Protierozní ochrana 3. cvičení Téma: Manuální řešení - charakteristické profily, stanovení faktorů L, S, R 143YPEO ZS 2015/ ; z,zk
Devátý Jan, Ing. Laburda Tomáš, Ing. Neumann Martin, Ing. Kontakt: Místnost B670 Konzultační hodiny: Čt 10:00-11:30 Webové stránky předmětu: Sekce Pro studenty / online přednášky a cvičení / YPEO Vedoucí cvičení
Kvantifikace erozních jevů – metoda USLE (Universal Soil Loss Equation ) empirickáodvozena W. H. Wischmeierem a D. D. Smithem v r používá se jako základní empirická metoda pro hodnocení intenzity erozního procesu v USA i dalších zemích (v 70. letech byla verifikována pro podmínky ČR); univerzálnínázev „univerzální“ znamená, že při stanovení hodnot jednotlivých faktorů se podařilo analýzou a vyhodnocením všech datových souborů překonat regionální omezenost dříve odvozených vztahů aplikace rovnice v různých podmínkách šesti faktorů: G = R. K. L. S. C. P (t/ha.rok)počítá dlouhodobou průměrnou roční hodnotu ztráty půdy pro svah/profil na základě rovnice (viz výše) pomocí šesti faktorů: G = R. K. L. S. C. P (t/ha.rok)
Zakladatelé USLE (D. Smith & W. Wischmeier) Elementární výzkumné odtokové plochy (W. Wischmeier a kol.)
Experimentální povodí KHMKI Býkovice
USLE vychází z principu tzv. přípustné ztráty půdy na tzv. jednotkovém pozemku, jehož parametry byly jasně definovány a odvozeny z rozměrů standardních výzkumných odtokových ploch s délkou 76,2 ft (22,13 m), sklonem 9 %, jejichž povrch je mechanicky kultivován ve směru sklonu svahu jako úhor po dobu min. dvou let (pro tento pozemek jsou hodnoty faktorů LS, C a P rovny 1,0 ). L - faktor délky svahu S - faktor sklonu svahu R - faktor erozní účinnosti deště a povrchového odtoku K - faktor erodovatelnosti půdy C - faktor ochranného účinku vegetace P - faktor protierozního opatření LS – topografický faktor } Erozní faktory USLE
Zadání č. 2: 2.1 Vliv délky svahu (L faktor) 2.2 Vliv sklonu svahu (S faktor) 2.3Podélné řezy 2 vybraných CHP (určí cvičící) Pro všechny charakteristické profily plošného povrchového odtoku stanovte hodnoty erozních faktorů L a S. Pro vybrané profily zhotovte podélný řez. Uvažujte jednotný faktor R.
představuje vliv nepřerušené délky svahu na ztrátu půdy. poměr ztráty půdyvyšetřovaném pozemku pozemku jednotkovéhovyjadřuje poměr ztráty půdy na vyšetřovaném pozemku o dané délce svahu ke ztrátě půdy z pozemku jednotkového délky 22,13 m a sklonu 9% při stejných ostatních podmínkách. horizontálníIntenzita eroze se zvyšuje se zvyšující se délkou svahu, která je definována jako horizontální vzdálenost od místa vzniku povrchového odtoku k bodu, kde se buď sklon svahu sníží natolik, že začne ukládání erodovaného materiálu, anebo se odtok soustředí do odtokové dráhy. 2.2L faktor
Stanovení hodnoty L faktoru pro dráhy plošného odtoku : L = ( l d / 22,13) p kde p je exponent závislý na sklonu svahu; pro sklony ≥ 5% je p= 0,5 l d = nepřerušená délka svahu Tab. 2 Hodnoty exponentu p (bez interpolace, platí od – do) Sklon svahu (%) 55 3,1 – 4, 11 p0,50,40,30,2 2.2L faktor charakteristické dráhy plošného odtoku Hodnoty L faktoru vyčíslete pro všechny charakteristické dráhy plošného odtoku v rámci řešeného území - tabulka
2.3 Podélný řez CHP Náležitosti výkresu: převýšený řez terénem, měřítka, směr sklonu svahu (0 je nahoře) výškové kóty ve vynášených bodech (průsečíky s vrstevnicemi) staničení v m, km sklonové poměry rozpiska Pro 2 vybrané charakteristické profily plošného povrchového odtoku (určí cvičící) vypracujte výkres podélného řezu
S faktor – METODA PRO PŘÍMÉ SVAHY Pro VŠECHNY řešené profily vyčíslíme pomocí vztahu: S = (0,43 + 0,30. s + 0,043. s 2 ) / 6,613 (rov.1) kde s je průměrný sklon svahu (%), Sje průměrná hodnota faktoru pro celý svah. S (%) S faktor0,180,260,350,450,570,700,841,001,171,351,551,751,972, ,462,722,993,273,573,894,214,554,905,265,646,036,436,857,28 Tab.1 Příklad hodnot S faktoru pro celé hodnoty sklonu svahu podle rovnice 1
