Что называют профилем земли

Почвенный профиль

Почвенный профиль — сочетание генетических горизонтов, характерное для каждого природного типа почвообразования. Профиль почвы образуется в результате дифференциации исходной почвообразующей породы под влиянием процессов почвообразования и характеризует изменение всех её свойств по вертикали.

Почвенный профиль [1] — совокупность генетически сопряженных и закономерно сменяющихся почвенных горизонтов, на которые расчленяется почва в процессе почвообразования.

Содержание

Типы строения

Под строением профиля понимается характер и последовательная смена генетически связанных горизонтов, слагающих почву.

Почвенным профилем называется совокупность почвенных горизонтов, объединенных единым процессом почвообразования. Строение почвенного профиля определяется морфологическими признаками отдельных почвенных горизонтов, закономерно пе¬реходящих один в другой. Строение профиля большинства почв, если их рассматривать в разрезе сверху вниз, сравнительно однотипно: сверху лежит небольшой слой растительных остатков, образующих лесную подстилку, травяной войлок, или дернину; глубже расположен горизонт, в разной степени окрашенный гумусом, или пере¬гноем, а под ним образуется горизонт, переходный к материн¬ской породе. Мощность, или глубина, почвенного профиля зависит от типа и времени протекающего почвообразовательного процесса и может изменяться в очень широких пределах. Строение и мощность почвенного профиля позволяют судить о характере и направлении почвообразовательных процессов, применении систем обработки почв, необходимости внесения удобрений, видах выращиваемых культур, об устойчивости и продуктивности лесов. Поэтому описание почвенного профиля занимает важное место при картировании почв, разработке аг¬ротехники выращивания культур и практических приемов веде¬ния хозяйства. Для характеристики почвенного профиля в целом производят описание отдельных его горизонтов.

Описание горизонтов. После определения границ генетиче¬ских горизонтов записывают глубину верхней и нижней границ, например A1 6—12 см. Иногда сразу вычисляют толщину, или мощность, генетического горизонта, например, А2 12 26/14. За¬тем, поставив знак горизонта еще раз, дают полное морфологи¬ческое описание каждого горизонта или подгоризонта.

Каждый генетический горизонт описывают в такой последо¬вательности: цвет, механический состав, структура, сложение, включения, новообразования и характер перехода одного гори¬зонта в другой. В полевых условиях указывают влажность почв и определяют 10%-ным раствором соляной кислоты глубину вскипания карбонатов, если они имеются. Описание почв часто сопровождается качественным определением различных соединений и свойств почв, например определяется присутствие кар¬бонатов, закисного железа, вредных водорастворимых солей. Цвет почвы — важнейший морфологический признак. Не¬редко название почвы дается по цвету верхних горизонтов: под¬золы, серые лесные, черноземы, буроземы и т. д. По цвету почвы в первую очередь выделяют генетические горизонты, так как многие реакции и процессы, протекающие в них, связаны с изме¬нением цвета образующихся и перемещающихся соединений. Вы¬нос железа, например, сопровождается появлением белесой ок¬раски горизонта, а вмывание органических соединений — окра¬шиванием горизонта в серый или бурый цвет. Соединение двух¬валентного железа с фосфором (вивианит) нередко придает почве голубоватую или сизоватую окраску, а накопление карбо¬натов кальция придает белесовато-палевую окраску бурым до этого горизонтам. Соединения железа окрашивают горизонты в различные желтоватые, красноватые тона и оттенки. Цвет почвы и интенсивность окраски очень разнообразны. Ок¬рашенность горизонта может быть равномерной, однородной или неоднородной, пятнистой, пестрой, языковой, глянцеватой и др., что связано как с неодинаковой интенсивностью процес¬сов почвообразования, так и неоднородностью распределения вещества в почвенных горизонтах.

Из всего многообразия выделяют три группы соединений, оп¬ределяющих цвет почвы: а) органические и перегнойные веще¬ства, которые могут придать горизонтам черный цвет; б) соеди¬нения окиси железа, окрашивающие почвы в красный цвет; в) соединения кальция, кремнезема, а также каолин, придаю-щие почве белый цвет.

