6. přednáška PREDIKCE EROZNÍCH PROCESŮ (Universální rovnice ztráty půdy - USL? - principy výpučtu) modifikace: RUSLE - revidovaná MUŠLE - modifikovaná proč predikce ??? abych mohl pochopit proces a navrhnout opatření empirické nebo simulační metody ??? empirické jsou překonané a zastaralé, ale jednoduché, pochopitelné a zaběhnuté. Existují katalogová data UŠLE jednoduchá zaběhnutá (jediná doporučovaná metoda u nás) s tradicí stabilní existují doporučené katalogy dat UŠLE: Universální rovnice ztráty půdy: * G =! ftj Kj L j £?j C ^ (t/hiľrok) ' Jde ° čistě emPirickÝ model erozního procesu • autoři: W. H. Wischmeier a D. D. Smith • byla odvozena 1965 v USA na mnoha experimentálních plochách na mnoha místech USA zřízeny tzv. jednotkové pozemky - jednotné parametry: délka 22,13 m sklon 9 % trvalý úhor obděláván ve směru sklonu na pozemcích: pozorováním eroze, měření smyvů - regresní analýzou byla odvozena závislost na 6 faktorech (viz. předešlé přednášky *) Autoři, jednotkové plochy: Dwight Smith (above) and Walt Wischmeter, "fathers" of the USLE. Faktory UŠLE - R: Faktor erozní účinnosti deště - R faktor: vyjadřuje účinek srážek na velikost ztráty půdy lze ho stanovit ze vztahu: R = E ■ i30 kde R ... faktor erozní účinnosti deště (MJ / ha-cm / h) E ... celková kinetická energie deště (J / m2) Un... maximální třicetiminutová intenzita deště důležité je rozdělení R faktoru během roku (? pravděpodobnost výskytu srážky v době, kdy je ochranný účinek kultur malý) měsíc duben květen červen červenec srpen září říjen 0,5 7,0 26,8 32,2 31,1 2,0 0,4 Graf- rozdělení R faktoru v průběhu vegetačního období %R duben květen červen červenec srpen zan njen Průměrná hodnota R faktoru pro ČR = 20 Existuje přesnější regionalizace R faktoru - mapa izolinii průměrného R faktoru pro ČR (viz. 3. přednáška) Hodnota R faktoru v ostatních státech Evropy je 40 až 55 => reálná hodnota pro ČR bude pravděpodobně vyšší než 20 Faktory UŠLE - K Faktor e rod ovate host i půdy - K faktor: definován jako odnos půdy v tunách z 1 ha na jednotku dešťového faktoru R ze standardního pozemku; vyjadřuje vliv půdních vlastností na velikost ztráty půdy, závisí na textuře, struktuře, propustnosti, obsahu organické hmoty Způsoby stanovení K: 1) z nomogramu 2) ze vzorce 3) z BPEJ, KPP - orientačně Nomogram: struktura půdy 1 -jemně drobovitá 2 - drobovitá 3 - hrudkovitá 4 - hrudkovitá propustnost 1 -vysoká 2 - střední až vysoká 3 - střední 4 - nízká až střední 5 - nízká 6 -velmi nízká Struktura půdy: drobtová (zrnitá) jemně drobtová (zrnitá) Vzorec, BPEJ: 2) 100K = [2,IM1'410 -4{12 třída propustnosti půdního profilu % prachu+jemného písku (0,002-0,1 )x(100-%jílu) a) + 3,25{b 2) + 2,5(c 3)] % org. hmoty třída struktury ornice 3) BPEJ - mapy 1 :5 000 na podkladě SMO, VÚMOP BPEJ -- bonitovaná půdně ekoligická jednotka; pětimístná kód: 1. - klimatický region (0 - 9) 2. + 3. - hlavní půdní jednotka (HPJ - 78) 4. - sklonitost + expozice (0 - 9) 5. - skeletovitost + hloubka půdního profilu (0 - 9) Existuje tabulka na přiřazení K faktoru dle HPJ Pomocné kódy : 230 = les 260 = haldy, navážka 290 = ostatní neplodná půda 300 = intravilán 340 = lomy 350 = vodní plochy 700 = vojenské prostory 99 = nebonitovaná zemědělská půda Faktory UŠLE - LS: Faktor délky a sklonu svahu - LS faktor: zahrnuje vliv délky a sklonu svahu na velikost ztráty půdy - nazývaný též topografický faktor. Představuje poměr ztráty půdy na jednotku plochy řešeného svahu ke ztrátě půdy na standardní srovnávací ploše (22,13 m, 9 %) odděleně jsou hodnoty L a S vyjádřeny jako: L = (d/22,13)m kde L ... faktor délky svahu d ... nepřerušená délka svahu (m) m ... exponent, závisí na sklonu, rozmezí 0,1 - 0,5 S = (0,43 + 0,3s + 0,043s2) / 6,613 kde s ... sklon svahu v % Faktory UŠLE - LS: Autoři doporučují počítat faktory L a S kombinovaně jako LS faktor LS = Lp (1,36 + 0,97s + 0,1385s2)/100 kde LS ... topografický faktor L ... délka pozemku, měřená od rozvodnice (m) s ... sklon pozemku v % p ... exponent, závisí na sklonu Pro rychlé stanovení LS faktoru lze použít nomogram (M. Holý, Eroze a životní prostředí, 1994) Při použití GISu pro výpočet ztráty půdy je výhodné použít program USLE2D pro výpočet LS faktoru záleží na způsobu vedení směru odtoku v rastrové síti: •4- 1 / 1 t ~rv^ ve směru největšího sklonu vektorový rozklad v poměru sklonů Faktory UŠLE - C: Faktor ochranného vlivu vegetace - C faktor: Hodnoty faktoru ochranného vlivu vegetace C představují poměr smyvu na skutečném pozemku s pěstovanými plodinami ke ztrátě půdy na pozemku s kypřeným černým úhorem při zachování stejných ostatních podmínek. Faktor C - z osevního postupu, každá plodina má různý ochranný účinek (dle listové plochy na 1 m2) Existují průměrné roční hodnoty C faktoru pro jednotlivé plodiny - nemá však smysl počítat erozi s uvažováním jediné plodiny na pozemku. Řepa 1,6 m2 Žito 15,6 m2 Řepka 1,7 m2 Jetel zvrhlý 22,7 m2 Kukuřice 11,7 m2 Jetel luční 26,4 m2 Ječmen 14,4 m2 Vojtěška 85,6 m2 podíl listové plochy na 1 m2 Obr. 6.3. - Průběh hodnot LAI v období IV. - XI. pro základní plodiny 5 i 4 i LAI - i J ikrvniv aámé T7 WVj i i i i ; ;; 1 t 1 E ; ;; /!! i \ ', ;; !!m 111 111 :::: < i 1 I ':':','. ; 1111 ;;:: m! I m ::;: /'' ;;;; ; 11 i i i i JMI i í ■ i! ;;; 1 E 1 4 1114 im :::: i i II 1 1 1 v±in\ 0 i 11 1 1 .....k 0 25 50 75 IOßl.25 150 175 200 225 3 2.5 j g.s i 0.5 0 LAI- brambory 1 1 1 1 ti 11 Mir 1 L 1 1 1111 "n—r 1 M 1 Mil" MM 1 1 1 1 1 1 1 1 1111 1 | 1 1 1 1 1 1 ' některé zásadní úpravy podnítily vznik RUSLE (Revised Universal Soil Loss Equation) • RUSLE lze aplikovat i na území s nezemědělským využitím, je volně přístupná na internetu: http://www.sedlab.olemiss.edu/rusle/ Rozdíly oproti UŠLE: • zpřesnění časového průběhu hodnot R faktoru v 15 - ti denním intervalu; • zpřesnění časového průběhu K faktoru v důsledku zkutňování, rozpadu půdních agregátů..; • nové vztahy pro LS faktor; • zpřesnění C faktoru (růst plodin v určitém intervalu) • RUSLE vyžaduje větší množství vstupních dat • existuje verze pro DOS (RUSLE 1)i WIN (RUSLE 2) Modifikace UŠLE: MUŠLE jedná se o využití principů UŠLE se zahrnutím množství splavenin -zahrnutí transportního činitele v erozním procesu. Stanovuje množství splavenin z přívalového deště v povodí o velikosti do 15 km2. Je známa jako modifikovaná universální rovnice ztráty půdy (Modified Universal Soil Loss Equation) G = 11,8 (Q ■ qp)°>56 K-L-S-C-P kde G ... množství splavenin z přívalového deště (t) Q ... objem přímého odtoku z přívalového deště (m3) qp... velikost kulminačního průtoku (m3/s) K,L,S,C,P... faktory USLE Odtoky - např. pomocí CN křivek 88 Použití UŠLE: • nelze použít pro stanovení ztráty půdy z jedné hydrologické události -jedná se o dlouhodobé průměry skutečný průběh UŠLE • nepočítá s vyšší formou eroze než s plošnou a rýžkovou (na 20 m svahu vyšší eroze nevznikne) Použití ÜBLE: Odtokové profily nesmí být umísťovány do údolnice! Použití UŠLE: • Výstup z ULSE i- množství splavenín ! • UŠLE dává množství uvolněných částic • Pro stanovení množství splavenín přenásobit ztrátu půdy poměrem odnosu SDR (retence povodí, drsnost, relief..)