PEDOLÓGIA A PROTIERÓZNE OPATRENIA2. časť: Protierózne opatrenia

Technická univerzita v KošiciachStavebná fakulta

Ing. Natália Junáková, PhD.doc. RNDr. Magdaléna Bálintová, PhD.

Košice, 2012

Autori: Ing. Natália Junáková, PhD.

doc. RNDr. Magdaléna Bálintová, PhD.

Vydala: Technická univerzita v Košiciach, Stavebná fakulta

© Natália Junáková, Magdaléna Bálintová

ISBN 978-80-553-1148-7

� erodere (lat.) – rozhlodávať (rozrušovanie pôdy),� odnos pôdnych častíc z povrchu pôdy najmä účinkom vody a

vetra (chápanie v pôdoznalectve)

Erózia

Triedenie erózieA. Podľa intenzity odnosu rozlišujeme:A. Podľa intenzity odnosu rozlišujeme:� prirodzenú eróziu

� normálna – prebieha pozvoľne, nepozorovane

� abnormálna (zrýchlená) – nebezpečné uvoľňovanie a transport pôdnych častíc a chemických látok

� pozmenenú (antropogénnu) – spôsobená prírodnými činiteľmi, ktorých účinok človek zvýši alebo zníži;industriálne a urbanizačné procesy – ohrozenie pôdy a následné znečisťovanie vody uvoľnenými látkami.

erózia

prirodzená pozmenená

normálna zrýchlená škodlivá neškodná

B. Podľa príčinných činiteľov:� vodná - je vyvolaná kinetickou energiou dažďových kvapiek je vyvolaná kinetickou energiou dažďových kvapiek

dopadajúcich na zemský povrch a mechanickou silou povrchovo dopadajúcich na zemský povrch a mechanickou silou povrchovo stekajúcej vody,stekajúcej vody,

� ľadovcová – spôsobujú ju ľadovce pohybujúce sa vlastnou tiažou do údolia,

� snehová – vzniká pohybom snehu vo forme lavín, ako aj pri jarnom topení snehu, najmä na náveterných svahoch,topení snehu, najmä na náveterných svahoch,

� veterná - je spôsobená mechanickou silou vetra a jej dôsledkom je rozrušovanie hmoty a odnos uvoľnených častíc z pôvodnej polohy do inej,

� zemná – erózna činnosť suťových prúdov, ktoré rozrušujú pôdu a vytvárajú hlboké ryhy,

� antropogénna – vplyv človeka na vznik eróznych procesov.

� antropogénna� nepriama

� ničenie prirodzenej vegetácie (výrub lesov),� zhoršovanie vlastností pôdy (hnojenie),� znečisťovanie pôdy odpadmi, � sústreďovanie povrchového odtoku rôznymi úpravami územia.

� priamapriama� intenzifikácia poľnohospodárskej výroby (intenzívne spásanie,

veľké celky, a pod.),� výstavba komunikácií (cesty s vyšším sklonom),� urbanizácia (výstavba sídlisk – obnaženie pôdneho povrchu pri

výstavbe)

Dôsledky eróznych procesov

� strata pôdy – pokles úrodnosti� transport a sedimentácia častíc

� zanášanie vodných tokov, vodných stavieb� zvyšovanie nivelety dna splaveninami� zmenšovanie kapacity priestoru

� transport chemických látok (priemyselné hnojivá, pesticídy, poľnohospodárske aj priemyselné odpady)

Vodná erózia

vyvolaná kinetickou energiou dažďových kvapiek

dopadajúcich na zemský povrch a mechanickou silou povrchovo a mechanickou silou povrchovo

stekajúcej vody

Triedenie vodnej erózie pod ľa formy� je odvodené z pôsobenia eróznych činiteľov na pôdnom povrchu

(erózia povrchová) a pod pôdnym povrchom (erózia podpovrchová)

a) Formy povrchovej vodnej erózie� plošná - charakterizovaná rozrušovaním a zmyvom pôdnej

hmoty na celom území (selektívna, vrstvová erózia)

� výmoľová - vzniká postupným sústreďovaním povrchovo stekajúcej vody, ktorá vyrýva v pôdnom povrchu plytké zárezy, stekajúcej vody, ktorá vyrýva v pôdnom povrchu plytké zárezy, postupne sa prehlbujúce (ryhová, brázdová erózia)

� prúdová - prebieha vo vodných tokoch pôsobením vodného prúdu (dnová, brehová erózia)

Plošná eróziaPlošná erózia

Výmo ľová eróziaVýmo ľová erózia

b) Formy podpovrchovej vodnej erózie

� V pôdach podliehajúcich ľahko deštrukčnému účinku vody, hlavne v sprašoch, dochádza k vymieľajúcej činnosti podzemných vôd hromadiacich sa na nepriepustnej vrstve.

� Vznikajú tunely, ktoré znižujú stabilitu nadložných vrstiev.

tunelová erózia

Prípustná hranica erózie

Stanovenie prípustnej hranice erózie musí brať do úvahy:

� ekonomiku poľnohospodárskej výroby, � požiadavky na zachovanie kvality vodných zdrojov, � ochranu nádrží a hydrografickej siete pred � ochranu nádrží a hydrografickej siete pred

zanášaním, � zachovanie, prípadne aj zlepšenie kvality životného

prostredia.