Pro DVA charakteristické profily, k nimž máme k dispozici vykreslený PODÉLNÝ PROFIL vyhodnotíme S faktor s ohledem na tvar svahu: tvarového součinitele Zahrnutím vlivu tvaru svahu pomocí tvarového součinitele je zohledněna vzdálenost části svahu od horního okraje pozemku k danému místu a tím narůstající objem odtoku a jeho erozní potenciál v dolních částech svahu. Výsledný průměrný S faktor se stanoví jako vážený průměr dílčích hodnot S faktoru určených podle rov.1. Váhy jsou stanoveny s ohledem na polohu úseku na svahu Větší vzdálenost od počátku svahu vyšší váha úseku vyšší hodnota faktoru v dolní části svahu přesnější hodnota S faktoru. S faktor – METODA PRO NEPRAVIDELNÝ TVAR SVAHU ,030,060,070,090,100,110,120,130,140,15 Tab.2 Hodnoty tvarového součinitele pro svah rozdělený do 10 stejných úseků
POSTUP: rozdělení podélného profilu svahu na 10 stejně dlouhých úseků přiřazení váhy úseku dle jeho polohy (viz Tab.2) určení průměrného sklonu svahu v každém úseku podle rov.1 určení dílčích hodnot S faktoru v každém úseku výsledný S faktor je součet jednotlivých faktorů úsek číslo Váha vlivu w Sklon (%) S faktor Součin w x S 10,0360,570, ,0660,570, ,0760,570, ,09101,170,1053 S faktor – METODA PRO NEPRAVIDELNÝ TVAR SVAHU Ʃ=Ʃ=
Představuje EROZNÍ ÚČINNOST DEŠTĚ a povrchového odtoku Dešťová kapka svou kinetickou energií rozbíjí půdní agregáty a uvolňuje půdní částice. Pokud vznikne povrchový odtok, mohou jím být poté odneseny. Erozní účinnost deště je určena kvalitativními charakteristikami deště (kinetickou energií, intenzitou, resp. jejich kombinací). Méně často bývá označován jako index EI 30. Tento faktor (index) je produktem celkové kinetické energie deště a jeho maximální 30-ti minutové intenzity: R = EI 30 = (E d / 100). I 30 R - erozní účinnost deště (MJ.ha -1.cm.hod -1 ) E d - celková kinetická energie deště (J.m -2 ), I 30 - maximální 30-ti minutová intenzita (cm.hod -1 ) R faktor – PRO JEDNU SRÁŽKOVOU UDÁLOST
Hodnota R faktoru pro každou určitou oblast se stanovuje rozborem ombrogramů erozně nebezpečných dešťů za daný rok (s celkovým úhrnem větším než 12,5 mm a během 15 minut byl úhrn alespoň 6,25 mm). Údaje o hodnotách R faktoru jednotlivých dešťů lze statistiky zpracovávat a třídit, např. jako měsíční nebo roční průměrné hodnoty. Aby byly výsledné průměrné hodnoty dostatečně reprezentativní, je třeba zpracovat všechny erozně nebezpečné deště za období délky alespoň 25 let. Průměrná roční hodnota R faktoru závisí na četnosti výskytu srážek, na jejich kinetické energii, intenzitě a úhrnu. Tyto charakteristiky se liší podle geografické polohy. Hodnoty R faktoru jsou statisticky zpracovány v podobě map R faktoru, např. pomocí isoerodent. R faktor – ZPRACOVÁNÍ HODNOT
R faktor – V PRAXI Pro návrh PEO a posouzení erozní ohroženosti byla dle metodiky z roku 2002 závazná vyhláškou daná průměrná roční hodnota pro ČR: R = 20 MJ.ha -1.cm.hod -1 V posledních letech proběhlo zpřesnění mapy isoerodent ve spolupráci VÚMOP Praha a ČZU Praha; doposud publikované studie a mapy jen dokumentují zjištěné rozdíly, které jsou způsobeny různými chybami, zejména vlivem různě dlouhých řad pozorování stanic ČHMÚ. Přehodnocení hodnot R-faktoru podporuje srovnání se sousedními zeměmi – průměrná roční hodnota R = ± 50. Dle nové metodiky z roku 2012 je závazná prům. roční hodnota: R = 40 MJ.ha -1.cm.hod -1,ale není schválená pro všechny účely (např. pozemkové úpravy) a navíc vyvstávají problémy s hraničními hodnotami přípustné ztráty půdy (viz dále). Tato problematika proto prochází dalším zpřesňováním. Ve cvičení použijeme novou hodnotu R = 40
Požadované výstupy Souhrnná zpráva (dle požadavků) Výpočet L faktoru pro každý profil Výkres podélného řezu 2 vybranými charakteristickými drahami Výpočet S faktoru pro každý profil + pro 2 profily podrobnější metodou pro nepravidelný svah
Děkuji vám za pozornost