Группировка по соотношению горизонтов

Генетические типы профилей

Выделяются по сочетанию кривых распределения веществ в профиле и соотношения горизонтов.

Источник

Что называют профилем земли

Не самым насущным для обывателя здесь-и-сейчас, но весьма актуальным для фундаментальной науки является понимание условий внутри Земли (да и других планет). В первую очередь, это химический и фазовый состав, температура и давление. Остальные свойства, при знании этих, могут быть получены довольно легко.

Почти всё, что мы знаем о строении Земли, получено по данным геофизики, то есть исходя из скоростей сейсмических волн на разных глубинах. Никто там никогда не был и в обозримом будущем не побывает. Глубочайшая скважина составляет 12 км, что ничтожно по сравнению по сравнению с 6371 км земного радиуса.

В разрезе Земли выделяют несколько геосфер. Мы находимся на поверхности земной коры, толщина которой варьирует обычно от одного до нескольких десятков километров. Под земной корой начинается мантия. Она делится на верхнюю мантию (до

В интервале глубин 2890-5150 км находится внешнее ядро. Оно целиком жидкое и именно оно создаёт магнитное поле Земли. В интервале 5150-6371 км находится внутреннее ядро. Оно целиком твёрдое.

* все отметки глубин, естественно, варьируют в пределах десятков километров. Тут приведены табличные средние данные.

Предполагается, что среднему составу Земли отвечает метеориты-хондриты. Этот вывод подтверждается данными по температурам конденсации вещества (напр. [Scott, 2007]), из которых следует примерно одинаковый состав вещества от Меркурия до пояса астероидов.

Начальный этап эволюции Земли

В ходе кристаллизации начального бульона-расплава постепенно отделилось земное ядро. Его центр в условиях сверхвысоких давлений твёрдый, периферия жидкая. Мантия же почти целиком твёрдая.

Не вдаваясь в подробности расчётов, приведу оценки, которые, впрочем, можно получить на основе физики за 1 курс / продвинутую школу.
Температура Земли, если бы она вся разом слиплась в один момент (а не за

Несмотря на застывание мантии и её кристаллическое состояние, в геологическом времени она имеет свойства крайне вязкой жидкости. Скорости потоков вещества в мантии прямо оцениваются на основе скоростей литосферных плит и составляют первые сантиметры в год:

Картинка находится в начале поста.

Плотность

Геофизические данные, получаемые сейчас, позволяют узнать весьма немного свойств пород на глубине. Одним из этих свойств является плотность вещества (ρ, кг/м 3 ). Таблица по «стандартной» модели Земли PREM есть, например, здесь.

Надо отметить, что само по себе знание плотности не позволяет прямо подтвердить верность представлений о химическом составе Земли: плотность зависит не только от состава, но и от температуры и давления (простейшая зависимость у идеального газа ρ = μ p / R / T).

По плотности можно оценить давление P:

На поверхности Земли мы видим, что тепловой поток в различных регионах Земли весьма различен. Он минимален в центрах континентов и максимален около Срединно-Океанических хребтов.
Изучение этого вопроса, кстати, весьма важно для строительства геотермальных электростанций.

С тех пор значимых переоценок не было (не считая некоторых работ типа [Nomura et al., 2014], прямая применимость которых вызывает некоторые сомнения).

При оценках граничных температур и температурных профилей следует учитывать, что во внешнем ядре, которое контролирует перенос тепла из центра Земли к мантии, температурный профиль выравнивается в первую очередь конвекционным механизмом (как в кастрюле с водой), то есть весьма быстро по сравнению с нижней мантией. Эти обусловлена резкая температурная ступенька на границе этих двух геосфер.

Для температурного профиля внешнего ядра Земли недавно была сделана переоценка [Buffett, 2012]:

Эти данные «подняли» температуры на 1000 K (!) по сравнению с предыдущими оценками. Основная причина этого, как считает автор, что раньше использовалась методика визуальной оценки, которая принимала за плавление перекристаллизацию (что приводило к её существенной недооценке). Подробнее тут.