Ochrana poľnohospodárskej pôdy pred eróziou - doporučené prípustné hodnoty straty pôdy:Hranica prípustnej erózie je zvolená podľa priemernej ročnej straty pôdy a podľa hĺbok pôdy.

Limitné hodnoty odnosu pôdy pri vodnej erózii podľa zákona NR SR 220/2004 Z.z o ochrane a využívaní poľnohospodárskej pôdy

Hĺbka pôdy t/ha/rok

Plytké pôdy (0,3 m) 4

� Tieto hodnoty sa však zdajú byť v našich podmienkach príliš vysoké a ozývajú sa hlasy žiadajúce ich zníženie.

� Reálne hodnoty erózie sa vyčísľujú pomocou modelu „USLE (Univerzálna rovnica straty pôdy)“ alebo sa zisťujú priamym meraním odnosu zeminy.

Plytké pôdy (0,3 m) 4

Stredne hlboké pôdy (0,3-0,6 m) 10

Hlboké pôdy (0,6-0,9 m) 30

Veľmi hlboké pôdy (nad 0,9 m) 40

Pre povodie každého sledovaného vodného zdroja je potrebné brať do úvahy:

� mechanizmus transportu, tzn. stanovenie množstva splavenín, ktoré sa zo záujmového územia, t.j. povodia, dostávajú do vyšetrovaného miesta (vodná nádrž, odberný profil vo vodnom toku atď.);

� stanovenie vplyvu nerozpustených látok v tomto mieste (rýchlosť zanášania retenčného priestoru vzhľadom k jeho životnosti a funkcii, koncentrácia rozpustených látok vzhľadom k povoleným hodnotám, vytváraniu vrstvy sedimentu v nádrží vzhľadom k možnosti uvoľňovania chemických látok a pod.);

� stanovenie vplyvu chemických látok transportovaných do vyšetrovaného miesta v odtoku alebo vo väzbe na splaveniny (možnosť vzniku eutrofizačných procesov, prekročenie povolených hodnôt koncentrácie látok vo vode – N, P atď.).

Vodná erózia Vodná erózia

uvo ľňovanie transport ukladanie

uvoľnená častica

3 fázový proces 3 fázový proces

Mechanizmus vodnej erózie

uvo ľňovanie transport ukladanie

Mechanizmus vodnej erózie sa riadi pôsobením a vzájomnou interakciou Mechanizmus vodnej erózie sa riadi pôsobením a vzájomnou interakciou eróznych faktorov, ktoré proces erózie vyvolávajú a ovplyvňujú.eróznych faktorov, ktoré proces erózie vyvolávajú a ovplyvňujú.

1. klimatický a hydrologický faktor – výskyt, intenzita a rozdelenie zrážok, priebeh povrchového odtoku,

2. morfologický faktor – sklon, dĺžka a tvar svahov, expozícia svahov

3. geologický a pôdny faktor – geologický podklad, pôdne pomery – pôdny druh,

Faktory ovplyv ňujúce vodnú eróziu

pomery – pôdny druh, 4. faktor vegetačného krytu – druh vegetácie a priebeh jeho

vývoja5. hospodársko – technický faktor – spôsob využívania pôdy,

metódy obhospodarovania, technické zásahy v území,..6. sociálno – ekonomický faktor

1. Klimatické a hydrologické pomery sú charakterizované:� zemepisnou polohou (zemepisné pásma),� nadmorskou výškou,� teplotou ovzdušia,� atmosférickými zrážkami� výparom,� vlhkosťou,� vlhkosťou,� tlakom vzduchu,� smerom a silou vetra,� povrchovým odtokom a prítokom vody.

Zrážky

� sú charakterizované:� dobou trvania (t),� intenzitou (i),� periodicitou výskytu (p) – odpovedá dosiahnutiu alebo

prekročeniu určitej veľkosti intenzity dažďa n-krát za rok (1x za rok –p=1; 2x za rok p=2; 1x za dva roky p=0,5)

Pevné – z hľadiska erózie sú menej významné, potenciálne nebezpečný je odtok pri jarnom topení sa snehuKvapalné

p=1; 2x za rok p=2; 1x za dva roky p=0,5)

� Dažďové kvapky pôsobia na povrch pôdy kinetickou energiou.

Priemerná hodnota intenzity dažďa i sa určí podľa vzťahu:

tgαtsH

i ==

� Hs – celkový úhrn zrážok (mm)� T – doba trvania dažďa (min)� α - uhol, ktorý zviera smernica spojnice

počiatočného a konečného bodu v ombrograme s časovou osou.

Odtok z kvapalných a pevných zrážok� nastáva ak intenzita dažďa je väčšia ako vsakovacia

schopnosť pôdy� resp. v dôsledku prekročenia infiltračnej kapacity

pôdy, čo je množstvo vody, ktoré je pôda schopná za daných podmienok prijaťza daných podmienok prijať

povrchový odtok

plošný sústredný

Plošný odtok - nesústredené stekanie vody po povrchu terénu, označované stručneako ron,sústredený odtok - sústredené odtekanie vody v korytách vodných tokov.

