Protierozní ochrana 3.cvičení 143PROZ ZS 2015/2016 2 + 1; Z,Zk
Z minulých cvičení je k dnešnímu dni hotovo: Pro posouzení ohroženosti řešeného území pomocí USLE provedeno: Rozbor využití území, odtokových drah a půdních typů Z faktorů USLE (G = R*K*L*S*C*P) hotové faktory L, K Podélné řezy pro dva charakteristické profily
Dnešní program: Ostatní faktory rovnice: S, R, C, P Posouzení erozní ohroženosti
LS faktor představuje VLIV DÉLKY, SKLONU A TVARU SVAHU NA EROZI = vliv nepřerušené délky svahu na ztrátu půdy. vyjadřuje poměr ztráty půdy na vyšetřovaném pozemku o dané délce svahu ke ztrátě půdy z pozemku jednotkového o délce 22,13 m a sklonu 9 % při stejných ostatních podmínkách. 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, nebo se odtok soustředí do odtokové dráhy.
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 (%), S je průměrná hodnota faktoru pro celý svah. Tab.1 Příklad hodnot S faktoru pro celé hodnoty sklonu svahu podle rovnice 1 s (%) 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 S faktor 0,18 0,26 0,35 0,45 0,57 0,70 0,84 1,00 1,17 1,35 1,55 1,75 1,97 2,21 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 2,46 2,72 2,99 3,27 3,57 3,89 4,21 4,55 4,90 5,26 5,64 6,03 6,43 6,85 7,28
S faktor METODA PRO NEPRAVIDELNÝ TVAR SVAHU Pro DVA charakteristické profily, k nimž máme k dispozici vykreslený PODÉLNÝ PROFIL vyhodnotíme S faktor s ohledem na tvar svahu: 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. Tab. 2 Hodnoty tvarového součinitele pro svah rozdělený do 10 stejných úseků 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0,03 0,06 0,07 0,09 0,10 0,11 0,12 0,13 0,14 0,15
POSTUP: S faktor METODA PRO NEPRAVIDELNÝ TVAR SVAHU 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 dílčích faktorů vynásobených váhou úsek číslo Váha vlivu w Sklon (%) dílčí S faktor Součin w x S 1 0,03 6 0,57 0,0171 2 0,06 6 0,57 0,0342 3 0,07 6 0,57 0,0399 4 0,09 10 1,17 0,1053 neboli S = 0,03S 1 +0,06S 2 +0,07S 3 +0,09S 4 +0,10S 5 +0,11S 6 +0,12S 7 +0,13S 8 +0,14S 9 +0,15S 10 (rov. 2) Ʃ=
S faktor VÝSTUP: pro všechny profily S faktor metodou pro přímé svahy pro dva profily S faktor metodou pro nepravidelný tvar svahu do zprávy porovnat tyto hodnoty a vysvětlit, proč se liší
R faktor PRO JEDNU SRÁŽKOVOU UDÁLOST 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 ZPRACOVÁNÍ HODNOT 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 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 pro srovnání obě hodnoty, závazná ale bude dřívější metodikou daná hodnota R = 20.
C faktor představuje ochranný účinek vegetačního krytu. Jeho druh, stav v době výskytu příčinného deště a používaná agrotechnika ovlivňují vznik a průběh povrchového odtoku a eroze na svahu (pozemku) C faktor vyjadřuje relativní ochranný účinek vegetace na intenzitu ztráty půdy ve vztahu k pozemku bez vegetačního pokryvu. ZPŮSOB URČENÍ: 1. Odhad pomocí doporučených průměrných ročních hodnot C faktoru pro dané plodiny dle platné metodiky 2. Přesné stanovení zohledňující fenologické fáze rostlin a korekce podle R faktoru použijeme!!!