Для внутреннего ядра температура считается по приведённому выше уравнению адиабаты.

Источник

Почвенный профиль

Мощность почвенного профиля и его отдельных горизонтов

Профиль почвы характеризует изменение ее свойств по вертикали, связанное с воздействием почвообразовательного процесса на материнскую горную породу. Наблюдается закономерное, зависящее от типа почвообразования изменение гранулометрического, минералогического, химического состава, физических, химических и биологических свойств почвенного тела от поверхности почвы вглубь до незатронутой почвообразованием материнской породы. Это изменение может быть постепенным, что отражается плавным ходом соответствующих кривых на графиках распределения, характеризующих те или иные параметры почвы, например содержание гумуса, илистых частиц, полуторных оксидов. С другой стороны, кривые могут иметь ряд минимумов и максимумов, что отражает гори­зонты выноса и аккумуляции тех или иных веществ, резкие различия в составе и свойствах горизонтов профиля.

Мощностью почвы называется ее вертикальная протяженность, т.е. толщина от поверхности вглубь до горной породы, неизмененной почвообразовательным процессом. Вертикальную протяженность почвы называют профилем почвы. Мощность профиля различных почв изменяется в очень широких пределах. «Мощность почвы, это суммарная мощность всех входящих в ее толщу горизонтов А и В (при очень широком понимании горизонта В, включая карбонатно-аккумулятивные, солевые, гипсовые, железистые (плинтитовые) горизонты, но исключая их, если между ними и почвой есть прослойка подпочвы, в случае чего они будут погребенными горизонтами древних почв и должы относиться уже к породе) вплоть до подпочвы» (по определению В.Г. Розанова, 1983). Примитивные и маломощные почвы имеют толщину профиля 1—40 см. Для большинства почв бореального пояса типична мощность 50—150 см. При активном почвообразовании в теплых и влажных условиях мощность может возрастать до 2—5 м.

Почвенный профиль

Почвенным профилем называется определенная вертикальная последовательность генетических горизонтов в пределах почвенного индивидуума, специфическая для каждого типа почвообразования.

Профиль почвы характеризует изменение ее свойств по вертикали, связанное с воздействием почвообразовательного процесса на материнскую горную породу. Наблюдается закономерное, зависящее от типа почвообразования изменение гранулометрического, минералогического, химического состава, физических, химических и биологических свойств почвенного тела от поверхности почвы вглубь до незатронутой почвообразованием материнской породы. Это изменение может быть постепенным, что отражается плавным ходом соответствующих кривых на графиках распределения, характеризующих те или иные параметры почвы, например содержание гумуса, илистых частиц, полуторных оксидов. С другой стороны, кривые могут иметь ряд минимумов и максимумов, что отражает гори­зонты выноса и аккумуляции тех или иных веществ, резкие различия в составе и свойствах горизонтов профиля.

Главные факторы образования почвенного профиля, т.е. дифференциации исходной почвообразующей породы на генетические горизонты,—это, во-первых, вертикальные потоки вещества и энергии (нисходящие или восходящие в зависимости от типа почвообразования и его годовой, сезонной или многолетней цикличности) и, во-вторых, вертикальное распределение живого вещества (корневые системы растений, микроорганизмы, почвообитающие животные).

Строение почвенного профиля, т. е. характер и последовательность составляющих его генетических горизонтов, специфично для каждого типа почвы и служит его основной диагностической характеристикой. При этом имеется в виду, что все горизонты в профиле взаимно связаны и обусловлены. В разных типах почв отдельные горизонты могут иметь близкие признаки и свойства и быть аналогичными или однотипными в генетическом плане, как, например, гумусовый или глеевый горизонты в разных почвах. Тем не менее, для каждой конкретной почвы всегда имеется комплекс взаимосвязанных горизонтов, составляющих ее характерный профиль, а не их простая сумма.