Plošný odtok� prebiehajúci po povrchu územia v súvislej vrstve vody

s približne rovnakou hĺbkou v jednotlivých priečnych profiloch svahu.

� Hydraulické charakteristiky plošného povrchového odtoku sú dané:sú dané:� Reynoldsovým číslom – vyjadruje turbulenciu prúdenia; s rastúcou

turbulenciou prúdenia narastá erozivita povrchového odtoku,� Froudovým číslom.

υ

v.rRe=Re – Reynoldsovo číslov – rýchlosť prúdenia (m/s)r – hydraulický polomer (obvykle sa rovná hĺbke odtoku) (m)υυυυ - kinematická viskozita stekajúcej vody (υ ≅ 10-6 m2/s)

� Podľa výsledkov laboratórneho výskumu ak: � Re<500 → prevláda laminárne prúdenie; � Re>2 000 → prúdenie je výlučne turbulentné; � 500<Re<2 000 → prúdenie je prechodné pričom jeho zvýšená

turbulencia býva vyvolaná dopadom kvapiek dažďa.

g.rvFr =

Fr – Froudovo číslov – rýchlosť prúdenia (m/s)g – gravitačné zrýchlenie (m/s2)g.r g – gravitačné zrýchlenie (m/s2)r – hydraulický polomer (m)

� Podľa výsledkov laboratórneho výskumu ak: � Fr<1,0 → kľudné prúdenie (subkritické, riečny režim); � Fr>1,0 → nadkritické prúdenie s vyšším stupňom erozivity (bystrinný

režim).

bystrinný režim

riečny režim

laminárne prúdenie

turbulentné prúdenie

Považské podolie

Určovanie odtoku:

� meranie,� analógia,� empirické vzorce

oblastné –�oblastné – vyjadrujú poznatok, že v oblastiach s rovnakými hydrologickými pomermi dochádza k analogickému znižovaniu hodnôt špecifického odtoku s narastaním plochy povodia,

�objemové – umožňujú výpočet odtoku na základe odhadu objemu odtoku,

�vzorce intenzitné – vychádzajú z redukcie intenzity prívalového dažďa na maximálnu intenzitu odtoku.

Oblastný vzťah pre SR podľa Duba:

� qmax – maximálny špecifický odtok (m3.s-1.km-2),� A, n – súčinitele, vyjadrujúce vplyv konkrétnej oblasti

)∑=

++

=3

1i io(1n1)(FA

maxq

Slovenska na odtokové pomery (-)� F – plocha povodia (km2),� o i – opravný súčiniteľ.

FmaxqmaxQ .=

� odtok z celej plochy povodia (m3.s-1)

Objemový vzťah podľa Čerkašina:

� Q100 – storočný prietok vody (m3/s),

2/3úp.L

.F2/3s.v24,7.

100Qϕ=

� Q100 – storočný prietok vody (m3/s),� ϕϕϕϕ - objemový súčiniteľ odtoku (odtokový súčiniteľ),� vs – stredná rýchlosť dobiehania, závislá na sklone údolia a

percenta zalesnenia povodia (m/s),� F - plocha povodia (km2),� p – súčiniteľ vyjadrujúci vplyv tvaru povodia,� Lú – dĺžka údolnice (km)

Intenzitný vzorec:

� QN – N-ročný prietok (m3/s),� φ – súčiniteľ odtoku,� iN – intenzita dažďa počas doby trvania (m/s),� F - plocha povodia (m2),

FNiQN ..ϕ=

Súčiniteľ odtoku: 4.3.2.1 nnnn=ϕ

� n1 – súčiniteľ vyjadrujúci vplyv dĺžky údolia zasiahnutého dažďom,

� n2 – súčiniteľ vyjadrujúci vplyv zalesnenia územia,� n3 – súčiniteľ vyjadrujúci vplyv sklonu územia,� n4 – súčiniteľ vyjadrujúci vplyv priepustnosti pôdy

2. Morfológia územia

� Vodná erózia je podmienená povrchovým odtokom vody po území s určitým sklonom.

� Stekajúca voda nadobúda so zväčšovaním sa sklonu a dĺžky svahu – za predpokladu trvania dažďa – vyššiu rýchlos ť a tangenciálne napätie a tým väčší deštrukčný účinok na povrch pôdy a schopnosť transportovať účinok na povrch pôdy a schopnosť transportovať uvoľnené pôdne častice.

� sklon územia,� dĺžka svahu,� tvar svahu a členitosť reliéfu,� expozícia svahu.

Morfologické faktory:

Sklon územiaVzťah medzi zmyvom (odnosom) pôdy a sklonom územia je vyjadrený:

� G – zmyv pôdy,� I – sklon územia (%),

)( mIf=G

� I – sklon územia (%),� m – odolnosť erodovaného svahu

Podľa Wischmeiera a Smitha (USLE) je možné intenzitu erózneho procesu vyjadriť vzťahom:

++=6,613

20,043.I0,30.I0,43G f

� Preukázaný rozhodujúci vplyv sklonu svahu na vznik a priebeh eróznych procesov viedol k určeniu tzv. kritického sklonu svahu:� sklon pri ktorom sa mení plošný povrchový odtok na

sústredený, � pri ktorom prechádza plošná erózia na výmoľovú.