C faktor ODHAD POMOCÍ PRŮMĚRNÝCH ROČNÍCH HODNOT V případě víceletého osevního postupu se C faktor určí jako prostý průměr hodnot C faktoru používaných plodin. plodina C faktor plodina C faktor pšenice ozimá 0,12 chmelnice 0,8 žito ozimé 0,17 řepka ozimá 0,22 ječmen jarní 0,15 slunečnice 0,6 ječmen ozimý 0,17 mák 0,5 oves 0,1 ostatní olejniny 0,22 kukuřice na zrno 0,61 kukuřice na siláž 0,72 luštěniny 0,05 ostatní pícniny jednoleté 0,02 brambory rané 0,6 ostatní pícniny víceleté 0,01 brambory pozdní 0,44 zelenina 0,45 louky 0,005 sady 0,45 Tab.3 Výběr z doporučených průměrných ročních hodnot C faktoru dle metodiky (Janeček a kol., 2012)
C faktor PODROBNÉ STANOVENÍ se provádí na základě: rozdělení vegetačního období plodiny do 5 pěstebních období (fenologických fází): 1. období podmítky a hrubé brázdy (10-20 dní) 2. období od přípravy pozemku k setí do jednoho měsíce po zasetí 3. období po dobu druhého měsíce od jarního nebo letního setí či sázení (délka trvání 3.období je jeden měsíc), u ozimů do 30.4. 4. období od konce 3.období do sklizně 5. období strniště (od sklizně do začátku 1. období další plodiny) Toto rozdělení zohledňuje stav plodiny a tedy její schopnost chránit půdu před erozí v daném období. korekce podle rozdělení R faktoru v průběhu roku Tato korekce zohledňuje fakt, že erozně nebezpečné srážky se vyskytují převážně v letním období.
Postup pro určení C faktoru na příkladu konkrétní plodiny: a) Vegetační období plodiny se rozdělí na 5 základních pěstebních období (začátku a konci každého pěstebního období se přiřadí datum)
Postup pro určení C faktoru na příkladu konkrétní plodiny: a) Vegetační období plodiny se rozdělí na 5 základních pěstebních období (začátku a konci každého pěstebního období se přiřadí datum) Následuje příklad stanovení hodnoty C faktoru dle fenologických fází pro jednoletý osevní postup s užitím řepky ozimé. V rámci cvičení zadán dvouletý osevní postup s různými plodinami! Stanovení proveďte analogicky. PLODINY / OPERACE orba/vláčení setí (sázení) sklizeň ječmen jarní ( střední Čechy) 3.4. 17.4. 9.8. řepka ozimá (oblast středních Čech) 25.8. 5.9. 27.7. Období vývoje plodiny Období kalendářní 1. období podmítky a hrubé brázdy, 7.8. 25.8. 2. období od vláčení/orby do 1 měs. po zasetí 26.8. 5.10. 3. období po dobu 2. měs. od setí, u ozimů do 30.4. 6.10. 30.4. 4. období od konce 3. období do sklizně 1.5. 27.7. 5. období strniště 28.7. 6.8.
Zásady pro vymezení fenologických fází - popsaný celý rok nebo minimálně celé vegetační období plodiny - fáze navazují, žádný den nechybí ani nepřebývá - v případě několikaletého osevního postupu (my 2 roky) na sebe všechny plodiny navazují - nepřekrývají se; nebo mají odstup (např. 2 jařiny za sebou) PLODINY / OPERACE orba/vláčení setí (sázení) sklizeň ječmen jarní ( střední Čechy) 3.4. 17.4. 9.8. řepka ozimá (oblast středních Čech) 25.8. 5.9. 27.7. nebo do začátku 1. období další plodiny Období vývoje plodiny Období kalendářní 1. období podmítky a hrubé brázdy, 7.8. 25.8. 2. období od vláčení/orby do 1 měs. po zasetí 26.8. 5.10. 3. období po dobu 2. měs. od setí, u ozimů do 30.4. 6.10. 30.4. 4. období od konce 3. období do sklizně 1.5. 27.7. 5. období strniště 28.7. 6.8.