Генетическая целостность, единство почвенного профиля—основное свойство почвенного тела, почвы как таковой, формирующейся в процессе почвообразования из исходной материнской породы, как единое целое, и развивающейся во времени в единстве составляющих ее генетических горизонтов.

Типы строения почвенного профиля

В соответствии с характером соотношения различных горизонтов можно выделить несколько типов строения почвенного профиля, которые связаны с определенными типами почвообразования, возрастом почв и их нарушенностью природными или техногенными педотурбациями.

Простое строение профиля включает в себя следующие пять типов:

1) Примитивный профиль с маломощным горизонтом А либо АС, лежащим непосредственно на материнской породе;

Примитивный профиль

2) Неполноразвитый профиль, имеющий полный набор всех генетических горизонтов, характерных для данного типа почвы, но укороченных, с малой мощностью каждого горизонта;

Неполноразвитый профиль

3) Нормальный профиль, имеющий полный набор всех генетических горизонтов, характерных для данного типа почвы, с мощностью, типичной для неэродированных почв плакоров;

Нормальный профиль

4) Слабодифференцированный профиль, в котором генетические горизонты выделяются с трудом и очень постепенно сменяют друг друга;

Слабодифференцированный профиль

5) Эродированный профиль, в котором часть верхних горизонтов уничтожена эрозией.

Эродированный профиль

Сложное строение почвенного профиля также характеризуется пятью типами:

1) Реликтовый профиль, в котором присутствуют погребенные горизонты или погребенные профили палеопочв; с другой стороны, в профиле могут присутствовать не погребенные, а реликтовые горизонты, являющиеся следами древнего почвообразования, идущего сейчас по иному типу;

Реликтовый профиль

2) Многочленный профиль формируется в случае литологических смен в пределах почвенной толщи;

Многочленный профиль

3)Полициклический профиль образуется в условиях периодического отложения почвообразующего материала (речной аллювий, вулканический пепел, эоловый нанос);

Полициклический профиль

4) Нарушенный (перевернутый) профиль с искусственно (деятельностью человека) или природно (например, при ветровалах в лесу) перемещенными на поверхность нижележащими горизонтами;

Нарушенный профиль

5) Мозаичный профиль, в котором генетические горизонты, сменяя друг друга пятнами на небольшом протяжении, образуют не последовательную по глубине серию горизонтальных слоев, а прихотливую мозаику.

Мозаичный профиль

Систематика типов строения почвенного профиля может быть построена и по иному принципу, т. е. не на основе соотношения тех или иных генетических почвенных горизонтов, как приведенная выше, а на основе анализа распределения вещественного состава почвы по ее вертикальному профилю. При этом может рассматриваться какое-то одно вещество или одна группа веществ (например гумус, известь, гипс, водорастворимые соли, глинистые минералы, полуторные оксиды), либо совокупность педохимически сопряженных веществ. Это распределение также определенным образом отражается и в морфологии почвы, например, в окраске почвы или ее плотности, в характере и распределении новообразований. В указанном отношении почвенные профили могут быть разделены на следующие типы:

1) Аккумулятивный профиль с максимумом накопления тех или иных веществ с поверхности при их постепенном падении с глубиной, причем кривая распределения вещества, например гумуса, может иметь регрессивно-аккумулятивный (вогнутая), прогрессивно-аккумулятивный (выпуклая) или равномерно-аккумулятивный характер;

Аккумулятивный профиль—распределение вещественного состава почвы по профилю

2) Элювиальный профиль с минимумом вещества на поверхности при постепенном увеличении его содержания с глубиной, причем опять-таки кривая распределения вещества, например, карбоната кальция, может иметь регрессивно-элювиальный (вогнутая), прогрессивно-элювиальный (выпуклая) или равномерно-элювиальный характер;

Элювиальный профиль

3) Грунтово-аккумулятивный профиль, характеризующий накопление веществ из грунтовых вод в нижней и средней части профиля;

Грунтово-аккумулятивный профиль

4) Элювиально-иллювиальный профиль с минимумом вещества в верхней части и максимумом в средней или нижней;

Элювиально-иллювиальный профиль

5) Недифференцированный профиль с равномерным содержанием вещества по всей почвенной толще.