� Cablík a Jůva uvádzajú, že vodná erózia pri sklone:� do 2°nie je nebezpe čná,� sklon 4° čiastočná,� sklon nad 8°nebezpe čná

Priemerný sklon Ip sa vypočíta podľa vzťahu:

.100F

hl..........l2

ll

I1n2

n1

p

−+++

+

=

� Ip – priemerný sklon (%),� l1, ln – dĺžky najvyššej a najnižšej vrstevnice (m),� h – výškový rozdiel medzi vrstevnicami (m),� F – plocha územia (m2).

Dĺžka svahov� Faktor dĺžky svahov má rôznu hodnotu v závislosti od

výskytu dažďov a odtoku vôd.� Podľa Wischmeiera a Smitha:

=

p

22,13lfG

� l – dĺžka svahu meraná od jeho začiatku (m),� p - súčiniteľ závislý od sklonu svahu:

� 0,5 ak sklon svahu je ≥ 5%,� 0,4 ak sklon svahu je < 5% a > 3%� 0,3 ak sklon svahu je ≤ 3% a ≥ 1%� 0,2 ak sklon svahu je < 1%.

=22,13

fG

Kritická d ĺžka svahu � určuje hranicu medzi prípustnou, neškodnou

formou erózie a medzi škodlivou formou erózie; � je vzdialenosť od začiatku svahu, pri ktorej sa

plošný povrchový odtok mení na odtok sústredený a plošná erózia sa mení na eróziu ryhovú;

� v praxi táto hodnota predstavuje vzdialenosť na svahu, po dosiahnutí ktorej treba navrhnúť protierózne opatrenie

Dĺžka svahu: � neprerušená dráha povrchového odtoku vody,� meriame ju vždy ako pôdorysný priemet (preto je

potrebné vždy uvádzať sklon svahu).

Určenie kritickej dĺžky svahu (L)

Vplyv tvaru svahu a členitosti reliéfuA) vypuklý svah:� v hornej časti 1 pomerne malý sklon a malá vzdialenosť od rozvodia,� sklon ani dĺžka svahu neposkytujú možnosť plného sa rozvinutia

erózie,� najväčšia intenzita erózie v dolnej časti svahu.B) vydutý svah:� 1β - plné rozvinutie eróznych procesov,� 1β - plné rozvinutie eróznych procesov,� 3 – ukladanie materiálu.C) priamy svah:� v celom priebehu konštantný sklon,� maximálna intenzita eróznych procesov v mieste, kde tangenciálne

napätie dosiahne najvyššie hodnoty. D) vypuklo – vydutý svah: � maximálna intenzita eróznych procesov v časti 2E) stupňovitý svah:� neustále sa mení intenzita eróznych procesov

A)vypuklý svahB)vydutý svahC)priamy svahD)vypuklo – vydutý svahE) stupňovitý svah

Expozícia svahov

� Je daná umiestnením svahov vzhľadom ku svetovým stranám.

� Väčšia erózia pri topení sa snehu na � Väčšia erózia pri topení sa snehu na južných a západných svahoch.

� Na južných svahoch sa viac prejavuje erózia aj od prívalových dažďov.

3. Geologický a pôdny faktor

Priamy vplyv geologického podkladu:� sa prejavuje najmä v miestach, v ktorých ľahko zvetrajúca

podložná hornina vystupuje k povrchu územia a je obnažená rôznymi formami výmoľovej vodnej erózie alebo veternou eróziou.

Nepriamy vplyv geologického podkladu:Nepriamy vplyv geologického podkladu:� sa prejavuje vo vlastnostiach pôdotvorného substrátu,

ktorý podmieňuje významné vlastnosti pôd, najmä štruktúru a obsah minerálnych a chemických látok, ktoré spolu s organickými substanciami usmerňujú pôdotvorné procesy.

Pôdne pomery určujú:� odolnosť povrchu pôdy voči deštruktívnemu pôsobeniu

eróznych činiteľov (erodovateľnosť)� infiltráciu vody do pôdy → charakteristiky povrchového

odtokuZ hľadiska erózie:� textúra pôdy: � textúra pôdy:

� piesočnaté pôdy – najmenej náchylné k erózii (veľká priepustnosť)� ílovité pôdy� hlinité pôdy� spraše

� štruktúra pôdy� hrudkovitá → infiltrácia 85 %� zrnitá → infiltrácia 30%

hrudkovitá zrnitá

4. Faktor vegeta čného krytu

� Ochrana pôdneho krytu pred priamym dopadom dažďových kvapiek – menšie uvoľnenie častíc

� Zvýšenie infiltrácie (podpora vsaku do pôdy) – zvýšenie drsnosti

� Spomalenie povrchového odtoku – zvýšenie drsnosti� Zlepšenie vlastností pôdy� Zlepšenie vlastností pôdy� Mechanické spevnenie pôdy koreňovým systémom –

zvýšenie drsnosti, zníženie transportu� Zatieňovací účinok – vegetácia zmenšuje výpar vody z

pôdy a uchováva jej priaznivý vlhkostný stav → vplyv na stabilitu pôdnych agragátov

