Cover photo
meniny Dnes je: 21.1.2018, meniny má: Vincent

gis

RUSLE

Univerzálna rovnica straty pôdy / USLE – Universal Soil Loss Equation / je empirický matematický model, ktorý sa používa k popisu rôznych eróznyh procesov a určeniu pôdneho splachu. Rovnicu vyvinuli vedci Walt Wischmeier a Dwight Smith v roku 1956 pre americké ministerstvo poľnohospodárstva & stala sa základnou metódou hodnotenia intenzity erózneho procesu nielen v USA ale na celom svete. V 90. rokoch bola na jej základe odvodená revidovaná univerzálna rovnica straty pôdy / RUSLE – Revised Universal Soil Loss Equation /, ktorá sa tiež používa pre predpoveď dlhodobej priemernej ročnej straty pôdy spôsobenej odtokom vody z poľnohospodársky využívaných pozemkov,ležiacich v klimatickej oblasti daného typu, s daným druhom pôdy, s určitým sklonom a dĺžkou svahu, pri určitom systéme pestovania plodín, obrábania pôdy a uplatňovania protieróznych opatrení. Rovnica sa nedá použiť pre obdobie kratšie ako jeden rok,ani pre výpočet straty pôdy z jednotlivých dažďových zrážok alebo odtokom z topiaceho sa snehu.

Walt Wischmeier a Dwight Smith Walt Wischmeier a Dwight Smith

Rovnica RUSLE sa dá vyjadriť v tvare:

G = R . K . L .S . C . P

G – priemerná dlhodobá strata pôdy t/ha.rok
R – faktor eróznej účinnosti dažďa
K – faktor erodovateľnosti pôdy
L – faktor dĺžky svahu
S – faktor sklonu svahu
C – faktor ochranného vplyvu vegetačného pokryvu
P – faktor účinnosti protieróznych opatrení

Erózia pôdy

Výpočet prebieha v prostredí ArcMap na princípe mapovej algebry, teda násobením jednotlivých vrstiev.

Rusle postup Rusle postup

R – faktor eróznej účinnosti dažďa

Erózna účinnosť dažďa,tzv. erozivita sa najvýraznejšie prejavuje na začiatku erozívneho procesu, keď dažďové kvapky dopadajú na pôdny povrch, na ktorom sa ešte nestačila vytvoriť vrstva povrchovo odtekajúcej vody. Dažďové kvapky spôsobujú rozbíjanie pôdnych agregátov a uvoľňovanie pôdnych častíc. Faktor eróznej účinnosti dažďa je definovaný vzťahom :

R =(E/100).i30

R – faktor eróznej účinnosti dažďa ( MJ.ha-1.cm.h-1)
E – celková kinetická energia dažďa ( J.m-2)
I30 – max. 30 minútová intenzita dažďa ( cm.h-1)

Pre stanovenie kinetickej energie dažďa sa väčšinou používa vzťah :

E =( 206 + 87 log i) . HS

E – kinetická energia dažďa(J.m-2)
I – intenzita dažďa (cm.h-1)
HS - úhrn dažďa, cm

Pre výpočet R – faktora eróznej účinnosti dažďa je potrebné:

- Shapefile zrážkomerných staníc
- Priemerný ročný úhrn zrážok v mm pre každú stanicu, ten môžeme získať priamo u SHMÚ alebo odvodiť z klimatickej klasifikácie podľa Quitta,1971. V Quittovom členení nie je síce priamo zahrnutý, sme však schopní ho dopočítať z klimatických charakteristík úhrnu zrážok za vegetačné obdobie /sVO/ a úhrnu zrážok za zimné obdobie /sVZ /. Súčtom týchto úhrnov získame hodnotu priemernej výšky zrážok pre danú klimatickú oblasť. Z charakteristík sVO a sVZ je potrebné brať priemerné hodnoty intervalu.

