,356; 0,466; 0,466; 0,356; 0,216; 0,110; 0,226.

R = r = 1,50

ε = 0,01.

V₁ = 1,0 (для ЭВМ  можно принимать равным единице).

Результаты расчетов на БЭСМ-4 по указанной программе получаются в следующем виде:

Исходные данные

+++01        800000000 - ˉN = 8

+++01        150000000 - r = 1,50

++-01         100000000 - ε = 0,01

+++01        100000000 - V₁ = 1,0

Результат

+++01        157113648 - V₁, IV

+++01        133318350 - V₁, V

+++01        107734182 - V₁, VI

+++00        908105001 - V₁, VII

+++00        864295206 - V₁, VIII

+++00        854489689 - V₁, IХ

+++00        900657705 - V₁, X

+++00        990279206 - V₁, XI - III

+++01        157178625 - V₂, XII – III

Альфа - схема программы

НАЧАЛО ВЕЩЕСТВ R, *ЭПСИЛОН*, V1;

ЦЕЛЫЙ KˉN;

M1: BBOД (ˉN); ВЫВОД (ˉN);

НАЧАЛО МАССИВ А, В [1: ˉN];

МАССИВ V[1: ˉN+1];

ВВОД (А, В, R, *ЭПСИЛОН*, V1);

ВЫВОД (A, B, R, *ЭПСИЛОН*, V1);

V[1]:=V1;

М: ДЛЯ К:=1 ШАГ 1 ДО ˉN ЦИКЛ

НАЧАЛО

V[K+1]:=(A[k]+V[k])

/(1+В[К]×V[К] ↑ (R-1)) конец;

ЕСЛИ ABS(V[ˉN+1]-V[1])>*ЭПСИЛОН* ТО

НАЧАЛО V[l]:=V[ˉN+1];

НА М КОНЕЦ

ИНАЧЕ ВЫВОД (V);       НА M1 КОНЕЦ         КОНЕЦ*

17. По полученным итерационным расчетам значения V₁ (V₂) (табл. 4 или данные ЭВМ) вычисляют среднюю относительную влажность V_ср для каждого месяца (табл. 5).

Например, из нашего расчета (табл. 4):

для начала апреля V₁ = 1,1561; для конца апреля V₂ = 1,525;

для мая - V₁ = 1,325; V₂ = 1,072;

 и т.д.

Обработка материалов по II и III дорожно-климатический зонам показала, что для получения более точных данных (в соответствии с работами А.А. Роде) значение V_cp с ноября по май включительно следует принять равным единице (табл. 5, V_{ср.испр}).

18. Определяют величину среднемесячной весовой влажности W_cp (табл. 5) по формуле

Значение W_HB берут из табл. 1.

Таблица 5

19. Величины прогнозируемой среднемесячной влажности должны уточняться строительными организациями на период работ путем введения в расчет (в табл. 2):

а) действительных сумм осадков за 9 - 10 мес. предшествующих периоду работ (по данным местной метеостанции);

б) прогнозируемых Гидрометцентром (публикуются в журнале "Метеорология и гидрология") или по прогнозу областных управлений Гидрометслужбы величин осадков на период работ.

Если указанные величины осадков отличаются от нормы более чем на 20%, то производят итерационный расчет (по п. 15) за годовой срок, кончающийся прогнозируемым периодом. Например, если необходимо оценить среднемесячную влажность на период май-июнь, то итерационный расчет выполняют за год, начинающийся с июля предшествующего года и кончающийся июнем данного года.

20. Если есть возможность учета колебания уровня грунтовой воды (УГВ) (или положение верховодки), то влажность слоя грунта (в %) мощностью 1 - 2 м непосредственно над УГВ принимается равной средней величине между полной влагоемкостью и наименьшей влагоемкостью и определяется по формуле

где п - пористость грунта, %;

γ_ср - объемный вес скелета грунта, г/см³;

γ_в - объемный вес воды, г/см³ (γ_в = 1 г/см³);

Влажность вышележащего слоя мощностью 2,5 - 3,0 м принимается равной наименьшей влагоемкости.

W = 0,5п или W = 0,45п (в зависимости от глубины залегания данного слоя согласно п. 5).

ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ

1. Факторы, определяющие влажность грунтов

Влажность грунтов зависит от ряда факторов, изученных многими исследователями и обобщенных в работах А.А. Роде по типам режимов влажности почво-грунтов [17, 18, 19, 20]. А.А. Роде выделяет следующие факторы, от которых зависит возникновение того или иного типа водного режима:

положение почво-грунта в рельефе;

климатические условия;

водные свойства почвы и грунта;

наличие или отсутствие грунтового питания;

растительность;

вечная мерзлота;

слоистость почвенно-грунтовой толщи.

Влияние рельефа выражается в поверхностном перераспределении влаги. При наличии стока депрессии рельефа получают дополнительное поверхностное питание за счет положительных элементов рельефа.

Климатические условия отражаются на влажности грунтов главным образом соотношением суммы осадков и величины испарения.

Влияние грунтовых вод на режим влажности почв и грунтов может проявиться в следующих случаях:

1. Уровень грунтовых вод при значительной глубине залегания не влияет на режим влажности. Влага в почвенно-грунтовом профиле присутствует только в форме подвешенной и, следовательно, влажность в этом случае не превышает наименьший влагоемкости (НВ).

2. Верховодка и капиллярная кайма над ней появляются в почвенно-грунтовом профиле периодически, после снеготаяния и выпадения жидких осадков, но находятся в нем в течение коротких промежутков времени, быстро исчезая в результате десукции, испарения, почвенного и грунтового стока. Влажность почвы в этом случае сильно колеблется от капиллярной влагоемкости (между ПВ и НВ)¹ до величины НВ и даже влажности разрыва капилляров (ВРК)².