Protierózne pôsobenie vegetácie

� Les – vysoký stupeň protieróznej ochrany� Trvalé TP� Dočasné TP� Úzkoriadkové plodiny (obiloviny)� Širokoriadkové plodiny (kukurica)

Plodina Dní po výseve

Jačmeň jarný 46

Zemiaky 59

Kukurica 68

Cukrová repa 75

Pôdoochranný vplyv začína pôsobiť až od 50 % pokryvu

5. Hospodársko -technický faktor

� Spôsob využívania a obhospodarovania pôdy� Rozrušenie pôvodného porastu – odlesňovanie,

odtrávňovanie� Voľba a polohové rozmiestnenie kultúr� Zaradenie kultúr do vhodného osevného postupu

Vplyv agrotechniky� Vplyv agrotechniky� Technické protierózne opatrenia (odvodňovacie priekopy,

terasy)� Melioračné opatrenia � Komunikácie

6. Sociálno -ekonomický faktor

� Spôsob využívania prírodných zdrojov je určený stupňom rozvoja a usporiadania spoločnosti.

� Najefektívnejšie využitie vyžaduje, aby sa všetky zásahy do prírody robili v súlade s potrebou spoločnosti a so znalosťami prírodných zákonov.

Metódy na určovanie intenzity vodnej erózie

Intenzita erózie sa vyjadruje ako strata Intenzita erózie sa vyjadruje ako strata –– odnos pôdy zodnos pôdy z určitej určitej plochy za určité časové obdobie. plochy za určité časové obdobie.

� priame - intenzitu vodnej erózie zisťujú priamo na stanovišti (napr. deluometrické, nivelačné metódy a pod.)

� nepriame - intenzitu vodnej erózie určujú na základe vyhodnotenia podkladov z terénu (morfometrické, družicové a letecké snímky pri metóde diaľkového prieskumu Zeme)� plnia úlohu vstupných údajov pre modelovanie eróznych procesov� sú priamym výstupom pre stanovenie intenzity vodnej erózie� nevýhodou je obtiažnosť kvantifikácie získaných výsledkov� ku kvantifikácii je už nutné použiť matematické vzťahy (napr. podľa

USLE).

Priame metódy

� Deluometrické� používajú sa na zisťovanie objemu povrchového odtoku a ním

odnášaných pôdnych častíc (splavenín) z plochy o známej veľkosti,

� povrchový odtok sa zachytáva na spodnej strane meranej plochy do kolektorov, ktoré sústreďujú povrchový odtok do merných nádob,nádob,

� okrem objemu splavenín je možné zisťovať aj ich kvalitatívne vlastnosti a množstvo chemických látok odnášaných z meranej plochy,

� náhodnosť výskytu prirodzených prívalových zrážok sa nahrádza používaním simulátorov dažďa, ktoré umožňujú simulovať rôzne intenzity dažďa a ich zmeny v čase.

Nepriame metódy

� Morfometrické metódy � skúmajú vlastnosti reliéfu ako významného činiteľa

podmieňujúceho aktivitu exogénnych eróznych činiteľov, � sú dobrým podkladom predovšetkým pre stanovenie

eróznej náchylnosti územia. eróznej náchylnosti územia. � Pedologické metódy

� skúmajú erodovateľnosť t.j. náchylnosť alebo odolnosť pôdy voči erózii,

� patrí tu metóda indikácie erózno-akumulačných procesov pomocou merania aktivity izotopu cezia 137, ako značkového prvku v profile pôdy.

� Metódy diaľkového prieskumu Zeme� vývoj výpočtovej techniky umožnil rozvoj digitálneho

spracovania družicových a leteckých snímok a ich ďalšie analýzy prostredníctvom GIS pre potreby erodologickéhovýskumu,

� využíva sa pre celkové orientačné posúdenie intenzity erózie � využíva sa pre celkové orientačné posúdenie intenzity erózie na veľkých územiach (povodiach veľkých riek, regiónov),

� dáva okamžitý prehľad o plošnom rozsahu a intenzite erózie na záujmovom území a umožňuje zefektívniť pozemný prieskum, ktorý potom erózny proces kvantifikuje,

� údaje z DPZ sú často vstupnými údajmi do eróznych modelov.

Používané modely predikcie a hodnotenia vodnej erózie

intenzita erózie

Modely vodnej erózie pôdy

Slúžia k:� k odhadu množstva pôdy splavovanej z polí � k predpovedi zanášania riečnych korýt a následne nádrží

Empirické modely Simulačné modely

Empirické Model x (rovnica) bola zostavená na základe empirických skúseností – meraní – štatistický súbor dát.

Výhody:

• dostupné vstupné dáta

• jednoduchý algoritmus

Nevýhody:

• jednoduchý popis

• platnosť len v rozmedzí testovania

Simula čné Model x (metóda) bola zostavená na základe fyzikálneho popisu javu (uvoľňovanie x transport x ukladanie pôdnych častíc a chem. látok)

Výhody:

• väčšinou presnejšie

• možnosť skúmania javov i v dlhodobom merítku

Nevýhody:

• zložitejšie vyjadrenie

• náročnejšie na techniku a dáta

Štruktúra simulačných modelov

Odhad zanášania nádrží sedimentami pomocou empirických metód je možný:

1. stanovením pomeru odnosu

2. stanovením množstva usadených splavenín

Empirické modely

2. stanovením množstva usadených splavenín

3. stanovením celkovej ročnej erózie zo všetkých zdrojov vpovodí, ktorú tvorí erózia z poľnohospodárskej pôdy, určenánapr. podľa Univerzálnej rovnice straty pôdy (tzv. USLE).

