Klasyfikacja gleby - Soil classification

Próbki gleb należących do różnych typów gleb

Klasyfikacja gleby dotyczy systematycznego kategoryzacji z gleb na podstawie cech wyróżniających, jak również kryteria, które dyktują wybory w użyciu.

Przegląd

Klasyfikacja gleb jest tematem dynamicznym, począwszy od samej struktury systemu, poprzez definicje klas, aż do zastosowania w terenie. Do klasyfikacji gleb można podejść z perspektywy gleby jako materiału i gleby jako zasobu.

Inżynieria

Inżynierowie, zazwyczaj inżynierowie geotechnicy , klasyfikują grunty zgodnie z ich właściwościami inżynierskimi, które odnoszą się do zastosowania do podparcia fundamentów lub materiałów budowlanych. Nowoczesne inżynierskie systemy klasyfikacji zostały zaprojektowane tak, aby umożliwić łatwe przejście od obserwacji terenowych do podstawowych przewidywań właściwości i zachowań inżynierii gleby.

Najpopularniejszym systemem klasyfikacji inżynierskiej gleb w Ameryce Północnej jest ujednolicony system klasyfikacji gleb (USCS). USCS ma trzy główne grupy klasyfikacyjne: (1) grunty gruboziarniste (np. piaski i żwiry); (2) gleby drobnoziarniste (np. muły i gliny); oraz (3) gleby wysoce organiczne (określane jako „ torf ”). USCS dalej dzieli trzy główne klasy gleb w celu oczyszczenia. Odróżnia piaski od żwirów według wielkości ziarna, a niektóre dalej klasyfikuje jako „dobrze uziarnione”, a pozostałe jako „słabo uziarnione”. Gleby i iły wyróżniają się granicami Atterberga , oddzielając również gleby „o wysokiej plastyczności” od „o niskiej plastyczności”. Gleby umiarkowanie organiczne są uważane za podpodziały mułów i glin i różnią się od gleb nieorganicznych zmianami ich właściwości plastyczności (i granic Atterberga) podczas wysychania. Europejskiego systemu klasyfikacji gleby (ISO 14688) są bardzo podobne, różnią się przede wszystkim kodowania i dodanie plastyczności „pośrednim” klasyfikację pyłów i gliny, a drobne szczegóły.

Inne systemy klasyfikacji gruntów inżynierskich w Stanach Zjednoczonych obejmują system klasyfikacji gleb AASHTO , który klasyfikuje gleby i kruszywa pod względem ich przydatności do budowy nawierzchni, oraz system Modified Burmister , który działa podobnie do USCS, ale zawiera więcej kodów dla różnych właściwości gleby .

Pełny opis gruntu inżynierii geotechnicznej będzie również zawierał inne właściwości gruntu, w tym kolor, zawartość wilgoci in situ, wytrzymałość in situ i nieco więcej szczegółów na temat właściwości materiałowych gruntu niż zapewnia kod USCS. USCS i dodatkowy opis techniczny są znormalizowane w ASTM D 2487.

Gleboznawstwo

Główny artykuł: Nauka o glebie
Trójkąt tekstury gleby przedstawiający system klasyfikacji USDA na podstawie wielkości ziarna

W przypadku zasobów glebowych doświadczenie pokazało, że naturalne systemowe podejście do klasyfikacji , tj. grupowanie gleb według ich właściwości wewnętrznych ( morfologii gleby ), zachowania lub genezy , daje w wyniku klasy, które można interpretować dla wielu różnych zastosowań. Różne koncepcje pedogenezy i różnice w znaczeniu cech morfologicznych dla różnych sposobów użytkowania gruntów mogą wpływać na podejście klasyfikacyjne. Pomimo tych różnic, w dobrze skonstruowanym systemie, kryteria klasyfikacji grupują podobne pojęcia, tak że interpretacje nie różnią się zbytnio. Stoi to w przeciwieństwie do technicznego podejścia systemowego do klasyfikacji gleb, gdzie gleby są pogrupowane według ich przydatności do określonego zastosowania i ich cech edaficznych .