Zadání výpočtu C faktoru Č. zadání Kombinace plodin 1 6 5 2 1 12 3 2 8 4 1 6 5 2 11 6 8 9 7 10 5 8 4 7 9 6 9 10 1 11 11 11 4 12 2 4 13 8 12 14 1 8 15 9 12 16 3 11
Zadání jednotlivých plodin pro výpočet C faktoru Č. PLODINY / OPERACE orba / setí sklizeň plodiny vláčení (sázení) 1 jarní obilovina (ječmen oblast středních Čech) 3.4. 17.4. 9.8. 2 jarní obilovina (směska oblast jižních Čech) 15.3. 15.4. 20.8. 3 jarní obilovina s podsevem (ječmen již. Čechy) 11.4. 15.4. 30.9. 4 ozimá obilovina (žito oblast Podorlicka) 20.8./9.9. 25.9. 25.7. 5 ozimá obilovina (směska - oblast jižních Čech) 15.9. 3.10. 5. 8. 6 pšenice jarní 16.3. 15.4. 30.8. 7 ozimá obilovina (triticale) 15.9. 30.9. 15.5. 8 kukuřice 15.5. 30.5. 15.10. 9 slunečnice 24.4. 28.4. 26.9. 10 ozimá řepka (oblast středních Čech) 5.8/27.8. 5.9. 27.7. 11 kapusta jarní 16.4. 30.4. 15.7. 12 brambory pozdní (oblast Českomor. vysočiny) 7.4. 30.4. 20.9. Tab.4 Fenologické údaje pro plodiny průměrné termíny agrotechnických operací
Postup pro určení C faktoru na příkladu konkrétní plodiny: a) Vegetační období plodiny se rozdělí na 5 základních pěstebních období (začátku a konci každého pěstebního období se přiřadí datum) b) Každému období se přiřadí příslušná dílčí hodnota C faktoru dána tab. v metodice Období vývoje plodiny Období kalendářní Dílčí hodnota C faktoru 1. období podmítky a hrubé brázdy 1.8. 20.8. 0,65 2. období od vláčení/orby do 1 měs. po zasetí 21.8. 30.9. 0,70 3. období po dobu 2. měs. od setí, u ozimů do 30.4. 1.10. 30.4. 0,45 4. období od konce 3. období do sklizně 1.5. 20.7. 0,08 5. období strniště 21.7. 31.7. 0,25 Tab.5 Přiřazení dílčích hodnot C faktoru dle pěstebních fází pro řepku ozimou
Přiřazení dílčích hodnot C faktoru plodinám dle fenologických fází Plodina Zařazení v osevním postupu Použitá agrotechnika Hodnoty faktoru vegetačního krytu a agrotechniky podle pěstebních období 1 2 3 4 5a 5b Obilniny (ječmen, pšenice, oves, triticale, atd.) po 1. roce po jetelovinách po obilninách po okopaninách a kukuřici OP St OP St OP St 0,50 0,02 0,65 0,25 0,70 0,70 0,55 0,02 0,70 0,25 0,75 0,70 0,30 0,02 0,45 0,20 0,50 0,45 0,05 0,02 0,08 0,08 0,08 0,08 0,20 0,02 0,25 0,25 0,25 0,25 0,04 0,02 0,04 0,04 0,04 0,04 Kukuřice Slunečnice sláma předplodiny sklizena OP St 0,70 O K 0,25-0,70 0,90 O K 0,25-0,70 0,70 O K 0,25-0,55 0,35 0,25 0,70 0,60 0,40 0,30 sláma předplodiny nesklizena OP St 0,60 O / K 0,04 / 0,30 0,75 O / K 0,04 / 0,25 0,55 O / K 0,04 / 0,20 0,25 O / K 0,05 / 0,20 0,60 O / K 0,25 / 0,40 0,30 O / K 0,15/0,30 Brambory, Kapusta, Cukrovka v přímých řádcích Pozn: 5a - sláma sklizena, 5b - sláma ponechána, O - po obilovině, K - po kukuřici, OP - setí do zorané půdy, St - setí do strniště. 0,65 0,80 0,65 0,30 0,70 Tab.6 Doporučené hodnoty C faktoru dlouhodobé roční průměry pro ČR (Janeček a kol., 2012) uvažujeme kritické scénáře