USLE

� najpoužívanejšia empirická metóda hodnotenia eróznych procesov � autori: Wischmeier & Smith,� bola odvodená v USA v r. 1965 na mnohých experimentálnych plochách,� na mnohých miestach boli zriadené tzv. jednotkové pozemky – jednotné

parametre:� dĺžka: 22,13 m,� sklon 9%,� trvalý úhor,� obhospodarovaný v smere sklonu svahu,

� na pozemkoch bola pozorovaná erózia a meraný zmyv (odnos) pôdy –regresnou analýzou bola odvodená závislosť na 6 faktoroch,

� jednoduchá,� zabehnutá (jediná doporučovaná metóda u nás),� existujú doporučené katalógy dát.

Je určená predovšetkým pre:� stanovenie odnosu priemerného ročného množstva

pôdnych častíc z pozemkov,� výber vhodných pôdoochranných opatrení na sledovanom

pozemku. Pre tento účel je USLE používaná v spojitosti s hodnotou tzv. prípustnej straty pôdy,

� určenie maximálnej dĺžky svahu (tzv. prípustnej dĺžky) pre � určenie maximálnej dĺžky svahu (tzv. prípustnej dĺžky) pre daný systém hospodárenia na pozemku.

� USLE je možné tiež použiť pre odhad straty pôdy v povodí. Pre tento účel musia však byť stanovené charakteristické hodnoty faktorov rovnice, a to ako vážené priemery pre povodie alebo ako hodnoty pre jednotlivé homogénne časti povodia.

G = R.K.L.S.C.P [t/ha/rok]

G - priemerná ročná strata pôdy (t.ha-1),

R- faktor eróznej činnosti prívalového dažďa a odtoku (MJ. ha-1.cm.hod-1),

K- faktor náchylnosti pôdy na eróziu (erodovateľnosti pôdy) K- faktor náchylnosti pôdy na eróziu (erodovateľnosti pôdy)

(t.ha.hod.ha-1.MJ-1.mm-1),

L- faktor dĺžky svahu (-),

S - faktor sklonu svahu (-),

C - faktor ochranného vplyvu vegetácie (-),

P- faktor účinnosti protieróznych opatrení (vplyvu technických opatrení) (-).

Faktor eróznej činnosti prívalového dažďa - R faktor

iE

R30100

⋅=

Erózna činnosť dažďa:� je určená kvalitatívnymi charakteristikami dažďa (kinetická

energia a intenzita)

R je faktor eróznej činnosti dažďa (MJ. ha-1.cm.hod-1),

( ) ss HiE ⋅+= log87206

R je faktor eróznej činnosti dažďa (MJ. ha .cm.hod ),E je celková kinetická energia dažďa (J.m-2),i30 je maximálna 30-minútová intenzita tohto dažďa (cm.hod-1).

� Celková kinetická energia sa potom určuje zo vzťahu:

is je priemerná intenzita prívalového dažďa (cm.hod-1)Hs je úhrn prívalového dažďa (cm).

Dôležité je:� percentuálne rozdelenie R faktora v priebehu roka

(pravdepodobnosť výskytu zrážky v dobe, kedy je ochranný účinok kultúr malý):

mesiac IV V VI VII VIII IX X IV-X

� Priemerná ročná hodnota faktora R je v našich podmienkach vlastne hodnotou faktora R za vegetačné obdobie, keďže prívalové dažde, vyvolávajúce na poli zmyv pôdy sa vyskytujú iba od konca apríla do začiatku októbra.

[%] 0,5 7,0 26,8 32,2 31,1 2,0 0,4 100

Hodnota faktora R:� Pre pomery SR a ČR sa zisťovaním tejto hodnoty zaoberalo

viac autorov napr. Pasák, Pretl, Alena, Malíšek. � Hodnoty odvodené jednotlivými autormi sa však nie vždy

zhodujú.� Pre pomery Slovenska sa vo výpočtoch odporúča používať

priemerné hodnoty faktora R odvodené Malíškom, ktoré sú v podobe izolínií uvedené na obrázku. v podobe izolínií uvedené na obrázku.

Faktor erodovateľnosti pôdy - K faktor � vyjadruje náchylnosť pôdy k erózii (tzn. schopnosť pôdy odolávať

pôsobeniu eróznych činiteľov - zrážok, povrchového odtoku) a zahŕňa vplyv vlastností pôdy a pôdneho profilu na stratu pôdy,

� určuje sa z výsledkov texturálnej a štrukturálnej analýzy porušených pôdnych vzoriek a ďalších hydrofyzikálnychcharakteristík (získanie hodnoty faktora K),

� stanovenie pomocou rovnice:stanovenie pomocou rovnice:

100.K = 2,1.M1,14.10-4.(12-a) + 3,25.(b-2) + 2,5.(c-3)M – (% prachu + práškového piesku) . (100 - % ílu); % prachu + % práškového

piesku = častice 0,002 – 0,1 mm a % ílu = častice < 0,002 mm,a - % organickej hmoty,b – trieda štruktúry ornice,c – trieda priepustnosti pôdneho profilu.