Naturalne podejścia systemowe do klasyfikacji gleb, takie jak francuski system referencyjny gleby (Référentiel pédologique français), opierają się na domniemanej genezie gleby. Opracowano systemy, takie jak taksonomia gleby USDA i World Reference Base for Soil Resources , które wykorzystują kryteria taksonomiczne obejmujące morfologię gleby i testy laboratoryjne w celu informowania i udoskonalania klas hierarchicznych . Innym podejściem jest klasyfikacja numeryczna, zwana także ordynacją , w której osobniki glebowe są grupowane za pomocą wielowymiarowych metod statystycznych, takich jak analiza skupień . Daje to naturalne zgrupowania bez konieczności wnioskowania o genezie gleby.

W badaniach gleby , jak to praktykuje się w Stanach Zjednoczonych , klasyfikacja gleby oznacza zwykle kryteria oparte na morfologii gleby, oprócz cech wykształconych podczas formowania gleby . Kryteria mają na celu ukierunkowanie wyborów w zakresie użytkowania gruntów i gospodarowania glebą . Jak wskazano, jest to system hierarchiczny, będący hybrydą zarówno kryteriów naturalnych, jak i obiektywnych. Taksonomia gleby USDA zapewnia podstawowe kryteria różnicowania jednostek mapy gleby. Jest to istotna rewizja taksonomii gleb USDA z 1938 r., która była systemem ściśle naturalnym. Klasyfikacja USDA została pierwotnie opracowana przez Guya Donalda Smitha , byłego dyrektora badań glebowych Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych. Jednostki mapy gleby oparte na taksonomii gleby są dodatkowo sortowane na klasy w oparciu o systemy klasyfikacji technicznej. Przykładami są klasy zdolności gruntów , gleby wilgotne i grunty rolne .

Unia Europejska wykorzystuje Klasyfikacja gleb WRB (WRB), obecnie Aktualizacja 2015 trzeciej edycji 2014 (zobacz listę glebach tam ). Wcześniej korzystano z wcześniejszych edycji WRB. Zgodnie z pierwszym wydaniem WRB (1998), broszura „Gleby Unii Europejskiej” została wydana przez dawny Instytut Środowiska i Zrównoważonego Rozwoju (obecnie: Dział Zasobów Lądowych, Europejskie Centrum Danych Glebowych/ESDAC).

Oprócz naukowych systemów klasyfikacji gleb istnieją również wernakularne systemy klasyfikacji gleb. Taksonomie ludowe są używane od tysiącleci, podczas gdy systemy oparte na nauce są stosunkowo nowymi rozwiązaniami. Wiedza na temat przestrzennego rozmieszczenia gleb wzrosła dramatycznie. SoilGrids to system do automatycznego mapowania gleby w oparciu o modele dopasowane przy użyciu profili glebowych i danych współzmiennych środowiskowych. W skali globalnej udostępnia mapy w rozdzielczości przestrzennej 1,00–0,25 km. Niezależnie od tego, czy zrównoważony rozwój może być ostatecznym celem zarządzania globalnymi zasobami gleby, te nowe osiągnięcia wymagają sklasyfikowania badanych gleb i nadania im własnej nazwy.