¹ ПВ - полная влагоемкость, величина влажности, когда поры грунта заполнены водой.

² Влажностью разрыва капилляров (ВРК) называется влажность почво-грунта, при которой в последнем не остается систем пор, сплошь заполненных влагой, благодаря чему передвижение влаги, вызываемое испарением, резко замедляется.

3. Капиллярная кайма от грунтовых вод присутствует в почвенном профиле постоянно, хотя бы в нижней части. Зеркало грунтовых вод появляется в почвенном слое периодически. Влажность почвы варьирует в пределах от ПВ до НВ.

4. Капиллярная кайма присутствует в почвенном профиле постоянно. Зеркало грунтовых вод колеблется по большей части в пределах почвенного слоя, нередко достигая его поверхности. Влажность почвы близка к ПВ.

Действие растительности проявляется в том, что, охватывая почвенную толщу своими корнями, она вызывает интенсивный расход влаги из этой толщи. При отсутствии растительности интенсивный расход влаги идет лишь из самого поверхностного слоя почвы, в то время как из слоев, лежащих глубже, влага может только подтягиваться к слою испарения. Интенсивность и глубина подтягивания зависят от гранулометрического состава и структурности почвы.

Влияние вечной мерзлоты заключается в том, что мерзлый слой является водоупором. Кроме того, сама тающая мерзлота может быть источником увлажнения.

Существенную роль во влажностном режиме может сыграть слоистость почвенно-грунтовой толщи. При подстилании крупнопористого (легкого гранулометрического состава) слоя тонкопористым (более тяжелого гранулометрического состава) последний будет играть роль водоупора, над которым может появляться в периоды обильной инфильтрации временный водоносный горизонт (верховодка). При подстилании тонкопористого слоя крупнопористым в верхнем слое (над нижним) может накапливаться капиллярно-подвешенная влага, причем влажность значительно превышает НВ, присущую верхнему слою.

А.А. Роде выделяет пять типов водного режима, обусловленных конкретным сочетанием вышеуказанных факторов. I тип характеризуется наличием вечной мерзлоты. II тип разделен на две группы. В первой группе (А - промывные режимы) сквозное промачивание почвенно-грунтовой толщи наблюдается ежегодно, во второй (Б - периодически промывные) - не ежегодно. Дальнейшее подразделение на подтипы по группе А идет по режиму влажности, зависящему от режима почвенно-грунтовых вод и по происхождению последних.

III тип выделен по признаку того, что ежегодным влагооборотом охватывается только собственно почвенный слой.

Для IV типа характерно преобладание в годовом цикле восходящего передвижения влаги над нисходящим, причем разница покрывается за счет влаги, поступившей из грунтовых вод. Дальнейшее подразделение и здесь производится по режиму влажности.

V тип выделен по признаку наличия дополнительного увлажнения оросительными водами.

Для каждого выделенного типа А.А. Роде дал (в графической форме) характер изменения влажности в течение среднего по погодным условиям года.

В качестве примера на рис. 1 - 4 приведены схемы некоторых подтипов водного режима, характерных для II и III дорожно-климатических зон.

Степень влажности почво-грунта выражена на этих графиках принятыми в почвоведении гидрологическими характеристиками (полная влагоемкость, наименьшая влагоемкость и т.д.). Графики А.А. Роде могут служить для качественной оценки изменения влажности грунтов в годовом цикле.

2. Методы количественной оценки влажности грунтов

Количественная оценка содержания влаги в почве разработана в агрометеорологии [15, 16, 22]. Здесь применяются методы расчета продуктивной влаги (влага, которая может быть использована растениями) в почве для различных периодов года, важных для роста сельскохозяйственных культур.

Условные обозначения к рис. 1, 2, 3 и 4

Рис. 1. Тип II. Промывные и периодически промывные режимы.
Группа А. Промывные режимы.
Подтип: Таежный

Основный методом расчета является использование так называемых уравнений связи - эмпирических уравнений, составленных по данным многолетних наблюдений и связывающих накопление влаги в почве с метеорологическими условиями (температурой, осадками, испарением) периода, предшествующего прогнозируемому.

Рис. 2. тип II. Промывные и периодически-промывные режимы. Группа А. Подтип: Грунтово-таежный. (Условные обозначения даны на рис. 1)

Большое внимание расчетам влажности грунтов уделяется в литературе по строительству шоссейных дорог. Специалистов-дорожников интересует, главным образом, вопрос об изменении влажности в земляном полотне и дорожной одежде. Величина влажности, прогнозирование которой особенно важно при проектировании дорог, это так называемая расчетная влажность грунтового основания и дорожной одежды. Под расчетной влажностью здесь понимается наиболее неблагоприятное значение влажности, обусловливающее наименьшую прочность полотна дороги.

Из предложенных методов определения расчетной влажности следует отметить метод А.К. Бируля [5], основанный на теории вероятности. При отсутствии наблюдений за влажностью земляного полотна А.К. Бируля предлагает использовать результаты многолетних наблюдений за влажностью грунтов открытого поля агрометеостанций.

Рис. 3. Тип II. Промывные и периодически промывные режимы. Группа А. Подтип: Таежный глубоко-промывной. (Условные обозначения даны на рис. 1)

По данным наблюдений ближайшей к району проектируемой автодороги метеостанции, имеющей аналогичные с земляным полотном дороги климатические, грунтовые и гидрологические условия, составляют длительный (более 15 лет) статистический ряд из сезонных максимальных влажностей грунта открытого поля. По правилам теории вероятности строят кривую распределения, кривую обеспеченности и, в зависимости от принимаемой обеспеченности, вычисляют значение расчетной влажности грунта.

