1 / 34

Modelování vodní eroze I

Modelování vodní eroze I. Vodní eroze. Znamená rozrušování vrchní vrstvy půdy činností vody, větru, ledu …a její přemisťování do jiných poloh, kde dochází k akumulaci

jared
Download Presentation

Modelování vodní eroze I

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Modelování vodní eroze I

  2. Vodní eroze • Znamená rozrušování vrchní vrstvy půdy činností vody, větru, ledu …a její přemisťování do jiných poloh, kde dochází k akumulaci • Normální – geologická – malá intenzita, ztráta je vyrovnávána tvorbou nových částic z půdního podkladu, půdní profil se nesnižuje, jen vrchní vrstva bývá hrubozrnnější • Zrychlená – velká intenzita, částice nemohou být nahrazeny půdotvorným procesem • Plošná, výmolová (rýžky, brázdy, rýhy, výmoly, strže), proudová – více např. http://eroze.sweb.cz/

  3. Vodní eroze v číslech • Následky vodní eroze • snižování orniční vrstvy • zhoršování fyzikálních i chemických vlastností • zhoršení vodního režimu. Smyvem půdy se dostávají živiny spolu se zemitými částicemi do vodních toků. • v ČR ohroženo vodní erozí 1,39 mil. ha zemědělské půdy, tj. 31,3 % • Průměrný specifický odtok – v řekách bývalého Československa – 0,2 – 1,8 t/ha/rok

  4. Přípustné limity ztráty půdy • Metodika ÚVTIZ 5/1992 Sb. • Mělké půdy (do 30 cm) 1 t/ha/rok • Středně hluboké (30 – 60 cm) 4 t/ha/rok • Hluboké půdy (nad 60 cm) 10 t/ha/rok

  5. USLE: G = R.K.L.S.C.P [t.ha-1.rok-1] • Faktory: • R - erozní účinnost deště • K - náchylnost půdy k erozi • LS - topografický faktor (délka a sklon) • C - ochranný vliv vegetace • P - zohlednění protierozních opatření • pokud nejsou, tak P = 1

  6. Podklady • Topografie terénu (terénní reliéf) • DTM - digitální terénní model (DMR, DMT, DEM) • Půda • KPP - komplexní průzkum půd • BPEJ - bonitované půdně ekologické jednotky • rebonitace • Vegetace • osevní postup • land-use - druh a využití pozemku • letecké a družicové snímky • Klimatické a meteorologické údaje

  7. LS faktor • Intenzita eroze se zvyšuje s rostoucí délkou svahu, která je definována jako horizontální vzdálenost od místa vzniku povrchového odtoku k bodu, kde se sklon svahu snižuje natolik, že začne ukládání erodovaného materiálu nebo se plošný odtok soustředí do dráhy soustředěného odtoku

  8. Topografický faktor LS – WischmeirSmith • Ztráta půdy na jednotku plochy svahu / ztráta na jednotkovém pozemku o délce 22,13 m se sklonem 9 % • Základ – situování odtokových výpočtových linií v rámci erozně uzavřených celků – na různorodém pozemku – nejvyšší hodnota LS – kolmo na vrstevnice

  9. USLE: G = R.K.L.S.C.P Faktor erozní účinnosti deště - R • Pro návrh PEO a posouzení erozní ohroženosti je závazná vyhláškou daná průměrná roční hodnota pro R = 20 MJ.ha-1cmhod • Aktuálně – zpřesňování – VÚMOP Praha, ČZU Praha • Okolní země R=+-50. • Již dnes se pro běžnou praxi běžně používá hodnotaR=40 MJ.ha-1cmhod

  10. USLE: G = R.K.L.S.C.P Faktor erodovatelnosti půdy - K • Odnos půdy v t z 1 ha na jednotku R faktoru ze standardního pozemku – vyjadřuje vliv půdních vlastností na velikost ztráty půdy • Stanovení • Nomogram • Vzorec • Převodem z BPEJ

  11. Nomogram Janeček a kol., 2007: Ochrana zemědělské půdy před erozí (metodika)

  12. Vzorec • M - % prachu a jemného písku • a - % organické hmoty • b – strukturaornice • c – třída propustnosti půdního profilu

  13. Pomocí BPEJ 4.20.11 Sklonitost a expozice Půdní typ – hnědozem, černozem, glej … HPJ Klimatický region

  14. Janeček a kol., 2007: Ochrana zemědělské půdy před erozí (metodika)

  15. Faktor ochranného vlivu vegetace - C • Poměr smyvu skutečného pozemku s pěstovanými plodinami ke ztrátě půdy na pozemku s kypřeným černým úhorem. • Dva možné způsoby určení C faktoru plodiny • Podle osevního postupu – přesněji podle listové plochy na 1m2

