Atlas EROZE moderní nástroj pro hodnocení erozního procesu

Transkript

1 Projekt TA ČR č. TA Atlas EROZE moderní nástroj pro hodnocení erozního procesu České vysoké učení technické v Praze Řešitel: Krása Josef, doc. Ing. Ph.D. ATLAS, spol. s r.o. Další řešitel: Bek Stanislav, Mgr. VÚMOP, v. v. i. Další řešitel: Novotný Ivan, Ing.

2 Atlas EROZE moderní nástroj pro hodnocení erozního procesu Představení projektu hlavní cíle Vytvořit kvalitní, funkční model jako nástroj protierozní ochrany, optimalizovaný pro použití v podmínkách ČR. Nahradit stávající verzi modelu Atlas Eroze DMT. Poskytnout uživatelům relevantní informace o vhodných datech pro erozní modelování v ČR pro současnost i budoucnost. Aktualizovat fyzikální model SMODERP (ČVUT), pokusit se využít jeho schopnosti stanovení návrhových hodnot pro kombinaci s modelem Atlas Eroze DMT.

3 Atlas EROZE moderní nástroj pro hodnocení erozního procesu Představení projektu hlavní cíle 1.Vytvoření základních algoritmů pro zpracování TIN a výpočet erozních činitelů. 2.Vytvoření BETA verze modelu. 3.Vytvoření finální verze modelu a jeho otestování. 4.Vytvoření manuálu, tutoriálu a verifikační studie.

4 Představení projektu výchozí předpoklady Erozní proces na zemědělské půdě je především podmíněn místními sklony a tvary pozemků. Firma Atlas je jedním z vedoucích pracovišť pro technologie geoinformačních analýz nad DMT - TIN. Výpočty erozního smyvu v ČR pro účely navrhování protierozních opatření jsou dosud doménou 1D řešení pomocí metody USLE na základě metodik OZP (Janeček a kol., ). Mapové podklady závazné protierozní ochrany (v ČR implementována prostřednictvím GAEC) jsou jižřešeny ve 2D, ale na datech s rizikem značné chyby.

5 Představení projektu výchozí předpoklady Ztráta půdy (USLE) G = R K LS C (t/ha/rok)

6 Erozní modely na bázi USLE Klasická USLE průměrné profily Rastrový GIS odtokové schéma

7 Původní verze modelu Atlas EROZE výpočet ztráty půdy pro liniovou dráhu odtoku ( tedy 1D přístup) dráhu odtoku možné zavést automatickým vedením polygonu směrování podle gradientu reliéfu: nástroj KAPKA

8 Původní verze modelu Atlas EROZE dráha rozdělena na 10 segmentů s konstantní sklonitostí výpočet USLE podle metodiky (Janeček, 1992) se zadáním faktorů C, K, P

9 Nový Atlas Eroze cílová verze projektu Nahradit stávající verzi modelu Atlas Eroze DMT profilovou verzi USLE nahradit prostorovým řešením USLE3D Využít potenciál v detailních DMT (Lidar5G) a směřování odtoku na TIN Do modelu umožnit načíst standartní vstupní data *shp vegetace C faktor, půdy K faktor

10 vstupní model DMR 5G: faktor LS vrstva bonitovaných půdně ekologických jednotek (BPEJ): faktor K vrstva farmářských bloků registru zemědělské půdy (LPIS): faktory C, P Minimální nutné zásahy uživatele: propracované defaultní nastavení Distribuce eroze na celém zadaném území (mapa, výstupní protokol)

11 Akumulace odtoku spouštění kapek v rastru a měření akumulace odtoku pomocí počtu kapek procházejících rastrovými elementy nová verze kapky umožňující umožňuje pokračovat v dráze odtoku po průchodu bezodtoké části TINu určení optimálního rozlišení rastru tento dílčí úkol bude plněn v dalším období

12 Fdfd

13 LS

14 Srovnávací studie erozních modelů Cílem je především posoudit možnou implementaci v ČR. Rešerše se opírá o řadu komparativních prací. Je prokázána porovnatelnost výsledků rovnic dle Desmeta&Goverse Mitášové 1D řešení při správném použití Problémy 2D zůstávají nedořešeny při směrování odtoku nad rastrovými DMT D8 (steepest descent) Multipleflow Flux decomposition Zejména problémy se zahrnutím morfologických prvků a jejich vlivu na koncentraci/akumulaci odtoku