Метод А.К. Бируля представляется очень сложным, если его применить для расчета не только максимально возможной влажности, но и влажности грунтов в течение всего годового цикла.

Ценное исследование по вопросу прогнозирования влажности грунтов в годовом цикле провел в Мосгипротрансе М.И. Карлинский [9]. На основании обработки материалов наблюдения за влажностью грунта большого числа агрометеостанций М.И. Карлинский предложил формулу для расчета влажности грунтов, в которую, взяв за основу уравнение водного баланса грунта, ввел коэффициенты, характеризующие структуру и свойства грунта.

Проведенные М.И. Карлинским сопоставления величин влажностей, полученных расчетом по его формуле, со среднемесячными значениями влажностей по многолетним наблюдениям агрометеостанций показали, что из 343 расчетных случаев относительное отклонение расчетной влажности - от измеренной в пределах до ±15% приходится на 159 случаев (46,4% от общего числа случаев) и в пределах до ±20% в 200 случаях (58% от общего числа). В остальных 41,6% случаях относительные отклонения расчетной влажности от измеренной выше 20%.

Рис. 4. Тип II. Группа Б. Периодически-промывные режимы. Подтип: Лесостепной (Условные обозначения даны на рис. 1)

Из опубликованных в литературе методов расчета гидрологических показателей, зависящих от климатических условий, наиболее общим и теоретически обоснованным является метод гидролого-климатических расчетов В.С. Мезенцева [10], который был использован для разработки настоящих Методических указаний.

Метод В.С. Мезенцева основан на уравнении водно-теплового баланса участка суши и позволяет рассчитывать относительную влажность деятельного слоя почво-грунта, суммарное испарение, сток и другие характеристики.

Теоретическое обоснование метода дано в работе В.С. Мезенцева и И.В. Карнацевича [11]. Не считая возможным останавливаться здесь на теоретических положениях, развиваемых авторами, и экспериментальных данных, подтверждающих их выводы, приводим лишь ту часть расчетов, которая относится к оценке влажности грунтов в годовом цикле.

В.С. Мезенцев выражает влажность почво-грунта в долях от величины наименьшей влагоемкости W_HB и называет ее относительной влажностью V.

Относительная влажность грунта на конец выбранного расчетного периода определяется по формуле (1).

Расчет влажности состоит в решении системы уравнений (1), количество которых равно числу расчетных периодов за год, например 12, если расчетный период равен месяцу. Решение системы уравнений производится методом итерации при условии, что в среднем за многолетний период для срока в один год действительно отношение W₁ = W₂ = 0 (или V₁ - V_Z = 0). W₁ и W₂ - запасы влаги в деятельном слое почво-грунта соответственно на начало и конец годового периода.

Исходными данными для расчета влажности грунтов являются средние месячные величины общего увлажнения КХ и максимально возможного испарения z_m. Кроме того, в качестве исходных необходимо иметь денные о гидрологических характеристиках: наименьшей влагоемкости W_HB и влажности разрыва капилляров W_РК (для определения константы r), средних для расчетного почвенно-грунтового слоя.

Определение величины наименьшей влагоемкости довольно сложно [4]. В полевых условиях W_HВ определяют в окопанном со всех сторон на глубину более 1 м монолите, который сначала замачивают; затем в течение 10 суток ведут наблюдения над изменением влажности путем послойного (через 10 см) отбора образцов. По лабораторной методике отобранные послойно буром монолитики насыщают водой капиллярно снизу, затем устанавливают на сухой образец той же почвы и периодически определяют влажность. Оба способа довольно продолжительны и едва ли применимы при инженерно-геологических исследованиях.

Поэтому для определения величины W_HВ были использованы имеющиеся в литературе данные о связи W_HВ c другими характеристиками грунта.

Известно уравнение С.Н. Тюремнова [24]

которое подтверждается исследованиями А.А. Роде [21] для большинства почв (кроме сероземов).

Б.Н. Мичурин [12] теоретическим путем вывел формулу

При γ_уд = 2,7 формула (12) принимает вид

Выведенное соотношение подтверждается Б.Н. Мичуриным (12) опытными данными для грунтов с удельным весом, близким к 2,7.

Анализ данных ряда исследователей [21, 7, 8, 2], а также наши расчеты показали, что примерно до глубины 2 м справедлива формула Б.Н. Мичурина, а для слоев грунта ниже 2 м больше подходит соотношение

В отношении W_РК, определяющей параметр r, В.С. Мезенцев, опираясь на работы А.А. Роде и М.Н. Абрамовой [1], заключает, что легкие по механическому составу почво-грунты характеризуются величиной V_РК =  в пределах от 0,3 до 0,5, средние - от 0,5 до 0,7, тяжелые - от 0,7 до 0,9. В соответствии с этими значениями параметр z колеблется в пределах, указанных в табл. 6.

Таблица 6

Мы нашли возможным упростить эту таблицу (см. п. 8 настоящих Методических указаний).

Общее увлажнение КХ находят из таблиц средних месячных осадков по агроклиматическим справочникам [3], или по климатическому справочнику СССР. Однако сейчас установлено, что количество влаги, получаемой поверхностью грунта, измеряется существующими осадкомерами весьма неточно. В настоящее время Главной геофизической обсерваторией им. А.И. Воейкова (ГГО) и Государственным гидрологическим институтом (ГГИ) разработана методика, уточнения годовых и месячных сумм осадков [13, 23]. Нами использовались поправочные коэффициенты к нормам месячных и годовых осадков, разработанные ГГИ [13].

