Wrocław, 4.06.2014r.

Politechnika Wrocławska

Wydział Inżynierii Środowiska

Kierunek Ochrona środowiska

ĆWICZENIE PROJEKTOWE NR 2

TEMAT NR 3/81

Z PRZEDMIOTU HYDROLOGIA I OCHRONA WÓD

Ochrona gleby przed erozją wodną

Wykonała:

Judyta Baczmaga
Rok II
Grupa środa 15¹⁵ - 16⁵⁵

rok akademicki 2013/2014
semestr letni

Cel ćwiczenia: Na podstawie dostępnych materiałów wykonać opracowanie dotyczące ochrony gleb przez erozją wodną w zlewni rzeki Odry (profil Racibórz – Miedonia).

Podstawowy opis zlewni:

• Położenie geograficzne: 50°05′31″N 18°13′11″E

• Wysokość nad poziomem morza: 203 m n.p.m.

• Warunki klimatyczne: klimat łagodny, który związany jest z usytuowaniem na przedpolu Sudetów a także położeniem u północnych wrót Bramy Morawskiej. Średnia roczna temperatura powietrza wynosi 7 - 9 °C, a średnia wieloletnia temperatura ok. 8 °C. Opad średnioroczny oscyluje wokół 695 mm. Maksymalny opad występuje w lipcu, a minimalny w lutym i marcu.

• Warunki fizjograficzne: Obszar miasta podzielony jest na dwie struktury: Nizina Śląska i Wyżyna Śląsko-Krakowska. Najwyższy punkt to wzgórze Lipki (276,1 m n.p.m.), najniższy o wysokości 164 m n.p.m.

• Warunki gruntowe: Ma terenie miasta występują takie gleby jak: mady, czarnoziemy zdegradowane, czarnoziemy deluwialne, gleby brunatne oraz gleby pseudobielicowe. Przeważają mady, które zalicza się do mad bardzo ciężkich, ciężkich i średnich.

• Struktura użytkowa gruntów zlewni

Struktura użytkowania gruntów (2007)
Powierzchnia
miasta
7496 ha
100%

Obliczenia:

Uniwersalne równanie strat glebowych USLE:

E = R * K *LS *C * P

gdzie:
E- średni ubytek glebowy w ciągu roku; [Mg/ha*rok]

R- wskaźnik erozyjności deszczu i spływu; [MJ/ha*cm*rok]

K- wskaźnik podatności gleb na spłukiwanie powierzchniowe; [Mg*ha*h^/cm]

LS- wskaźnik topografii; [-]

C- współczynnik empiryczny zależy od gatunków rośliny uprawnej i rodzaju zabiegów agrotechnicznych; [-]

P- wskaźnik zabiegów przeciwerozyjnych; [-]

• R- wskaźnik erozyjności deszczu i spływu; dobrany na podstawie stacji meteorologicznych: Limanowa – 96,8 [MJ/ha∙cm∙h∙rok]

R = 96,8 [MJ/ha∙cm∙h∙rok]

• K- wskaźnik podatności gleb na spłukiwanie powierzchniowe; wyznaczony wg Koreleskiego:

K = Gleba * SO ± A ± P

• gdzie:
  Gleba - czynnik głownie warunkujący współczynnik K; dla określonych gleb o określonym składzie granulometrycznym: 0,13 (glina ciężka)
  SO – mnożnik pozwalający na uwzględnienie procentowej zawartości substancji organicznej w glebie: 0,9 (3% zawartości substancji organicznej w glebie)
  A – agregaty czynnik związany z guzełkowatością gleby: -0,02
  P – przepuszczalność czynnik związany z przepuszczalnością gleby: +0,02

K = Gleba * SO ± A ± P = 0,13 * 0,9 – 0,02 + 0,02 = 0,117

• LS – wskaźnik topografii

$$\mathbf{\text{LS}}\mathbf{=}{\mathbf{(}\frac{\mathbf{\lambda}}{\mathbf{22}\mathbf{,}\mathbf{13}}\mathbf{)}}^{\mathbf{m}}\mathbf{\times}\mathbf{(}\mathbf{65}\mathbf{,}\mathbf{41}\mathbf{\times}\mathbf{\sin}^{\mathbf{2}}\mathbf{\alpha}\mathbf{+}\mathbf{4}\mathbf{,}\mathbf{56}\mathbf{\times}\mathbf{\text{sinα}}\mathbf{+}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{065}\mathbf{)}$$

gdzie:
λ – długość zbocza; m

α – spadek zbocza; °

Długość zbocza - należy przyjąć stok o najmniej korzystnym nachyleniu: na mapie 10,2cm. Skala 1:20000. 10,2 cm na mapie, w rzeczywistości 2400 m.