Академик Б.Б. Полынов делил все морфологические признаки почвы на три группы:

Все эти признаки далее могут быть объединены в две другие группы—горизонтные (например, окраска) и внегоризонтыые (например, трещиноватость). Связано это, по мнению Б.Б. Полынова, с тем, что почвообразование складывается из нескольких более или менее независимых частных процессов, каждый из которых дает свой собственный профиль распределения веществ в почве по ее глубине. Горизонты, сформированные одними процессами, могут не совпадать с другими горизонтами, сформированными иными процессами, например гумусово-аккумулятивные и карбонатно-аккумулятивные горизонты. Это приводит к тому, что в одной и той же почве обычно сочетаются разные профили распределения для разных групп веществ. Например, в дерново-подзолистой почве имеет место сочетание аккумулятивного (регрессивно-аккумулятивного, резко убывающего) профиля гумуса, элювиально-иллювиального профиля глинистых минералов и полуторных оксидов, элювиального профиля щелочных и щелочно-земельных металлов.

Распределение веществ в профиле

Сочетания указанных Сочетания указанных типов строения профиля и типов распределения веществ в профиле дают немногочисленные, но весьма характеристические для тех или иных проявлений почвообразования генетические формы почвенных профилей (интегральные названия профилей), среди которых выделяются следующие:

Источник

Составление продольного профиля земли

Для построения продольного профиля земли по карте в горизонталях на всех пикетах, переломах местности, в местах пересечения с водотоками, автомобильными и железными дорогами определяют отметки поверхности земли с точностью до 1 см. Если точка находится между горизонталями карты, то ее отметку находят методом интерполяции; если точка находится в пределах замкнутой горизонтали, то ее отметка вычисляется методом экстраполяции (рисунок 6.1).

Рисунок 6.1 – Схема к определению отметок местности по карте

На рисунке 6.1 отметку ПК40 найдем методом интерполяции. Для этого через ПК40 проведем линию наибольшего ската mn (рисунок 6.1,а), измерим ее длину (mn = 90 м) и расстояние х от нижерасположенной горизонталями с отметкой 140,00 (х = 50 м). Из рисунка 6.1, а следует, что сечение горизонталями h = 2,5 м и Dh = (h/mn) x = (2,5/90)×50 = 1,39 м. Отметка ПК40 будет равна Н_ПК40 = 140,00 + 1,39 = 141,39 м.

Отметку точки ПК16 найдем методом экстраполяции. На карте измерим по линии наибольшего ската расстояние сd между ближайшими горизонталями (сd = 60 м) и расстояние от ПК16 (точка F) до ближайшей горизонтали (fd = 30 м). Из рисунка 6.1, б следует, что Dh = (h/сd) fd =(2,5/60)×30=1,25 м и отметка ПК16 будет равна Н_ПК16 =140,00 +1,25 = 141,25 м. Вычисленные отметки поверхности земли по оси трассы заносят в графу “Отметки земли” (см. приложение Д).

Рисунок 5.4 – План автомобильной дороги (южный вариант)

По полученным отметкам на чертеже «Продольный профиль» сплошной тонкой линией строят продольный профиль поверхности земли так, чтобы от этой линии до верха графы 1 ( приложение Д) оставалось не менее 7 см для размещения геологического профиля, а сантиметровая линия миллиметровой бумаги соответствовала отметке, кратной 5 м (например, 90,00; 95,00 и т. д). При этом принимают масштаб: горизонтальный – 1: 5000; вертикальный – 1: 500. Расстояние от наивысшей точки профиля земли до верхней линии рамки должно быть не менее 3 см для размещения необходимых надписей. Параллельно линии поверхности земли на расстоянии

2 см проводят вторую сплошную тонкую линию и соединяют одноименные точки вертикальными прямыми: сплошными основными толщиной 0,6 – 1,0 мм на пикетах и сплошными тонкими на плюсовых точках (см. приложение Д).