Максимально возможное испарение за расчетный период z_m вычисляют из величины годового максимально возможного испарения Z_m.год. В.С. Мезенцев и И.В. Карнацевич предлагают определять Z_m.год по эмпирической формуле (6), полученной из данных 194 метеорологических станций.

Величину дефицита насыщения влагой воздуха берут по агроклиматическим справочникам. Для вычисления z_m.мес за расчетный период (месяц) можно без существенной погрешности годовую сумму максимально возможного испарения Z_m.год распределить внутри года пропорционально среднемесячный дефицитам влажности.

Наконец, для первого расчета по формуле (1) необходимо задаться величиной  на начало первого расчетного периода (на первое апреля). Ориентировочная величина  на начало апреля определяется по эмпирической формуле (8).

В результате расчета методом итерации системы уравнений (9) получают относительную влажность V для начала и конца каждого расчетного периода (месяца). Практически рассчитывают V только для весенних, летних и осенних месяцев (с апреля по октябрь). По величине V начала и конца месяца определяют среднемесячную относительную влажность V_cp.

Далее по величине V_cp и наименьшей влагоемкости W_HВ определяем влажность грунта W (см. формулу 9).

По методу В.С. Мезенцева абсолютная влажность грунта не определяется, а величина V_сp используется для вычисления норм суммарного испарения, стока и других характеристик.

3. Проверка предложенного метода расчета

Требования к точности прогнозирования не могут быть столь же высоки, как к точности определения влажности грунтов непосредственно на месте изыскания.

В почвоведении и грунтоведении принято считать нормальной относительную ошибку определения влажности почвы и грунта в 10% от измеряемой величины, что для связных грунтов соответствует в среднем величине ±2% абсолютной влажности. Как показывает А.А. Роде, указанную точность (10%) при заданной вероятности в 90% может обеспечить только трехкратная повторность определения влажности грунта.

Учитывая существующую при инженерно-геологических изысканиях практику, согласно которой из данной точки опробования для характеристики грунта (в том числе для определения влажности) отбирается в большинстве случаев лишь один образец (в лучшем случае два), требуемая точность определения (10% от измеряемой величины) вряд ли достигается. Поэтому прогнозируемая влажность может отклониться от действительной величины более чем на 20%.

Проверка метода В.С. Мезенцева проводилась на материалах агрометеорологических станций по данным, опубликованным в ряде монографий, а также по полевым наблюдениям, проведенным нами в 1971 г.

Проверка состояла в том, что из приведенных источников были взяты результаты наблюдений за изменением влажности грунтов по глубине разрезов в течение ряда лет. По данным близлежащих метеостанций (сумма месячных осадков и дефицит влажности воздуха), а также физическим свойствам грунта (объемные и удельные веса, пористость) согласно методу В.С. Мезенцева были рассчитаны величины среднемесячных влажностей в исследованном слое грунта. Расчетные влажности были сопоставлены со средней для данного слоя среднемесячной влажностью по данным полевых наблюдений.

Расчеты проводились сначала обычным путем, а затем была составлена программа для ЭВМ и дальнейшие расчеты выполнялись с помощью БЭСМ-4.

Обработано было несколько тысяч данных и расчеты изложены более чем в сотне таблиц. Окончательные результаты выражены в виде графиков сравнения рассчитанных влажностей с измеренными.

На графиках по оси абсцисс отложены измеренные влажности, на оси ординат - расчетные влажности. Прямая, проведенная из начала координат под углом в 45°, характеризует случаи совпадения расчетных влажностей с измеренными. Кроме того, на графиках нанесены линии, ограничивающие области отклонения расчетных влажностей от измеренных в пределах до 15 и до 20% (по отношению к измеренным величинам).

Данные агрометеорологических станций содержали средние значения влажности метровой толщи почво-грунтов для каждого месяца с апреля по октябрь по многолетним наблюдениям. Расчеты влажности проведены для грунтов 33-х агрометеорологических станций, расположенных в следующих областях: Архангельской, Вологодской, Карельской АССР, Калининской, Калужской, Кировской, Костромской, Ленинградской, Московской, Новгородской, Псковской, Смоленской, Рязанской, Тульской. К ним добавлены расчеты по метеостанции "Стрелецкая степь" Курской области по материалам А.Ф. Большакова [6]. Первые 12 областей относятся ко II дорожно-климатической зоне [25] - зоне избыточного увлажнения, а Рязанская, Тульская и Курская области - к III зоне.

Характеристики грунтов - вид грунта, удельный и объемный веса, пористость - взяты нами из справочника А.В. Процерова [14], в котором приводятся морфологическое описание разрезов почво-грунтов и данные по их свойствам послойно через 10 см для многих метеорологических станций.

Расчеты по ряду агрометеостанций показали, что если строго следовать методике В.С. Мезенцева, то получаются завышенные величины влажности грунтов, по сравнению с измеренными значениями, в первые два месяца (апрель - май).

Причиной этого является сравнительно большая величина отношения осадков к испарению в зимние месяцы. Использование этой величины при итерационном расчете влажности означает, что при малом испарении зимой почти все зимние осадки (главным образом в виде снега) оказывают существенное влияние на влажность почво-грунтов. Фактически же в рассматриваемых нами областях (II и III дорожно-климатических зонах) в начале зимы создается слой сезонной мерзлоты, являющейся водоупором, который препятствует проникновению жидкой влаги в грунт. Следовательно, большинство зимних осадков во время таяния весной стекает.

Для оценки влажности грунтов в зимне-весенние месяцы были использованы работы А.А. Роде.