15 Srovnávací studie erozních modelů Porovnávané přístupy spočtených zdrojových ploch a LS Velikost zdrojové plochy spočtena D8 (Steepest Descent) Multiple flow Flux decomposititon navrhované řešení na TIN ArcGIS USLE2D/Idrisi/Grass USLE2D/Idrisi Atlas Statistické vyhodnocení Na různě velkých farmářských blocích a pozemcích V odlišných morfologických podmínkách Pro různá rozlišení (1m až 5m) Rozdíly v průměrných a celkových hodnotách LS faktoru a smyvu nejsou významné vzhledem ke kvalitě ostatních vstupů dostupných v ČR

16 1:20000 Odtokové dráhy reprezentované zdrojovou plochou Rastr (Flux Decopositon) - Govers Rastr (D8) Mitášová TIN(Atlas Kapka) Mitášová 1:3500

17 1:20000 Odtokové dráhy reprezentované zdrojovou plochou Rastr (Flux Decopositon) - Govers Rastr (D8) Mitášová TIN(Atlas Kapka) Mitášová 1:600

18 1:20000 Odtokové dráhy reprezentované zdrojovou plochou 1:2000

19 Příprava podkladů pro implementaci dalších vstupů pro Atlas EROZE Aktualizace a regionalizace R-faktoru pro ČR Automatizace stanovení K-faktoru dle BPEJ Automatizace generování Land-use a stanovení C-faktoru

20 Příprava podkladů pro implementaci dalších vstupů pro Atlas EROZE Automatizace stanovení K-faktoru dle BPEJ

21 Základní parametry odvozovaného modelu, možnosti variantního řešení Varianta STANDARD Výpočet ztráty půdy při použití výpočtu LS na TIN Využití nástroje kapka plus Rovnice pro výpočet LS dle Mitášové Plně automatizovanéřešení po zadání vstupních vrstev (DMT, BPEJ, LPIS+C) Možnost editace TIN standardními nástroji Možnost navrhování organizačních opatření a agrotechnických opatření Výstupy modelu pouze pro izolované farmářské bloky LPIS

22 Základní parametry odvozovaného modelu, možnosti variantního řešení

23 Základní parametry odvozovaného modelu, možnosti variantního řešení Varianta PLUS = varianta STANDARD rozšířena o Implementované nástroje pro posouzení ohroženosti po návrhu konkrétních prvků TPEO Odváděcí příkop Záchytný průleh Hrázka Infiltrační pás Zatravněná údolnice Podpora pro řešení nad komplexním Land-use (pro přípravu vstupů je nutno využít GIS/CAD)

24

25 Základní parametry odvozovaného modelu, možnosti variantního řešení Varianta VÝHLED NEBUDE REALIZOVÁNA v rámci r TA Jako varianta PLUS rozší šířena o Výpočet návrhových n odtokových parametrů (objem/průtok) prvků protierozní ochrany pomocí principů použitých v modelu SMODERP Výpočet kubatur jednotlivých prvků Využití nástrojů ATLAS pro přípravu p pravu výkresů TPEO v projekci

26 České vysoké učení technické v Praze Řešitelé: Krása Josef, doc. Ing. Ph.D. josef.krasa@fsv.cvut.cz Petr Kavka Ing. Ph.D. petr.kavka@fsv.cvut.cz ATLAS, spol. s r.o. Bek Stanislav, Mgr. VÚMOP, v. v. i. Novotný Ivan, Ing.

27 Varianta STANDARD Výpočet ztráty půdy při použití výpočtu LS na TIN Možnost editace TIN standardními nástroji Možnost navrhování organizačních opatření a agrotechnických opatření Výstupy modelu pouze pro izolované farmářské bloky LPIS Varianta PLUS Implementované nástroje pro posouzení ohroženosti po návrhu konkrétních prvků TPEO Odváděcí příkop Záchytný průleh Hrázka Infiltrační pás Zatravněná údolnice Podpora pro řešení nad komplexním Land-use Varianta VÝHLED (nebude realizována v rámci projektu TAČR) Výpočet návrhových odtokových parametrů (objem/průtok) prvků protierozní ochrany pomocí principů použitých v modelu SMODERP Výpočet kubatur jednotlivých prvků Využití nástrojů ATLAS pro přípravu p pravu výkresů TPEO v projekci NÁVAZNOST NA POZEMKOVÉ ÚPRAVY