Postup pro určení C faktoru na příkladu konkrétní plodiny: a) Vegetační období plodiny se rozdělí na 5 základních pěstebních období (začátku a konci každého pěstebního období se přiřadí datum) b) Každému období se přiřadí příslušná dílčí hodnota C faktoru dána tab. v metodice c) Každému pěstebnímu období se podle délky kalendářního období přiřadí příslušný roční podíl R faktoru = procentuální hodnota z roční hodnoty faktoru erozní účinnosti deště dáno tabulkou v metodice
Přiřazení ročního podílu R faktoru pro každé pěstební období Tab.7 Rozdělení průměrné roční hodnoty R faktoru do jednotlivých měsíců v ČR (určené z pozorování ve 13 stanicích ČHMÚ) (Janeček a kol., 2012) měsíc duben květen červen červenec srpen září říjen % R 1 11 22 30 26 8 2 35 30 25 20 15 10 5 0 duben květen červen červenec srpen září říjen % R POZOR: jednotlivé pěstební fáze netrvají vždy 1 celý kalendářní měsíc, proto je nutné určení %R pro 1 den v každém měsíci např. %R 1d,květen = 11/31. Trvá-li pak fáze od 2.5. do 16.5. - tj. 15 dní, má %R hodnotu (11/31) 15 = 4,84 % = 0,0484
Postup pro určení C faktoru na příkladu konkrétní plodiny: a) Vegetační období plodiny se rozdělí na 5 základních pěstebních období (začátku a konci každého pěstebního období se přiřadí datum) b) Každému období se přiřadí příslušná dílčí hodnota C faktoru dána tab. v metodice c) Každému pěstebnímu období se podle délky kalendářního období přiřadí příslušný roční podíl R faktoru = procentuální hodnota z roční hodnoty faktoru erozní účinnosti deště dáno tabulkou v metodice Období vývoje plodiny Období kalendářní Počet dní v měsících % R 1. období podmítky a hrubé brázdy 1.8. 20.8. sr 20 16,8 2. období od vláčení/orby do 1 měs. po zasetí 21.8. 30.9. sr 11 + zá 30 9,2+8,0 3. období po dobu 2. měs. od setí, u ozimů do 30.4. 1.10. 30.4. ří,pr,le,bř 31 + li,du 30 + ú 28 2,0+1,0 4. období od konce 3. období do sklizně 1.5. 20.7. kv 31 + čv 30 + čvc 20 11,0+22,0+19,4 5. období strniště 21.7. 31.7. čvc 11 10,6 Kontrolní součet 365 100% Tab.8 Přiřazení procentuálního ročního podílu R faktoru pěstebním fázím pro řepku ozimou
Postup pro určení C faktoru na příkladu konkrétní plodiny: a) Vegetační období plodiny se rozdělí na 5 základních pěstebních období (začátku a konci každého pěstebního období se přiřadí datum) b) Každému období se přiřadí příslušná dílčí hodnota C faktoru dána tab. v metodice c) Každému pěstebnímu období se podle délky kalendářního období přiřadí příslušný roční podíl R faktoru = procentuální hodnota z roční hodnoty faktoru erozní účinnosti deště dáno tabulkou v metodice d) Průměrná hodnota faktoru ochranného účinku plodiny za vegetační období se určí jako vážený průměr dílčích hodnot C faktoru vzhledem k rozdělení R faktoru během roku V případě víceletého osevního postupu se střídáním různých plodin se tímto postupem sestaví jedna tabulka pro fenologické fáze všech použitých plodin (položek v tabulce bude 5 x počet plodin). Dlouhodobá průměrná hodnota ochranného vlivu vegetace (C faktoru) na vyšetřovaném pozemku (svahu) pro daný osevní postup se pak získá z váženého průměru C faktoru z bodu d) vydělením délkou osevního postupu (počtem let).