На графиках (см. рис. 1 - 4) выделены по времени и по глубине зоны грунта, в которых влажность примерно равна той или иной гидрологической константе: ПВ - полной влагоемкости (величине, когда поры грунта полностью заполнены водой). НВ - наименьшей влагоемкости и ВРК - влажности разрыва капилляров. Поверхность зоны ПВ соответствует уровню грунтовых вод (УГВ).

Из графиков видно, что в зимние месяцы влажность грунтов соответствует величине НВ и лишь слой мощностью 1 - 1,5 м над самим зеркалом грунтовой воды имеет влажность между НВ и ПВ.

В весенние месяцы грунты при глубоком залегании УГВ также имеют влажность, близкую к НВ. При неглубоком залегании УГВ (меньше 3 м) в весенние месяцы УГВ может подняться до глубины 1,0 - 1,5 м. В этом случае влажность данного сдоя грунта будет где-то между НВ и ПВ, Если принять среднюю величину влажности слоя НВ-ПВ, то весовая влажность его (в %) выразится отношением

На основании работ А.А. Роде для месяцев с ноября по май включительно нами принята средняя величина влажности грунтов (при глубоком залегании УГВ), равная НВ, и, следовательно, относительная влажность V в эти месяцы принимается равной единице.

С введением указанных изменений в методику расчета вычислены влажности для 35 видов грунтов: 28 суглинков, 3 глин и 5 супесей. На рис. 5 приведен график сравнения рассчитанных влажностей с измеренными. Цифрой отмечен месяц, которому соответствует данная точка. Всего была рассчитана 241 среднемесячная влажность. Общий результат сравнения приведен в табл. 7.

Таблица 7

Этот результат нельзя не признать вполне удовлетворительным, учитывая, что точность при непосредственном определении влажности не превышает ±10%.

В основу расчетов среднемесячных влажностей по данным агрометеостанций положена норма месячной суммы осадков (т.е. средняя из многолетних наблюдений). Расчетные влажности сравнивались с измеренными среднемесячными влажностями также по данным многолетних наблюдений.

Для практического использования расчетов важно знать, в какой степени расчетные среднемесячные влажности совпадают со среднемесячными влажностями, измеренными в различные конкретные годы.

С этой целью нами использованы исследования И.С. Васильева [7, 8], А.Ф. Большакова и Е.А. Афанасьевой [2], в течение ряда лет проводивших регулярные наблюдения за режимом влажности почво-грунтов.

В монографии И.С. Васильева [8] изложены результаты наблюдений на территории Подушкинского лесхоза Московской области в течение 1948 - 1949 гг. Измерения влажности грунтов проводилось на трех опытных площадках.

Первая площадка - в 160-ом квартале лесничества, на пологом северо-западном склоне (уклон 0,014), вблизи от водораздельной линии. Почвообразующая порода - тяжелый покровный суглинок, подстилаемый красно-бурой выщелоченной мореной. Растительность - дубовый лес.

Вторая площадка - на пашне, на западном ясно выраженном склоне (уклон 0,030). Грунт - тяжелый покровный суглинок, мощностью 2,5 - 3,0 м, подстилаемый мореной.

Третья площадка - в 167-ом квартале, на юго-западном склоне (уклон 0,030). Грунт - тяжелый покровный суглинок, мощностью 2,0 - 2,5 м, подстилаемый разнозернистым песком. Растительность - ельник-кисличник с редким широколиственным подлеском.

Влажность грунтов определялась через каждые 10 см до глубины 2 м и не менее трех раз в месяц. Нами вычислялась средняя арифметическая величина влажности для слоев 20 - 100 и 100 - 200 см для каждого месяца (самый верхний слой примерно до 20 см - почвенные горизонты A₁ и А₂ или так называемый "растительный слой" - не учитывается). Для этих же двух слоев (20 - 100 и 100 - 200 см) вычислялась средняя величине пористости п и средний объемный вес скелета γ_ск - величины, необходимые для расчета¹.

¹ Метеоданные (месячные осадки и среднемесячный дефицит влажности) взяты из "Агроклиматического справочника по Московской области», М., 1954 г.

Рис. 5. График сравнения влажностей грунтов, рассчитанных по норме осадков, с измеренными влажностями - средними по многолетним наблюдениям агрометеостанций. II и III дорожно-климатические зоны.
(Цифры около кружков обозначают месяцы, для которых проводился расчет)

При расчете была учтена также слоистость площадки под пашней, где более легкий грунт подстилается тяжелой мореной, что способствует, как указывает А.А. Роде, созданию повышенного увлажнения слоя грунта непосредственно над мореной.

Рис. 6. График сравнения влажностей, рассчитанных по норме осадков, с измеренными влажностями. Московская область, Подушкинский лесхоз:
 - глубина 0,20 - 1,0 м
 -    "     1,00 - 2,0 м

На рис. 6 приводится график сравнения расчетной влажности с измеренной влажностью для всех трех площадок при расчете на основании среднемесячной суммы (нормы) осадков, взятой по справочнику. Распределение величин расчетных влажностей по степени отклонения от измеренных влажностей характеризуется табл. 8.

Таблица 8

Кроме расчета по норме осадков, рассчитана влажность грунтов по фактическим суммам месячных осадков тех лет, в которые измерялась влажность грунтов (1948 - 1949 гг.).

Соответствующий график сравнения расчетных и измеренных влажностей дан на рис. 7.

Точность расчета влажности грунта в этом случае значительно выше (табл. 9).

Таблица 9

В работе И.С. Васильева [7] опубликованы исследования водного режима почво-грунтов на территории Центрального заповедника в Нелидовском районе Калининской области. Наблюдения за влажностью грунтов велись в течение 1938 - 1940 гг. на трех водно-балансовых площадках.