� stanovenie pomocou nomogramu,� stanovenie z bonitovaných pôdno-ekologických jednotiek BPEJ –

orientačne.

Nomogram pre stanovenie hodnoty faktora erodovateľnosti pôdy K

� Každá parcela je charakterizovaná parametrami pôdno-ekologických vlastností vyjadrenými tzv. „bonitovanými pôdno-ekologickými jednotkami“ (BPEJ).

� Každá BPEJ predstavuje skutočnú časť pôdneho krytu, ktorá má rovnaké klimatické a pôdne vlastnosti a rovnaký sklon svahov.

� štruktúra kódu BPEJ:

� BPEJ 03 59 3 0 103 -kód klimatického regiónu – teplý, veľmi suchý, nížinný, kontinentálny región59 -kód hlavnej pôdnej jednotky – regozeme arenické (piesočnaté) na viatychpieskoch a rozplavených viatych pieskoch, ľahké3 -kód svahovitosti a expozície – strený svah (7°-12°), severná exp ozícia0 -kód skeletovitosti a hĺbky pôdy – pôda bez skeletu (obsah skeletu do hĺbky 0,6m je pod 10%), hlboká pôda (60 cm a viac)1 -kód zrnitosti pôdy – pôda ľahká -piesočnatá, obsah frakcie <0,01mm pre piesočnaté pôdy je 0 – 10%

Faktor dĺžky svahu - L faktor

� vyjadruje vplyv neprerušenej dĺžky svahu na stratu pôdy,� erózia sa zvyšuje so zvyšujúcou sa dĺžkou svahu, ktorá je

definovaná ako horizontálna vzdialenosť od miesta vzniku povrchového odtoku k bodu, kde sa buď: � sklon svahu zníži natoľko, že začne ukladanie erodovaného

materiálu, � alebo sa odtok sústredí do odtokovej dráhy.

L je faktor dĺžky svahu, ld - neprerušená dĺžka svahu (m), ! pozor - nemusí byť rovná rozmeru pozemkuv smeru spádnice; v prípade, že riešený pozemok nie je od vyššie ležiacichplôch oddelený zariadením zachytávajúcim povrchový odtok, je nutné dovýpočtu zahrnúť i tieto plochy,p – exponent, zahrňujúci vplyv sklonu svahu.

p

dlL

=13,22

Sklon

[%]10 5 – 9,9 3,1 – 4,9 1 – 3 < 1

p 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2

Faktor sklonu svahu - S faktor

� Stanovenie hodnoty faktora S sa pre priamy svah vykonáva pomocou vzťahu:

s - priemerný sklon svahu (%).

613,6

s.043,0s.30,043,0S

2++=

Faktor ochranného vplyvu vegetácie - C faktor � predstavuje vplyv plodín a spôsobu ich pestovania na veľkosť

erózie (druh a stav vegetačného krytu a spôsob pestovania významným spôsobom ovplyvňujú vznik a priebeh povrchového odtoku a erózie v dobe najčastejšieho výskytu prívalového dažďa),

� každá plodina má rôzny ochranný účinok (podľa listovej plochy na 1m2),

� ochranný vplyv vegetácie je priamo úmerný pokrytiu porastom v � ochranný vplyv vegetácie je priamo úmerný pokrytiu porastom v dobe výskytu eróznych zrážok – t.j. v našich podmienkach od apríla do októbra, najčastejšie v júni, júli a auguste,

� patrí medzi tie faktory, ktorých hodnoty sa určujú najťažšie, lebo ich ovplyvňujú viaceré spolupôsobiace činitele (predplodina, použitá agrotechnika, rozdelenie pôsobenia R faktora počas roka, vývinové štádium vegetácie, atď.),

� existujú priemerné ročné hodnoty C faktora pre jednotlivé plodiny –nemá však zmysel počítať eróziu s uvažovaním jednej plodiny na pozemku.

Názov plodiny C-faktor

Chmeľnice 0,73Sady a vinice – bez

terasovania0,62

Zemiaky 0,60

Zemiaky skoré 0,51

Kukurica na zrno 0,58

Priemerné ročné hodnoty faktora C podľa agrotechniky a rastovej fázy

Kukurica na zrno 0,58

Kukurica na siláž 0,49

Cukrová repa 0,53

Obilniny – jarné 0,31

Oziminy 0,18

Sady, vinice – terasované 0,12

Ďateloviny 0,015

Lucerna 0,002

Lúky, viacročné trávy 0,005

� C faktor možno určiť aj presnejšie v závislosti na vývojovom štádiu plodiny – 5 fenologických fáz podľa Wischmeiera a Smitha:1. obdobie podmietky a hrubej brázdy;2. obdobie od prípravy pozemku na siatie (predsejbová príprava pôdy) do 1

mesiaca po zasiatí;3. obdobie trvá 1 mesiac od konca 2. obdobia; pri oziminách trvá toto

obdobie do 30. apríla; 4. obdobie od konca 3. obdobia do zberu úrody (rast a dozrievanie úrody),5. zvyšky plodín alebo strniska, od zberu až po dátum nasledujúceho

agrotechnického zásahu (sejba do strniska, podmietka, orba, atď.).