Zrážkomerná stanica Priemerný úhrn v mm/rok
Stanica 1 1020
Stanica 2 650

1: V atribútovej tabuľke vrstvy zrážkomerných staníc pridajte stĺpec "Intenzity" cez Options » Add Field » Type : Float a vložte hodnoty priemerných ročných úhrnov zrážok v mm pre jednotlivé stanice

2: Potom pridajte stĺpec "R_faktor" » Type: Double. Kliknite na tento stĺpec pravým tlačítkom a vyberte funkciu Field Calculator. Pre hodnotu R faktoru sa používa Prentlov vzťah: R = 0,058*H + 10,5, kde H su priemerné ročné úhrny zrážok v mm.

Rusle postup

3: Urobte interpoláciu hodnôt R faktoru : Spatial Analyst » Interpolation » IDW » Input point features: Zrážkomery » Z value field: R_faktor » Output raster: R_faktor » Output cell size : 25

4: Výsledný grid R faktoru. Vo vlastnostiach vrstvy v záložke Symbology zvoľte typ Stretched. Grid orežte podľa rozvodnice.

Rusle postup

K – faktor erodovateľnosti pôdy

Faktor erodovateľnosti pôdy vyjadruje náchylnosť pôdy k erózii a je definovaný ako odnos pôdy v t.ha-1 na jednotku dažďového faktoru R. Závisí od textúry a štruktúry pôdy, obsahu organickej hmoty, zrnitosti,infiltračnej schopnosti pôdy a odolnosti pôdneho povrchu. Ak obsah prachových a pieskových pôdnych častíc o veľkosti 0,002 – 0,1 mm v pôde nepresahuje 70%, môžeme faktor erodovateľnosti pôdy vyjadriť vzťahom :

100K = 2,1M1,1410-4(12-a)+3,25(b-2)+2,5(c-3)

M - (% prachu + práškového piesku)x(100-% ílu)
a - % organickej hmoty
b – trieda štruktúry ornice
c – trieda priepustnosti pôdneho profilu

Hodnoty faktoru K môžeme taktiež stanoviť pomocou nomogramu podľa Wischmeiera, Jonsona a Crosse.

Rusle postup

Pre výpočet K faktoru je potrebné mať Shapefile pôdnych typov (MKSP)

5: V atribútovej tabuľke vrstvy pôdnych typov vytvorte nový stĺpec "Faktor_K" (Type: Float, Precision: 3, Scale: 2) a ku každej hodnote MKSP priraďte hodnotu faktoru K podľa tabuľky nižšie.

Rusle postup

MKSP faktor K
Fluvizem (typická) 0.31
Glej (typický) 0.30
Kambizem (typická) 0.29
Kambizem (typická)varieta kyslá 0.28
Kambizem dystrická 0.20
Kambizem pseudoglejová 0.30
Kambizem pseudoglejová varieta kyslá 0.26
Podzol kambizemný 0.20
Pseudogle primárny 0.34

6: Potom tento shapefile preveďte na raster (Conversion Tools » To Raster » Polygon to Raster):

Input feature: pody
Value field: K_faktor
Output raster: K_faktor
Cell size: 25

7: Výsledný grid K faktoru. Vo vlastnostiach vrstvy v záložke Symbology zvoľte Classified.

Rusle postup

LS – faktor dĺžky a sklonu svahu

Faktor dĺžky svahu L vyjadruje vplyv neprerušenej dĺžky svahu na veľkosť pôdneho splavu a svahu faktor sklonu S vyjadruje vplyv sklonu svahu na stratu pôdy spôsobenú eróziou. Topografický faktor LS vyjadrili Wischmeier a Smith v roku 1965 a predstavuje pomer straty pôdy na jednotku plochy svahu ku strate pôdy na jednotkovom pozemku. Jeho hodnota pre priame svahy sa počíta zo vzťahu:

LS= l0,5d/0,0138+0,0097s+0,00138s2/

Ld - neprerušená dĺžka svahu [m]
S - sklon svahu [%]

Výpočet topografického faktoru LS prebieha v prostredí GRASS GISu (modul r.watershed). Pre výpočet budeme potrebovať DMR povodia vo forme ASCll

8: V GRASSe si založte nový projekt pre povodie

Rusle postup

9: Cez súbor » Import rastrových dát » Import ESRI ASCll (mriežku) grid vložte DMR povodia vo formáte ASCll. V záložka Raster » Hydrologické modelovanie » zvoľte Analýza povodia.