OSHA

Amerykańska Agencja Bezpieczeństwa i Zdrowia w Pracy (OSHA) wymaga klasyfikacji gleb w celu ochrony pracowników przed obrażeniami podczas pracy w wykopach i rowach. OSHA stosuje 3 klasyfikacje gruntu plus jedną dla skały, w oparciu głównie o wytrzymałość, ale także inne czynniki, które wpływają na stabilność zboczy wykopu:

  • Stabilna skała : naturalna materia mineralna w stanie stałym, którą można wydobywać pionowymi bokami i która pozostaje nienaruszona, gdy jest odsłonięta.
  • Typ A - spoiste, plastyczne grunty o nieograniczonej wytrzymałości na ściskanie większej niż 1,5 tony na stopę kwadratową (tsf) (144 kPa) i spełniające kilka innych wymagań (co wywołuje boczne parcie gruntu o wartości 25 psf na ft głębokości)
  • Typ B - grunty spoiste o nieograniczonej wytrzymałości na ściskanie od 0,5 tsf (48 kPa) do 1,5 tsf (144 kPa) lub niestabilna sucha skała, lub grunty, które w innym przypadku byłyby typu A (ciśnienie boczne gruntu 45 psf na ft głębokości)
  • Typ C - grunty ziarniste lub grunty spoiste o nieograniczonej wytrzymałości na ściskanie mniejszej niż 0,5 tsf (48 kPa) lub grunty zanurzone lub swobodnie przesiąkające lub grunty z niekorzystnie ułożonymi warstwami (napór boczny gruntu 80 psf na ft głębokości)
  • Typ C60 — podtyp gleby typu C, choć nie jest oficjalnie uznawany przez OSHA za osobny typ, wywołuje boczne ciśnienie gruntu o wartości 60 psf na stopę głębokości

Każda z klasyfikacji gleby ma wpływ na sposób, w jaki należy wykonać wykop lub zabezpieczenia (nachylenie, podpory, osłony itp.), które należy zapewnić w celu ochrony pracowników przed zawaleniem się wykopanego nasypu.

Zobacz też

Bibliografia

Systemy

Obecny system międzynarodowy

  • Buol, SW, Southard, RJ, Graham, RC i McDaniel, PA (2003). Geneza i klasyfikacja gleby, wydanie piąte. Prasa stanowa Iowa — Blackwell, Ames, IA.
  • P. Driessen, J. Deckers, O. Spaargaren i F. Nachtergaele (red.). (2001). Notatki z wykładów na temat głównych gleb świata. Rzym: FAO.
  • IUSS Working Group WRB: World Reference Base for Soil Resources 2014, Update 2015. World Soil Resources Reports 106, FAO, Rzym 2015. ISBN  978-92-5-108369-7 ( PDF 2,3 MB).

Obecne systemy krajowe

  • Rolniczy Kanadyjski Komitet Ekspertów ds. Badań Gleby. (1987). Kanadyjski system klasyfikacji gleb (wyd. 2). Ottawa: Centrum wydawnicze rządu kanadyjskiego.
  • Avery, BW (1980). Klasyfikacja gleb dla Anglii i Walii: wyższe kategorie. Cranfield, Anglia: Uniwersytet Cranfield, Centrum Badań Gleby i Badań Gruntów/Krajowy Instytut Zasobów Gleb.
  • Baize, D. i Girard, MC (red.). (1995). Référentiel pédologique 1995. Paryż: Institut National de la Recherche Agronomique.
  • Baize, D. i Girard, MC (red.). (1998). Solidna baza referencyjna dla gleb: „Référentiel Pédologique” (tłumaczenie angielskie Hodgson JM, Eskenazi NR i Baize D. ed.). Paryż: Institut National de la Recherche Agronomique.
  • Baize, D. i Girard, MC (red.). (2008). Référentiel pedologique, wydanie troisième. Association française pour l'étude du sol (Afes). Wersal, Francja.
  • Hewitt, AE (1992). Klasyfikacja gleb w Nowej Zelandii: dziedzictwo i lekcje. Australian Journal of Soil Research, 30, 843-854.
  • Hewitt, AE (2010). Klasyfikacja gleb w Nowej Zelandii, wydanie trzecie. Manaaki Whenua — badania nad pielęgnacją terenu. Lincoln, Canterbury, Nowa Zelandia.
  • Isbell, RF i Krajowy Komitet ds. Gleby i Terenu. (2016). Australijska klasyfikacja gleb, wydanie drugie. CSIRO. Clayton Południe, Wiktoria, Australia.
  • Grupa Robocza ds. Klasyfikacji Gleb. (2018). Klasyfikacja gleb: system naturalny i antropogeniczny dla RPA, wydanie trzecie. Rada Badań Rolniczych; Instytut Gleby, Klimatu i Wody. Pretoria, RPA.
  • Personel badania gleby. (1999). Taksonomia gleb: podstawowy system klasyfikacji gleb do wykonywania i interpretacji badań glebowych (wyd. 2). Waszyngton, DC: Służba Ochrony Gleby Departamentu Rolnictwa Stanów Zjednoczonych.