  16. Podle fenologických fází plodiny (setí, 1 měsíc po setí, 2 měsíce, růst a zrání, zbytky plodin nebo strniště)

  17. x Příklad pro výpočet: Pole použito pro příklad bylo pooráno na jaře a osázeno zrnem obilí. C faktor je získán z faktoru typu úrody a faktorem metody kultivace půdy.    Faktor typu úrody pro obilí = 0.4  Faktor metody kultivace půdy pro jarní orbu = 0.9 --------------------------------------------------C Faktor = 0.4 x 0.9 = 0.36

  18. Faktor vlivu technických opatření - P • Poměr odnosu z pozemku s běžnou agrotechnikou oproti pozemku s protierozními opatřeními • Většinou se používá konstantní hodnota 1 • Protierozní opatření • Orba po spádnici – 1 • Orba po vrstevnici – 0,5 • Pásové obdělávání – 0,25 • Terasy – 0,2 • Brázdování – 0,35

  19. Vstupy USLE 2D Vektorová data 1. Hranice řešeného území (vektor - polygon) 2. Vodní plochy (vektor - polygon) 3. Lesy (vektor - polygon) 4. Zastavěná plocha (vektor - polygon) 5. Silnice, železnice, cesty (vektor - polygon) Rastr 1. DEM (digitální model reliéfu)

  20. RUSLE • Revidované USLE • Zpřesnění výpočtů (LS faktor), C, K a R faktorů. • Možnost využití i na nezemědělské půdě. • Obecně více vstupních proměnných. • Více na http://eroze.sweb.cz/rusle.htm

  21. MUSLE • využití přívalového deště u povodí do 15km2

  22. USPED (Unit StreamPowerBasedErosionDeposition) • Založeno na USLE • Kromě eroze řeší i depozici sedimentů jako důsledku uniformní srážkové události • Hlavními faktory vstupujícími do modelu jsou terén, faktor půd a krajinného pokryvu. • Kombinací těchto faktorů lze určit tzv. transportní kapacitu (TP), která reprezentuje náchylnost půdy a krajinného krytu k erozi. • TP = KcAm (sin b)n, • kde TP – index transportní kapacity, Kc – kombinace faktoru K a C, A – odvodňovaná plocha, b – sklon svahu, m, n – empirické koeficienty lišící se podle typu uvažované eroze. • Model USPED tedy umožňuje detekovat plochy se zvýšeným TP (eroze) či sníženým TP (depozice), příp. plochy s TP konstantním. Změnu TP v prostorových souřadnicích (x, y) lze pak spočíst pomocí rovnice: • ∆ T = d(TP cos a)/dx + d(TP sin a)/dy.

  23. SIMWE (Simulatedwatererosion) • Součást balíku GRASS • Výkonný model, víceměřítková simulace • Řešení i problematických terénů – nízké sklony, místa s obtížně určitelným směrem toku – terénní deprese

  24. Metodika výpočtu LS faktoru - Mitášová Brown • DEM -> svažitost – pomocí ArcGISSpatialAnalyst – Slope • DEM -> FlowDirection -> FlowAccumulation • LS = Pow([flowacc] * resolution/ 22.1, 0.6) * Pow(Sin([slope] * 0.01745) / 0.09, 1.3)

  25. Metodika USLE 2D • vyvinutý na univerzitě v belgickém Leuvenu (Desmet&Govers, 1996) • Vstupy • DEM nebo TIN • Landuse • Několik vztahů pro výpočet LS • Nakonec zvolen S podle rovnice McCool • Pro L – Wischmeir

  26. USLE 2D • Rastr DEM • Rastr pozemků • Převod pomocí Raster to ASCII na textové vyjádření rasteru • Nástroj LS – Converter – převod textových rastrů na formát GIS IDRISI • Nástroj USLE 2D – výstupem LS faktor v IDRISI tvaru • Pomocí LS – Convertor zpět a pak přes Ascii to Raster do ArcGIS • Podrobný postup viz http://www.plaveniny.cz/cz/rusle/ls-faktor/

  27. Postup řešení pro USPED model • Slope, aspect • FlowAccumulation(FlowDirection([elevation]))->flowacc • Rýhová eroze – Pow([flowacc] * resolution , 1.6) * Pow(Sin([slope] * 0.01745) , 1.3) ->sflowtopo • Plošná eroze [flowacc] * resolution * Sin([slope] * 0.01745) ->slowtopo •  [sflowtopo] * [kfac] * [cfac] * [rfac] * Cos((([aspect] *  (-1)) + 450) * .01745) ->qsx •  [sflowtopo] * [kfac] * [cfac] * [rfac]* Sin((([aspect] *  (-1)) + 450) * .01745) ->qsy

  28. USPED II • qsx slope, aspect ->qsx_slope, qsx_aspect • qsy slope, aspect ->qsy_slope, qsy_aspect • Cos((([qsx_aspect] * (-1)) + 450) * .01745) * Tan([qsx_slope] * .01745) ->qsx_dx • Sin((([qsy_aspect] * (-1)) + 450) * .01745) * Tan([qsy_slope] * .01745) ->qsx_dy • Rýhová eroze -  [qsx_dx] + [qsy_dy]->erdep • Plošná eroze - ([qsx_dx] + [qsy_dy]) * 10->erdep

More Related