Rusle postup

10: V záložke Požadované zvoľte ratser DMR. V záložke Vstupné_volby zadajte threshold (počet riadkov rastru x počet stĺpcov): rozlíšenie bunky. Pre povodie je threshold napr. 30209. V záložke Výstupné_voľby zvoľte len výstupnú mapu dĺžky a sklonu svahu a pomenujte ju ls a dajte Spustiť.

Rusle postup

11: Teraz treba novovytvorený ratser "ls" vydeliť 1000 (záložka » raster 3D rastrový kalkulátor). Meno novovytváranej rastrovej mapy :ls_faktor. Existujúca rastrová mapa: ls@PERMANENT. Výraz : ls@PERMANENT/1000. Vrstvu ls_faktor vyexportuje vo formáte ASCll (Súbor » Export rastrovej mapy » ESRI ASCII grid export. Nezabudnite príponu .asc!

Rusle postup

12: V ArcMape preveďte vrstvu ls_faktor.asc na raster.
13: Výsledný raster ls_faktoru.

Rusle postup

C – faktor ochranného vplyvu vegetačného pokryvu

Tento faktor vyjadruje vplyv vegetačného pokryvu a agrotechniky na veľkosť erózneho splachu. Vegetačný pokryv priamo priamo chráni povrch pôdy pred deštruktívnym pôsobením dažďových kvapiek a znižuje rýchlosť povrchového odtoku. Nepriamo vegetácia pôsobí na vlastnosti pôdy, zvlášť na pórovitosť a priepustnosť, spevňuje pôdu svojím koreňovým systémom a a obmedzuje tak možnosť odnosu pôdy.Faktor ochranného vplyvu vegetačného pokryvu je priamo úmerný pokryvnosti a hustote porastu.Výbornú protieróznu ochranu predstavujú trávy a ďateliny, naopak širokoriadkové plodiny, ovocné výsadby a vinice chránia pôdu pred eróziou nedostatočne. Pre výpočet budeme potrebovať Shapefile krajinného pokryvu podľa klasifikácie CORINE

14: A atribútovej tabuľke vrstvy CORINE pridajte nový stĺpec "Faktor_C" cez Option » Add Field » Type: Float, Precision: 4, Scale: 3. Potom ku každému typu krajinného krytu priraďte príslušnú hodnotu faktoru C podľa tabuľky.

Rusle postup

Územie/ kód CORINE Faktor C
Nesúvislá mestská zástavba (112) 0,000
Priemyselná alebo komerčná zóna (121) 0,030
Ťažba hornín alebo minerálov (131) 0,500
Mestská zeleň (141) 0,080
Nezavlažovaná orná pôda (211) 0,250
Lúky (231) 0,005
Komplexný systém kultúr a parciel (242) 0,250
Prevažne poľnohospodárske oblasti (243) 0,240
Listnaté lesy (311) 0,009
Ihličnaté lesy (312) 0,004
Zmiešané lesy (313) 0,007
Striedanie lesov a krovín (324) 0,005

15: Potom tento shapefile preveďte na raster (Conversion Tools » To Raster » Polygon to Raster):

Input feature: corine
Value field: C_faktor
Output raster: C_faktor
Cell size: 25

16: Výsledný grid C faktoru. Vo vlastnostiach vrstvy v záložke Symbology zvoľte Classified.