6.2 Определение высотных отметок контрольных точек

Контрольными точками продольного профиля являются пересечения с железными и автомобильными дорогами, водотоками.

Как указывалось выше (см. п. 5.1), автомобильные дороги I – III категорий пересекаются с железными дорогами в разных уровнях всегда [1], а дороги IV и V категорий – в отдельных случаях [1].

В разных уровнях автомобильные дороги I категории пересекаются с автомобильными дорогами всех категорий, дороги II категории с дорогами II и III категорий, дороги III категории между собою при интенсивности движения на пересечении более 8000 привед.ед./сут [1].

При пересечении дорог в разных уровнях контрольная отметка проектной линии

(6.1)

где Н_п – отметка проезжей части по оси пересекаемой автомобильной дороги или головки рельса железной дороги;

Г – габарит автомобильный (5 м для дороги I, II, III категорий и 4,5 м для IV и V категорий) или железнодорожный (5,55 м – для не- электрифицированных и 6,40 м – для электрифицированных дорог);

С – высота пролетного строения путепровода, зависит от длины и конструкции пролетного строения, ориентировочно можно принять в пределах 0,8 – 2,1 м.

Знак «+» в формуле (6.1) принимается в случае, если проектируемая дорога проходит над существующей дорогой, а знак «–» – под существующей.

При пересечении автомобильных дорог в одном уровне контрольная

отметка проектной линии равна отметке проезжей части по оси автомобильной дороги. В случае, если пересекаемая дорога – более низкой категории, можно изменить ее высотное положение путем переустройства ее на подходах к пересечению и назначить контрольную отметку на пересечении по условиям проектирования продольного профиля.

При пересечении автомобильной и железной дорог в одном уровне контрольная отметка проектной линии принимается равной отметке головки рельса железной дороги. Автомобильная дорога на протяжении не менее 2 м от крайнего рельса должна иметь в продольном профиле горизонтальную площадку или вертикальную кривую большого радиуса. Подходы автомобильной дороги к пересечению на протяжении 50 м следует проектировать с продольным уклоном не более 30 ‰.

При пересечении водотоков устраиваются искусственные сооружения. Водотоки бывают постоянные (реки, ручьи) и периодически действующие. Для размещения искусственных сооружений необходимо определить границы водосборных бассейнов и проанализировать все пониженные места продольного профиля земли в пределах бассейна. Границы водосборных бассейнов ограничивают пунктирной линией (см. рисунок 5.1).Тип искусственного сооружения (труба или мост), а также величина его отверстия зависят от расхода воды, притекающей к данному сооружению.

Над трубами контрольная отметка вычисляется по формуле

(6.2)

где Н_з – отметка поверхности земли, м;

d – высота трубы в свету, м (приложение Е, таблицы Е1, Е2 );

d – толщина стенки трубы, м (см. приложение Е, таблицы Е1, Е2).

На постоянных водотоках проектируются мосты. Мосты длиной свыше 25 м через большие реки проектируются индивидуально и в данном пособии не рассматриваются. У мостов длиной до 25 м через несудоходные реки контрольная отметка

гдеРУВВ– расчетный уровень высокой воды (можно назначить условно на 1 – 2 м выше отметки бровки русла);

Z – расстояние от расчетного уровня воды до низа пролетного строения (0,5 м при отсутствии корчехода и ледохода; 1,0 м – при наличии ледохода и 1,5 м – при наличии корчехода);

C – строительная высота пролетного строения (см. приложение Е, таблица Е3).

Результаты определения контрольных отметок в местах пересечения водотоков рекомендуется свести в табличную форму. Ниже приведена таблица 6.1 с определением контрольных точек в месте размещения малых водопропускных сооружений для южного варианта на рисунке 5.1.

В курсовом проекте можно привести по одному примеру расчета контрольных отметок в месте размещения трубы и моста, для остальных малых водопропускных сооружений сослаться на таблицу 6.1.

Т а б л и ц а 6.1 – Результаты определения контрольных отметок при пересечении водотоков

Источник