λ=2040m

Spadek zbocza – wyliczony ze wzoru:

$$\mathbf{\alpha}\mathbf{=}\frac{\mathbf{}\mathbf{H}}{\mathbf{\lambda}}\mathbf{\times}\mathbf{100}\mathbf{\%}\mathbf{=}\frac{\mathbf{88}}{\mathbf{2040}}\mathbf{*}\mathbf{100}\mathbf{\% =}\mathbf{4}\mathbf{,}\mathbf{3}\mathbf{\%}$$

Zamiana na stopnie:
100% - 45^o

4,3% - X

X = 2°

Parametr m - uzależniony od spadku zbocza. Dla zbocza o nachyleniu 3%<s<5%:
m = 0,4

$$\mathbf{\text{LS}}\mathbf{=}{\mathbf{(}\frac{\mathbf{2040}}{\mathbf{22}\mathbf{,}\mathbf{13}}\mathbf{)}}^{\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{4}}\mathbf{\times}\left( \mathbf{65}\mathbf{,}\mathbf{41 \times}\mathbf{\sin}^{\mathbf{2}}\mathbf{(}\mathbf{2}\mathbf{) +}\mathbf{4}\mathbf{,}\mathbf{56 \times sin}\mathbf{(}\mathbf{2}\mathbf{) +}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{065} \right)\mathbf{= \ }\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{86}$$

• C- współczynnik empiryczny zależy od gatunków rośliny uprawnej i rodzaju zabiegów agrotechnicznych

C = Ca * Cb

gdzie:
Ca – gatunku uprawianej roślinności

	rzepak	zboża (pszenica)
Ca	0,40	0,35

Cb – sposób podstawowej uprawy roli - orka jesienna: 1,0

$$\mathbf{C}\mathbf{=}\mathbf{\text{Ca}}\mathbf{*}\mathbf{\text{Cb}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{4}\mathbf{+}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{35}}{\mathbf{2}}\mathbf{*}\mathbf{1}\mathbf{,}\mathbf{0}\mathbf{=}\mathbf{0}\mathbf{,}\mathbf{375}$$

• P- wskaźnik zabiegów przeciwerozyjnych: 1,0

Uniwersalne równanie strat glebowych USLE:

E = R * K *LS *C * P = 96,8*0,117*1,86*0,375*1 = 7,9 $\frac{\mathbf{\text{Mg}}}{\mathbf{\text{ha}}\mathbf{*}\mathbf{\text{rok}}}$

Wskaźnik dopływu rumowiska:

$$\mathbf{\text{DR}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{Y}}{\mathbf{E}}$$

gdzie:
Y – ilość rumowiska w przekroju pomiarowym; Mg
E – ilość materiału glebowego erodowanego w zlewni; Mg

$$DR = \frac{Y}{E} = \frac{112000Mg}{5327,76Mg} = \mathbf{21}\mathbf{,}\mathbf{02}$$

Ilość rumowiska unoszonego:

$$\mathbf{R}_{\mathbf{D}}\mathbf{=}\frac{\mathbf{86400}\mathbf{*}\mathbf{P}_{\mathbf{s}\mathbf{r}\mathbf{\ }}\mathbf{*}\mathbf{Q}}{\mathbf{1000}}$$

gdzie:
R_D- dobowa ilość materiału glebowego przetransportowana poza przekrój barometryczny, kg

P_śr – średnia dobowa koncentracja rumowiska unoszonego, g/dm³

Q- średnie dobowe natężenie przepływu, dm³/s

$$R_{D} = \frac{86400*P_{s\text{r\ }}*Q}{1000} = \frac{86400*0,054*65600}{1000} = \mathbf{306063k}$$

Oszacowanie zagrożenia erozyjnego:

Zagrożenia erozyjne określono na podstawie tabeli: „Kryteria klasyfikacji zagrożenia erozyjnego’’ wg tabeli zagrożenie erozyjne jest małe (określone na podstawie prognozowanych strat gleby, przedział 5-10$\frac{\text{Mg}}{\text{ha}*\text{rok}}\ $),natomiast wartość funkcji przeciwdziałania erozji określono na średnie.

Sposoby przeciwdziałania zjawisku erozji wodnej na terenie zlewni:

Procesy erozyjne mogą być przyczyną całkowitego zniszczenia profilu glebowego. Rodzaj i nasilenie procesów erozyjnych zależą głównie od rzeźby terenu, składu mechanicznego gruntu, wielkości i rozkładu opadów atmosferycznych oraz sposobu użytkowania terenu. Aby zapobiegać erozji gleb należy stosować zabiegi przeciwerozyjne rolnicze oraz melioracyjne. Zabiegi chroniące glebę przed działaniem erozji:

• zakładanie uprawnych pasów zieleni,

• prowadzenie dróg małymi spadami,

• zaprzestanie orki oraz wypasu zwierząt na stromych stokach

• wyeliminowanie ciężkich maszyn rolniczych na stokach