Рис. 7. График сравнения влажностей, рассчитанных по фактическим осадкам, с измеренными влажностями. Московская область, Подушкинский лесхоз.
(Условные обозначения те же, что на рис. 6)

Первая площадка: северо-западный склон холма с уклоном 0,020 - 0,030. Почва - легкосуглинистая, подстилаемая средним и тяжелым суглинком. Растительность - ельник с примесью осины и березы.

Вторая площадка: очень пологий юго-восточный склон довольно плоской гряды. Уклон площадки 0,005 - 0,007. Почва - торфянистая, легкосуглинистая, подстилается опесчаненным тяжелым суглинком. Растительность - сфагново-черннчный ельник.

Третья площадка: на пахотном поле, на пологом юго-западном склоне. Уклон 0,020 - 0,030. Почва - легкосуглинистая, подстилается опесчаненной красно-бурой валунной глиной.

Отбор образцов грунта на влажность производился через 10 см до глубины 1,5 м три раза в месяц.

В основу расчета влажности положены данные метеостанции Зап. Двина ("Агроклиматический справочник по Калининской области"), а также фактические осадки тех лет по данным И.С. Васильева. Сравнение расчетных и измеренных влажностей проведено для слоев 16 - 100 и 100 - 150 см.

На рис. 8 праведен график сравнения величин влажностей, рассчитанных исходя из нормы осадков, с измеренными влажностями.

В табл. 10 показано распределение расчетных точек по степени отклонения от измеренных.

Таблица 10

В этом случае также сделан расчет среднемесячной влажности по действительным осадкам согласно наблюдениям И.С. Васильева.

Результат сравнения расчетных и измеренных влажностей приводится на рис. 9, а распределение расчетных точек по степени отклонения от измеренных - табл. 11.

Таблица 11

Рис. 8. График сравнения влажностей, рассчитанных по норме осадков, с измеренными влажностями. Калининская область, Нелидовский район. Центральный заповедник:
 - глубина 0,20 - 1,0 м
 - " 1.0 - 1,5 м

Мы видим, что, как и в предыдущем случае, точность расчетов значительно повышается при учете действительных осадков.

Следовательно, принятый нами метод расчета среднемесячной влажности в принципе правилен. Но как получить эти действительные суммы месячных осадков на прогнозируемый период? Современная метеорология и климатология годового прогноза осадков помесячно пока еще дать не могут. Прогноз погоды и агрометеорологических условий составляется в Гидрометцентре СССР на один месяц и на сезон (2 - 3 мес.).

Сезонный прогноз обычно публикуется в журнале "Метеорология и гидрология" в начале сезона. В прогнозе дана карта Советского Союза (западнее 90-го меридиана), на которой штриховкой выделяются области, где ожидается сумма осадков около нормы (от 80 до 120% от средней суммы осадков), меньше нормы (меньше 80%) и больше норны (более 120% от среднего количества осадков). Под "нормой" понимается средняя сумма осадков по данным многолетних наблюдений. По данным работников лабораторий месячных и сезонных прогнозов Гидрометцентра СССР прогнозы оправдываются на 60 - 70%.

Таким образом, получить примерное количество осадков мы можем наперед лишь за 2 - 3 мес. К этому периоду, по-видимому, и следует свести более точный прогноз влажности грунтов. В этом случае можно получить месячные суммы осадков за предшествующие прогнозируемому периоду 9 - 10 мес. и дополнить их осадками интересующего нас периода по сезонному прогнозу Гидрометцентра.

По полученным данным (за год) можно провести итерационный расчет среднемесячной влажности согласно Методическим указаниям. Для проверки принятого методе расчета влажности грунтов на годовой период для III дорожно-климатической зоны были использованы данные, опубликованные А.Ф. Большаковым и Е.А. Афанасьевой, которые проводили исследования в Центрально-черноземном заповеднике "Стрелецкая степь" Курской области. Четвертичные отложения представлены здесь лессовидными суглинками, самый верхний ярус которых - тяжелый лессовидный суглинок мощностью 2 - 2,5 м - покрывает ровным чехлом как водоразделы, так и пологие склоны увалов.

Рис. 9. График сравнения влажностей, рассчитанных по фактическим осадкам, с измеренными влажностями. Калининская область, Нелидовский район, Центральный заповедник.
(Условные обозначения те же, что на рис, 8)

Изучение влажности грунтов проводилось А.Ф. Большаковым в течение 8 лет с 1946 по 1953 гг. Влажность определялась через каждые 10 см до глубины 3 м, один раз в зимние месяцы и от 3 до 6 раз - в весенне-летние месяцы.

Нами вычислены среднемесячные влажности грунтов для слоев 0,1 - 1,0; 1,0 - 2,0 и 2,0 - 3,0 м для каждого года.

Для расчета влажности использованы месячные и годовые суммы осадков по метеостанции "Стрелецкая степь", приведенные в работе Е.А. Афанасьевой. Здесь же взяты данные по физическим свойствам грунтов. Нами вычислялись средние величины объемного веса и периодом для указанных выше трех слоев.

Расчеты влажности проведены для двух площадок: в целинной степи и под дубовым лесом. На рис. 10 и 11 представлены графики сравнения расчетной и измеренной влажностей. Расчеты проводились на основе нормы осадков.

В табл. 12 приведено распределение расчетных влажностей по степени отклонения от измеренных влажностей.

Таблица 12

На графиках (см. рис. 10 и 11) черные точки отражают сравнение расчетных влажностей со средними влажностями, вычисленными для данного месяца по результатам восьмилетних наблюдений. Распределение расчетных влажностей по величине отклонения ох измеренных влажностей приводится в табл. 13.

