Protierozní ochrana 6. cvičení Téma: GIS řešení USLE – stanovení faktorů LS a K. Výpočet ztráty půdy a určení erozní ohroženosti 143YPEO ZS 2016/2017 2 + 3; z,zk

Zadání č. 5: Pro všechny erozní celky vypočtěte hodnotu dlouhodobé průměrné ztráty půdy v distribuované podobě. Vypočtěte průměrné hodnoty v rámci erozních celků. Posuďte erozní ohroženost erozních celků. Identifikujte oblasti ohrožené zvýšenou erozí. 4.1 Topografický faktor (LS faktor) 4.2 Faktor erodovatelnosti půdy (K faktor) 4.3 Faktor ochranného účinku vegetace (C faktor) 4.4 Výpočet ztráty půdy a určení erozní ohroženosti

USLE G = R·K·L·S·C·P } [G] = [R]·[K]·[LS]·[C]·[P] 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 Při výpočtu v distribuované formě se všechny faktory stávají „maticí“. Význam a jednotky zůstávají … [G] = [R]·[K]·[LS]·[C]·[P]

Distribuovaný výpočet - princip Všechny faktory jsou připraveny ve formě rastrového datasetu a následně navzájem pronásobeny Základní vrstvou je digitální model terénu (DMT) – slouží pro výpočet LS-faktoru a je referenčním rastrem geometrie (umístění a velikost buňky) pro všechny ostatní odvozované rastrové datasety Hodnota „NoData“ v kterémkoliv ze vstupů → „NoData“ ve výstupu DEM4G (ČÚZK) prostorové rozlišení 5x5m vznikl zpracováním LiDAR snímkování … výřez pro své území máte v geodatabázi Nastavení geometrické reference při spouštění „Polygon to raster“: Environments → Processing Extent – Extent → Same as … Environments → Raster Analysis – Cell Size → Same as …

Výpočet LS- faktoru Více možností pro výpočet – použijeme vzorec dle Mitášová et al. (1998):   A(x,y) – specifická přispívající plocha v místě (x,y) [m2/m] s(x,y) – sklon terénu v místě (x,y) [rad] m; n – kalibrační koeficienty {0,6; 1,3}   [flow accumulation]– rastr akumulace odtoku [počet buněk] cell size – velikost buňky rastru [m] [slope]– rastr sklonu terénu [°] !!! Raster Calculator LS= (("FlowAcc" * "rozlišení" / 22.13) ** 0.6) * (Sin("Slope" * 3.14 / 180) / 0.09) ** 1.3

DMT Příprava DMT ... příprava potřebných datasetů: → Slope [°] DMT může obsahovat bezodtoké deprese → ošetřit → Fill Výpočet pouze na orné půdě - vymezených erozních celcích → odstranit plochy přerušující odtok z DMT → Clip (Data management) □√ Use Input Features for Clipping Geometry !!! ... příprava potřebných datasetů: → Slope [°] → Flow Direction → Flow Accumulation DMT Raster Calculator LS= (("FlowAcc" * "rozlišení" / 22.13) ** 0.6) * (Sin("Slope" * 3.14 / 180) / 0.09) ** 1.3

K faktor Z výsledků texturální a strukturální analýzy porušených půdních vzorků a dalších hydrofyzikálních charakteristik. Stanovuje se na základě nomogramu podle půdního druhu Orientačně podle map bonitovaných půdně ekologických jednotek (BPEJ) na základě půdního typu daného hlavní půdní jednotkou (HPJ) Polygony HPJ Převodní tabulka Hodnoty K-faktoru join / Join Field Pokud nelze použít excelovou tabulku přímo použijte nástroj Excel to Table pro převod tabulky do formátu ArcGIS

K faktor – kontrola a zrastrování Může se stát, že není definována BPEJ na orné půdě („ve vrstvě je díra“) – je nutno doplnit, aby nevznikla díra i ve výsledné vrstvě ztráty půdy … → Editace – úprava polygonů Případně je možno použít nějaký „sofistikovanější“ způsob, např: získat polygony „děr“ (nástroj Erase) připojit je k datasetu BPEJ_HPJ (Merge) vybrat polygony děr (podle atributů – chybí HPJ i K-faktor) připojit tyto polygony k sousednímu polygonu (Eliminate) → Polygon to Raster – zrastrování podle hodnoty K-faktoru (pozor na geometrickou definici výstupního rastru!) Nastavení geometrické reference při spouštění „Polygon to raster“: Environments → Processing Extent – Extent → Same as … Environments → Raster Analysis – Cell Size → Same as …

C faktor C-faktor prostorově konstantní Pro potřeby tohoto cvičení uvažována jedna hodnota pro všechnu ornou půdu - máte vypočteno od minule … Přiřadit pozemkům a převést na rastr … … napadne někoho zjednodušení pro náš případ? C-faktor prostorově konstantní → možno nahradit konstantou při výpočtu USLE

R faktor Pro potřeby tohoto cvičení uvažována prostorově konstantní hodnota 40 MJ.mm/ha/hod → konstanta při výpočtu USLE

Výpočet USLE [G] = [R]·[K]·[LS]·[C]·[P] [G] = R·[K]·[LS]·C Dosazení všech připravených vrstev do vzorce v Raster Calculator [G] = [R]·[K]·[LS]·[C]·[P] [G] = R·[K]·[LS]·C

Posouzení erozní ohroženosti Zjištění ploch, kde dochází k překročení přípustné ztráty půdy → stačí vhodně zobrazit výslednou vrstvu ztráty půdy Výpočet průměrné ztráty půdy v rámci pozemku (erozního celku) → Zonal Statistics as Table → join / Join Field

Limity přípustné ztráty půdy Tab.10 Hodnoty přípustné ztráty půdy v ČR dle staré metodiky (Janeček a kol., 2002) Hloubka půdního profilu GP (t/ha.rok) mělká půda (do 30 cm) max. 1,0 středně hluboká půda (30 - 60 cm) max. 4,0 hluboká půda (nad 60 cm) max. 10,0 Na základě zadané hloubky půdního profilu z BPEJ se určí hloubka půdy a její Gp Tab.10 Hodnoty přípustné ztráty půdy v ČR dle platné metodiky (Janeček a kol., 2012) Hloubka půdního profilu GP (t/ha.rok) mělká půda (do 30 cm) Převedení na TTP nebo zalesnění středně hluboká půda (30 - 60 cm) max. 4,0 hluboká půda (nad 60 cm) Dle nové metodiky došlo ke zvýšení R faktoru spolu se snížením přípustné ztráty půdy z důvodu zvýšení ochrany té nejúrodnější půdy. Posouzení ztráty půdy provést stejně jako určení R faktoru podle nové metodiky (Janeček a kol., 2012).

Posouzení erozní ohroženosti a stanovení přípustné délky Porovnání : G  Gp  pozemek není z hlediska příp. ztráty půdy ohrožen G  Gp  pozemek je z hlediska příp. ztráty půdy ohrožen

Požadované výstupy Souhrnná zpráva (dle požadavků) popis výpočtu vrstvy LS faktoru popis přípravy vrstvy K faktoru popis přípravy C faktoru výpočet ztráty půdy a posouzení erozní ohroženosti porovnání profilové a distribuované USLE vše vhodně dokumentováno obrázky

Děkuji vám za pozornost