Rusle postup

P – faktor účinnosti protieróznych opatrení

Faktor účinnosti protieróznych opatrení je definovaný ako pomer zisteného splavu na pozemku s použitým protieróznym opatrením ku splavu na štandartnom pozemku. Tento faktor vyjadruje účinnosť protieróznych opatrení a nadobúda hodnoty od 0,2 do1, pričom P = 1 znamená žiadne ochranné opatrenia. Faktor P sa môže blížiť k hodnote 0, avšak za cenu extrémnych finančných nákladov na technické opatrenia. Protieróznym opatrením môže byť napr. p ásové obrobenie pozdĺž vrstevníc, terasovanie, ochranné zatrávňovanie, priekopy a pod. V praxi sa prevažne využíva hodnota P=1, lebo v mnohých prípadoch nie sú na pozemkoch urobené žiadne protierózne opatrenia.




RUSLE – Revised Universal Soil Loss Equation

Výpočet prebieha v prostredí ArcMape na princípe mapovej algebry, teda násobení jednotlivých vrstiev. Pomocou nástroja Raster Calculator sa vynásobia jednotlivé vrstvy podľa rovnice:

G = R .K . L .S . C . P

G – priemerná dlhodobá strata pôdy, t.ha-1.rok-1
R – faktor eróznej účinnosti dažďa
K – faktor erodovateľnosti pôdy
L – faktor dĺžky svahu
S – faktor sklonu svahu
C – faktor ochranného vplyvu vegetačného pokryvu
P – faktor účinnosti protieróznych opatrení

17: V záložke Customize » Tools si zapnite 3D Analyst a Spatial Analyst. Tiež si skontrolujte, či máte zapnuté obidve tieto extencie.
18: Faktor protieróznych opatrení P = 1.

Rusle postup

19: Výsledný raster dlhodobej priemernej straty pôdy na povodí(t.ha-1.r-1). Vo vlastnostiach vrstvy v záložke Symbology zvoľte typ Stretched a farebnú škálu od zelenej po červenú, pričom zelené budú minimálne hodnoty a červené maximálne hodnoty.

Rusle postup

Vytvorenie vrstvy subpovodia (Preprocessing) - Z DMT pomocou extenzie Arc Hydrotools - Terrain Preprocessing » DEM Manipulation » Fill Sinks - Terrain Preprocessing » Flow Direktion - Terrain Preprocessing » Flow Accumulation - Terrain Preprocessing » Stream Definition - Terrain Preprocessing » Stream Segmentation - Terrain Preprocessing » Catchment Grid Delineation - Terrain Preprocessing » Catchment Polygon Processing (Pravý klik na vytvorenú vrstvu Catchment » Data » Export Data » vybrať zložku pre uloženie a pomenovať vrstvu, napr. subpovodie).

Zonálna štatistika.

Rusle postup

20: Výsledný ratser dlhodobej priemernej straty pôdy na povodí (t.ha-1.r-1) zhodnotené zonálnou štatistikou. Vo vlastnostiach vrstvy v záložke Symbology zvoľte typ Stretched a farebnú škálu od zelenej po červenú, pričom zelené budú minimálne hodnoty a červené maximálne hodnoty.

Rusle postup

OSTRAVSKÁ UNIVERZITA V OSTRAVĚ, PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA, KATEDRA FYZICKÉ GEOGRAFIE A GEOEKOLOGIE, Cvičení z předmětu HYDPV (Modelování vodní eroze s využitím GIS a dynamických erozních modelů)

KOMENTÁRE

Meno *

E-mail

captcha

Odpíšte kód

Publikované: 1. 4. 2013 | prečítané: 3191x | komentárov: (0) | tagy: rusle, usle, erozia,
Hosting zadarmo od WebSupport.sk

Chicago - Hard To Say I'm Sorry

Kontakt
|
Vyhľadávanie
|
HTML5
|
CSS

webmaster: posta@dkubinsky.sk

štatistiky prístupov

Tvorba web stránok

Web stránky, e-shopy a aplikácie efektívne, funkčne, jednoducho - postavené na vlastnom redakčnom systéme.

Web stránky a E-shopy efektívne, funkčne, jednoducho...

Návrat hore