Рис. 10. График сравнения влажностей, рассчитанных по норме осадков, с измеренными влажностями. Курская область, целинная степь;
 - глубина 0,1 - 1,0 м

         "       1,0 - 2,0 м

         "       2,0 - 3,0 м

 - сравнение со средними влажностями (по многолетним данным)

Рис. 11. График сравнения влажностей, рассчитанных по норме осадков, с измеренными влажностями. Курская область, заповедник "Стрелецкая степь", дубовый лес (Условные обозначения те же, что на рис. 10)

Таблица 13

Краткосрочные наблюдения за изменением влажности грунтов были проведены по заданию ЦНИИСа летом 1971 г. Мосгипротрансом на трассе строящейся железной дороги. Наблюдения велись на двух участках: вблизи г. Орла (участок № 1) и в Курской области (участок № 2).

На участке № 1 было выбрано пять точек по склонам пологого увала, на участке № 2 - по склонам балки.

Характеристика точек наблюдения приводится в табл. 14,

Таблица 14

На участке № 1 до глубины 0,5 и грунты представляют собой чернозем (почвенно-растительный слой) с содержанием органических веществ на глубине 0,3 - 0,6 м от 6 до 10%. Собственно грунты - тяжелый суглинок и глина. Образцы отбирались из скважин, начиная с 0,3 - 0,4 м через 20 см и до глубины 1,3 - 1,5 м. В некоторых точках, расположенных на склоне увала, на глубине 1,2 - 1,3 м появилась вода - по-видимому верховодка, образовавшаяся после выпадения большого количества осадков летом и осенью 1971 г. Образцы грунтов на влажность взяты всего 4 раза, примерно один раз в месяц, с июня по октябрь.

Расчет средней влажности произведен для всего метрового слоя (0,3 - 1,3 м), поэтому по данным лабораторных анализов вычислены средние величины объемного веса и пористости для всего слоя в каждой точке наблюдения. Метеоданные для расчета взяты из "Агрометеорологического справочника по Орловской области" по метеостанции г. Орла.

Результаты сравнения расчетных влажностей с измеренными влажностями изображены на рис. 12 (цифры над кружочками означают номер точки и месяц). Как видно из графика, большинство точек лежит ниже линии совпадения, т.е. измеренная влажность оказалась значительно выше расчетной.

Точность расчета в данном случае невысокая.

Рис. 12. График сравнения влажностей, рассчитанных по норме осадков, с измеренными влажностями. (г. Орел, участок № 1):
 - по расчету без учета верховодки
● - с учетом верховодки

Здесь сказалось сочетание таких факторов, как наличие мощного слоя чернозема, залегающего на глине, с большим количеством осадков (выше нормы), что способствовало созданию верховодки, т.е. слоя, полностью насыщенного водой и капиллярно-подпитывающего слоя, из которого отбирались образцы.

Поэтому был сделан расчет влажностей на основании графиков А.А. Роде (см. рис. 1 - 4); влажность грунта была принята равной НВ. На графике (см. рис. 12) расчетные точки зачернены. Как видно, большинство точек (за исключением двух) отклоняется от измеренной влажности в пределах ±15%,

На участке № 2 грунты представлены легкими и тяжелыми пылеватыми лессовидными суглинками. Грунтовые воды залегают глубоко. Скважины пробурены до глубины 1,0 - 1,2 м. Образцы на влажность отобраны, начиная с 0,2 - 0,3 м, через 20 см примерно один раз в месяц. Наблюдения велась с июня по октябрь.

Для расчета влажности вычислялись по данным лабораторных анализов средний объемный вес скелета для всего слоя и средняя величина пористости. В основу расчета положены данные ближайшей метеостанции Тросна ("Агрометеорологический справочник по Орловской области").

График сравнения расчетных и измеренных влажностей грунтов приводится на pиc. 13. Только две точки выходят за пределы 20%-го отклонения от измеренных, а большинство точек легло в пределах 15%. В табл. 15 дан итог сравнения.

Таблица 15

Из краткосрочных наблюдений мы не могли установить влияние крутизны и экспозиции склона на величину влажности грунтов, тем более ввести какие-нибудь поправки в метод расчета прогнозируемой влажности.

По этому вопросу в литературе есть данные А.П. Федосеева [26], относящиеся исключительно к корнеобитаемому слою почвы, т.е. примерно до глубины 0,5 м.

Рис. 13. График сравнения влажностей, рассчитанных по норме осадков, с измеренными влажностями. Курская область, участок № 2:
числитель - месяц;
знаменатель - номер точки по табл. 14

ВЫВОДЫ

1. Для прогнозирования среднемесячной влажности глинистых грунтов может быть применен метод гидролого-климатических расчетов В.С. Мезенцева. Причем, для зимних и весенних месяцев (ноябрь - май) среднемесячную влажность можно принять равной наименьшей влагоемкости грунта в соответствии с работами А.А. Роде по типам водного режима грунтов.

2. Проверка предложенной методики проведена на материалах II и III дорожно-климатических зон путем сопоставления расчетных и измеренных среднемесячных величин влажности.

3. Расчетная влажность вычислялась как по фактическим осадкам тех лет, в которые была измерена влажность грунтов, так и по среднемесячной норме осадков.

При вычислении по фактическим осадкам относительная ошибка величины расчетной влажности (в %) не превышает ±15 в 80% и более случаях и ±20 - в 90% и более случаях.

При вычислении по норме осадков относительная ошибка величины расчетной влажности ±15% обеспечивается лишь в 65 - 75% случаев.

