Презентація на тему:
Ерозія ґрунтів

Ю. Посудін. Моніторинг довкілля з основами метрології Лекція 14б ЕРОЗІЙНИЙ ІНДЕКС Yuriy Posudin Environmental Monitoring with Fundamentals of Metrology Lecture 14b SOIL EROSION INDEX

ВИЗНАЧЕННЯ ЕРОЗІЙНОГО ІНДЕКСУ ОПАДІВ Ерозія ґрунтів – це руйнування ґрунтів і підстилаючої породи за рахунок природних та антропогенних процесів, які призводять до переміщення продуктів руйнування з одного місця в інше (від латинського erosio – роз’їдати, вигризати).

Водна ерозія Водна ерозія викликається талими, дощовими та зливовими водами на пересіченій місцевості; цей процес супроводжується переносом твердих частинок, розчиненням породи водою, зміною рельєфу земної поверхні.

Водна ерозія

Вітрова ерозія

Швидкість падіння дощових краплин Швидкість падіння дощових краплин визначається за законом Стокса: υ = 2g(ρкр – ρпов)R2/9η де кр- густина краплини, пов – густина повітря, - в’язкість повітря, g – прискорення вільного падіння, R – радіус краплини.

Швидкість падіння дощових краплин Для більших краплин швидкість падіння визначається так: υ(см/с) = 1344

Приклад Розглянемо дощову краплину, що падає на земну поверхню. Діаметр краплини d = 2 мм.

Залежність кінцевої швидкості падіння краплин дощу від діаметра

Кінцева швидкість падіння дощової краплини За графіком визначимо кінцеву швидкість її руху: υ = 6,5 м/с.

Інтенсивність опадів Інтенсивність опадів відповідає кількості опадів у міліметрах, яка випадає за 1 хв. Нехай інтенсивність дощу становить 1 мм. Площа поверхні, на яку падає дощ, становить S = 1 га = 104 м2.

Об’єм та маса води Об’єм води, що утворюється на поверхні землі, дорівнює; V = 10-3 м∙104 м2 = 10 м3, а маса m = Vd = 10 м3∙103 кг/м3 = 104 кг.

Потенціальна енергія води Якщо припустити висоту дощової хмари 500 м, то потенціальна енергія води визначиться так: Еп = mgh = = 104 кг∙9,81 м/с∙500 м = 4,9∙107 Дж.

Кінетична енергія дощу Кінетична енергія дощу, що падає на 1 га поверхні Ек = mυ2/2 = 104 кг∙(6,5 м/с)2 /2 = 2,1∙105 Дж.

Кінетична енергія дощу Кінетична енергія дощу, що приходиться н 1 м2, становить: Ек = 2,1∙105 Дж/104 м2 = 21 Дж/м2∙мм.

У нашому випадку інтенсивність дощу дорівнює I = 1 мм/хв = 60 мм/г.

Інтенсивність опадів В Україні типові значення інтенсивності дощу варіюють від 1 мм/хв для дрібного дощу до 9-12 мм/хв для зливи.

Ерозійний індекс Добуток кінетичної енергії дощових краплин та інтенсивності дощу за 30 хв проміжок часу називається ерозійним індексом: R = 0,01ЕкІ30

Для нашого випадку: R = 0,01ЕкІ30 = =0,01∙21 Дж/м2∙мм∙1 мм/хв∙30хв = =6,3 Дж/м2.

Ерозійний індекс Цей індекс вимірюється в одиницях: R (МДж∙мм/га∙год∙рік) і отже варіює від 0-1700 до 8500 МДж∙мм/га∙год∙рік.

Ерозійний індекс

Ерозійний фактор ґрунту Ерозійний фактор ґрунту К характеризує здатність частинок ґрунту бути виштовхнутими з маси ґрунту. Він залежить від текстури ґрунту, проникності ґрунту та його здатності поглинати воду.

Ерозійний фактор ґрунту Одиниця вимірювання (т∙га∙г∙/га∙МДж∙мм).

Ерозійний фактор ґрунту

Ерозійний фактор ґрунту Числові значення, які може приймати індекс К, варіюють від 1 (ґрунт легко піддається ерозії) до 0,01 (дуже стійкий до ерозії ґрунт).

Топографічний фактор LS Цей фактор безрозмірний. Він характеризує вплив довжини ґрунтової ділянки та крутизни її нахилу, яка впливає на швидкість руху води. L S

Топографічний фактор LS

Фактор градієнту нахилу S Фактор градієнту нахилу S являє відношення втрат ґрунту, який оцінюється, на ділянці довжиною 22,1 м, порівняно з такою ж ділянкою, що має нахил 9 %.

Фактор градієнту нахилу S Нахил може вимірюватися в градусах або відсотках: θ = arctg(S/100); S = 100tg θ. Наприклад: θ = 450; S = 100 %.

Фактор покриву та менеджменту С Покриви різної природи зберігають ґрунт. Варіює цей фактор від 0,001 для добре захищеного ґрунту до 1 для голого ґрунту. Цей фактор регулюється людиною.

Фактор покриву та менеджменту С

Фактор, що враховує контроль ерозії Р Якщо цей фактор дорівнює 1, контроль за ерозією відсутній.

Універсальне рівняння втрат ґрунту Отже, універсальне рівняння втрат ґрунту ( Revised Universal Soil Loss Equation RUSLE) має вигляд: А = 2,24 R∙K∙LS∙C∙P , де R- ерозійний індекс опадів; K- фактор ерозійності ґрунту; LS- топографічний фактор; C- фактор покриву; P- фактор контролю за ерозією. А вимірюється в т/га.

Приклад: Підрахувати щорічні втрати ґрунту завдяки водній ерозії за допомогою RUSLE за такими даними: R = 1275 Мдж∙мм/га∙год∙рік K = 0,24 т∙га∙г∙/га∙МДж∙мм LS = 2,89 C = 1,0 P = 1,0 A = ?

Розв’язання А = 2,24 R∙K∙LS∙C∙P = = 1275 МДж∙мм/га∙год∙рік ∙0,24 т∙га∙год∙/га∙МДж∙мм ∙2,89∙1∙1 = = 884 т/га∙рік.