Obecne systemy techniczne

Techniczne systemy klasyfikacji gleb skupiają się raczej na przedstawieniu określonego aspektu lub jakości gleby niż na bezpośredniej klasyfikacji pedogenetycznej. Takie klasyfikacje techniczne są opracowywane z myślą o konkretnych zastosowaniach, takich jak stosunki grunt-woda, ocena jakości gruntów lub inżynieria geotechniczna.

  • Boorman DB, Hollis JM i Lilly A. (1995). Hydrologia typów gleb: hydrologiczna klasyfikacja gleb Wielkiej Brytanii (nr 126): UK Institute of Hydrology.
  • Klingebiel, AA i Montgomery, PH (1961). Klasyfikacja zdolności lądowych. Waszyngton, DC: Biuro Drukarskie Rządu USA.
  • Sanchez, PA, Palm, CA i Buol, SW (2003). Klasyfikacja gleby pod kątem zdolności żyzności: narzędzie pomagające ocenić jakość gleby w tropikach. Geoderma, 114(3-4), 157-185.
  • American Society for Testing and Materials, 1985, D 2487-83, Klasyfikacja gleb dla celów inżynieryjnych: Roczna księga norm ASTM. Tom. 04.08, s. 395–408.

Wcześniejsze systemy o znaczeniu historycznym

  • Baldwin, M., Kellogg, CE i Thorp, J. (1938). Klasyfikacja gleb. W Glebach i ludziach: Rocznik rolnictwa (s. 979–1001). Waszyngton, DC: Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych.
  • Simonson, RW (1989). Historyczne aspekty badania gleby i klasyfikacji gleb ze szczególnym uwzględnieniem Stanów Zjednoczonych, 1899-1970. Wageningen, NL: Międzynarodowe Centrum Informacji i Informacji o Glebie (ISRIC).

Zasady

  • Eswaran H., Rice T., Ahrens R. i Stewart BA (red.). (2002). Klasyfikacja gleby: globalny punkt odniesienia. Boca Raton, Floryda: CRC Press.
  • Butler, BE (1980). Klasyfikacja gleb do badań gleb. Oxford: Oxford Science Publications. Nauka, 96,
  • Cline, MG (1949). Podstawowe zasady klasyfikacji gleb. Nauka o glebie, 67(2), 81-91.
  • Cline, MG (1963). Logika nowego systemu klasyfikacji gleb. Gleba 17-22.
  • Webster, R. (1968). Zarzuty zasadnicze do siódmego przybliżenia. Journal of Soil Science, 19, 354-366.
  • Terzaghiego Karla (1924). Mechanika gleby w praktyce inżynierskiej, Wiley-Interscience; 3 Wydanie podrzędne (styczeń 1996, ISBN  0-471-08658-4 )
  • Kevina Harta (1923). założyłem to

Klasyfikacja numeryczna

  • McBratney, AB i de Gruijter, JJ (1992). Podejście continuum do klasyfikacji gleby za pomocą zmodyfikowanych rozmytych k-średnich z dodatkowymi stopniami. Journal of Soil Science, 43 (1), 159-175.

Bibliografia

Zewnętrzne linki