4. Вследствие отклонения конкретных среднемесячных осадков от нормы осадков, по которым только и возможен прогноз влажности грунта на годовой период, точность прогноза влажности по норме осадков в применении к конкретному году и месяцу может быть недостаточной. Для повышения точности прогноза следует сузить прогнозируемый период до сезона, используя в расчете фактические суммы осадков за предшествующие 9 - 10 мес и прогнозируемую сумму осадков для интересующего нас сезона по данным Гидрометцентра.

5. Близость УГВ или геологические условия, способствующие при обильных осадках созданию временного водонасыщенного горизонта (верховодки), значительно повышают влажность вышележащего грунта.

При возможности учета колебаний УГВ (если УГВ находится на глубине не более 3 - 4 м) влажность грунта мощностью 1,0 - 1,5 м непосредственно над УГВ можно принять равной средней величине между полной влагоемкостью и наименьшей влагоемкостью, а влажность вышележащего слоя грунта - равной наименьшей влагоемкости. То же самое относят к случаям появления верховодки.

Приложение
Средние по районам (областям) поправочные коэффициенты к нормам месячных и годовых осадков, измеренных дождемерами

Примечание. Средние поправочные коэффициенты к годовым нормам осадков, измеренных дождемерами, по областям и республикам Средней Азии имеют следующие значения: по Андижанской и Ферганской областям - 1,25; по республикам: Узбекской ССР - 1.30; Каракалпакской АССР - 1,35; Таджикской ССР - 1,25; Киргизской ССР - 1,25; Туркменской ССР - 1,30.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абрамова М.М. Передвижение воды в почве при испарении. Труды Почвенного института им. В.В. Докучаева, т. 41, 1953.

2. Афанасьева Е.А. Чернозем Среднерусской возвышенности, "Наука", М., 1966.

3. Агроклиматические справочники по административным областям. Гидрометеоиздат, Л.

4. Агрофизические методы исследования почв. "Наука", М., 1966.

5. Бируля А.К., Сиденко В.М., Определение расчетных влажностей полотна автомобильных дорог на основе теории вероятностей. Научное сообщение № 6, издание харьковского государственного университета, 1958.

6. Большаков А.Ф. Водный режим мощных черноземов Среднерусской возвышенности, АН СССР, М., 1961.

7. Васильев И.С., Водный режим подзолистых почв. Труды Почвенного института АН СССР, т. 32, 1950.

8. Васильев И.С. Водный режим дерновоподзолистых почв под лесом и пашней. В кн. "Современные почвенные процессы в лесной зоне Европейской части СССР". АН СССР, М., 1959.

9. Карлинский М.И. К вопросу о методике определения расчетной влажности глинистых грунтов в годовом цикле. Мосгипротранс, Инструктивно-методические указания, вып. 6, М., 1969.

10. Мезенцев B.C. Метод гидролого-климатических расчетов и опыт его применения для районирования Западно-Сибирской равнины по признакам увлажнения и теплообеспеченности. Труды Томского государственного университета, т. 147, 1957.

11. Мезенцев B.C., Карнацевич И.В. Увлажненность Западно-Сибирской равнины. Гидрометеоиздат, Л., 1969.

12. Мичурин Б.Н. Доступность влаги для растения в зависимости от структуры и плотности сложения почв и грунтов. Сб. Вопросы агрономической физики, изд. ВАСХНИЛ, Л., 1957.

13. Проект Технических указаний по расчету испарений с поверхности суши. Материалы междуведомственного Совещания по проблеме изучения и обоснования методов расчета испарения с водной поверхности и суши. г. Валдай, 1966.

14. Процеров А.В. Справочник агрогидрологических свойств почв Союза ССР. Гидрометеоиздат, Л., 1953.

15. Разумова Л.А. Основные итоги агрогидрологических исследований гидрометслужбы. Труды Центрального института прогнозов, вып. 18 (45), Л., 1949.

16. Разумова Л.А., Вериго С.А., Мостинскaя С.Б. Руководство к составлению прогноза запасов продуктивной влаги в почве. Методические указания, вып. 17, с.-х. метеорология (ЦИП), Гидрометеоиздат, М-Л., 1951.

17. Pоде А.А. Водный режим почв и его типы. Почвоведение, 1956, № 4.

18. Роде А.А. Водный режим и его типы. Доклады VI Международного конгресса почвоведов. Первая комиссия. Физика почв. АН СССР. М., 1956.

19. Pоде А.А. Методы изучения водного режима почв. Изд. АН СССР, М., 1960.

20. Роде А.А. Водный режим некоторых основных типов почв СССР (по многолетним данным). В кн. Тепловой водный режим почв СССР. Доклады к IX Международному конгрессу почвоведов. "Наука", М., 1968.

21. Роде А.А. Основы учения о почвенной влаге. Т. 1. Водные свойства почв и передвижение почвенной влаги. Гидрометеоиздат, Л., 1965.

22. Руководство по составлению агрометеорологических прогнозов. Гидрометеоиздат, Л., 1962.

23. Струзер Л.Р., Нечаев Н.Н., Богданович Э.Г. Систематические погрешности измерения атмосферных осадков. Метеорология и гидрология, 1965, № 10.

24. Тюремнов С.Н. Годовой ход влажности и влияющие на него условия в западно-предкавказском выщелоченном черноземе. Труды Кубанского Сельскохозяйственного института, т. 1, вып. 2, Краснодар, 1923.

25. Указания по проектированию земляного полотна железных и автомобильных дорог. Проект, т. 1, изд. ЦНИИСа, М., 1968,

26. Федосеев Д.П. Влажность почвы в связи с рельефом местности. Труды Казахского НИГМИ, вып. 13, 1959.