Doporučená výstupní tabulka pro výpočet: Tab 9. Výpočet průměrné roční hodnoty C faktoru pro N-letý osevní postup s m plodinami Pěstební období Kalendářní období (od do) Dílčí hodnota C faktoru (C i ) Počet dní v měsících % R-faktoru pro kalendářní období (%R i ) (C i * R i ) 1.1 1.2 1.3 1.4 m.4 m.5 Σ N x 365 N x 100% ΣC i R i Průměrná roční hodnota C faktoru pro použitý osevní postup: C i C R N i i
P faktor - popisuje VLIV PROTIEROZNÍCH OPATŘENÍ na ztrátu půdy, mohou jimi být např. vrstevnicový a pásový způsob hospodaření, ochranné zatravňování, příkopy, průlehy, terasy, protierozní hrázky, apod. - protierozní opatření (PEO) ovlivňují intenzitu eroze změnou směru odtoku i jeho faktickým snížením, a tím mají vliv na snížení erozní účinnosti odtoku a podporují usazování částic. - P faktor nabývá hodnot 0 1. Pro situaci bez provedených technických nebo používaných jiných organizačních či agrotechnických opatření je P = 1 - stav před návrhem, použijeme!
Výpočet ztráty půdy pomocí Univerzální rovnice (USLE) Použití USLE = výpočet dlouhodobé průměrné roční ztráty půdy G (t/ha.rok) je standardní metoda pro posouzení erozní ohroženosti pozemku (svahu) pomocí hodnoty tzv. přípustné (tolerované) roční ztráty půdy (Gp). Ztráta půdy se v USLE určí pomocí hodnot tzv. erozních faktorů R, K, LS, C a P pro vyšetřovaný pozemek/svah: USLE má tvar: G = R. K. L. S. C. P
Přípustná ztráta půdy Definice přípustné ztráty půdy: Maximální intenzita eroze půdy, která dovoluje udržovat trvalou a ekonomicky dostupnou vysokou úroveň úrodnosti půdy. Eroze by měla probíhat s takovou intenzitou, aby způsobená ztráta půdy byla nahrazena přirozenou tvorbou nové + aby transport látek nezpůsoboval znečištění nad povolenou mez a zanášení toků a nádrží (zpřísnění po vstupu do EU)
Limity přípustné ztráty půdy Tab.10 Hodnoty přípustné ztráty půdy v ČR (Janeček a kol., 2002) Hloubka půdního profilu G P (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.11 Přepočet kódu BPEJ na hloubku půdního profilu (SOWAC-GIS) Hloubka půdního profilu Kód BPEJ mělká půda (do 30 cm) 2 středně hluboká půda (30-60 cm) 1 hluboká půda (nad 60 cm) 0
Limity přípustné ztráty půdy Tab.10 Hodnoty přípustné ztráty půdy v ČR dle nové metodiky (Janeček a kol., 2012) Hloubka půdního profilu G P (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) max. 4,0 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 obou metodik, závazný bude však výsledek dle původní metodiky (Janeček a kol., 2002). V tabulce zvolte odlišení těchto hodnot např. indexem či výpočty oddělte do dvou samostatných tabulek.
Posouzení erozní ohroženosti Porovnání : G Gp pozemek není z hlediska příp. ztráty půdy ohrožen G Gp pozemek je z hlediska příp. ztráty půdy ohrožen Do souhrnné zprávy popište v čem se liší výsledky výpočtu dle metodiky z roku 2002 a 2012 a proč tomu tak je.
Požadované výstupy Spočítané zbývající faktory USLE Posouzení erozní ohroženosti pomocí Gp přípustné ztráty půdy Výstup v podobě tabulky se všemi hodnotami, zvýrazněny budou erozně ohrožené profily Souhrnná zpráva po výpočet G (poslat do 18.11.) Abstrakty článků
Příště 18.11.2015 Stanovení přípustné délky svahu Koncepce PEO na ohrožených EUC
Konzultace Po 9:00 10:00 (kromě 16.11.) St 15:30-17:00 výpočty a souhrnná zpráva po emailu
Děkuji vám za pozornost Markéta VLÁČILOVÁ, Ing. místnost B606 marketa.vlacilova@fsv.cvut.cz Konzultační hodiny: Po 9:00-10:00, St 15:30-17:00