� Záleží na výskyte zrážok v jednotlivých fenologických fázach

PlodinyZaradeniev osevnom

postupe

Použitá agrotechnika

Hodnoty faktora C i pre i-té obdobie

1 2 3 4 5a 5b

Obilniny

v 1. roku po ďateľovinách

OP 0,50 0,55 0,30 0,05 0,20 0,04

St 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02 0,02

po obilnináchOP 0,65 0,70 0,45 0,08 0,25 0,04

St 0,25 0,25 0,20 0,08 0,25 0,04

po okopaninách a po kukurici

OP 0,70 0,75 0,50 0,08 0,25 0,04

St 0,70 0,70 0,45 0,08 0,25 0,04

Hodnoty faktora vegetačného krytu a agrotechniky podľa fenofáz

a po kukurici St 0,70 0,70 0,45 0,08 0,25 0,04

Kukurica

slama predplodiny zvezená

OP 0,70 0,90 0,70 0,35 0,70 0,40

St O 0,25 0,25 0,25 0,25 0,60 0,30

St K 0,70 0,70 0,55 0,25 0,60 0,30

slama predplodiny ponechaná na poli

OP 0,60 0,75 0,55 0,25 0,60 0,30

St O 0,04 0,04 0,04 0,05 0,25 0,15

St K 0,30 0,25 0,20 0,20 0,40 0,30

Zemiaky, cukrová repav priamych riadkoch

0,65 0,80 0,65 0,30 0,70 -

Lucerna 0,02

Ďatelina červená dvojkosná 0,015

Viacro čné trávy, lúky 0,005

Poznámka: 5a - slama zo strniska pozberaná, 5b - slama ponechaná na strnisku, OP – siatie do zoranej pôdy, St – siatie do strniska, O – po obilninách, K – po kukurici

Faktor účinnosti protieróznych opatrení - P faktor

� vyjadruje pomer odnosu zo skutočného pozemku s aplikáciou určitého spôsobu ochranných opatrení technického alebo agrotechnického rázu v porovnaní s rovnakým pozemkom, udržovaným bežnou agrotechnikou bez využitia akýchkoľvek ochranných opatrení,

� vzhľadom k tomu, že využívanie špeciálnych ochranných agrotechnických postupov a špeciálnej mechanizácie je doposiaľ u nás pomerne málo rozšírené a plošne je veľmi zriedkavé, je bežnou praxou tento faktor zanedbávať t. j. uvažovať s hodnotou P = 1.

Protierózne opatrenie

Sklon svahu [%]

2-7 7-12 12-18 18-24

Priame riadkyv ľubovoľnom smere

1,0 1,0 1,0 1,0

Vrstevnicové obrábanie

pri šírke pásového pozemku

0,6 0,7 0,9 1,0

Pásové striedanie

Hodnoty faktora protieróznych opatrení P pre jednotlivé kategórie sklonov

Pásové striedanie plodín

pri max. šírke a počte pásov

40 m 6 pásov 30 m 4 pásy 20 m 4 pásy 20 m 2 pásy

-striedanie okopanín a viacročných krmovín

0,30 0,35 0,40 0,45

-striedanie okopanín a ozimné obilniny

0,50 0,60 0,75 0,90

Hrádzkovanie 0,25 0,30 0,40 0,45

Terasovanie - - 0,05-0,15 0,05-0,2

skutočný priebeh

Použitie USLE: � nemožno použiť pre stanovenie straty pôdy z jednej

hydrologickej udalosti – jedná sa o dlhodobé priemery;

� odtokové profily nesmú byť umiestňované do údolnice;

� USLE udáva množstvo uvoľnených častíc;

� výstup z USLE ≠ množstvo splavenín;

� pre stanovenie množstva splavenín je potrebné prenásobiť stratu pôdy pomerom odnosu sedimentov – SDR, ktorý uvažuje s retenciou povodia, drsnosťou, atď.

Petrovice

Jižní Město

N

EW

S

Jižní Město

Petrovice

Průhonice

-740000 -738000 -736000 -734000 -732000 -730000 -728000 -726000

-105

200

0 -10520

00-1

0500

00 -10

50000

-104

800

0 -10480

00

Mapa erozní ohroženosti orné půdy v povodí

Mapa eróznej ohrozenosti ornej pôdy v povodí

USLE + GIS

D1

Bot

ič

Předboř

Dobřejovice

Jesenice

Průhonice

1 0 1 2 3 4 5 Kilometers

Průhonice

Jesenice

Dobřejovice

Předboř

0.00

-740000 -738000 -736000 -734000 -732000 -730000 -728000 -726000-106

400

0 -10640

00-1

0620

00 -10

62000

-106

000

0 -10600

00-1

0580

00 -10

58000

-105

600

0 -10560

00-1

0540

00 -10

54000

Model rozloženia sedimentov v nádrži = USLE x pomer odnosu x záchytný účinok nádrže

Model rozložení sedimentu v nádržiLegenda

0.000.12

0.370.25

0.750.87

0.620.50

1.50

1.251.37

1.121.00

Celkové množství sedimentu v nádrži činí 156 808 m3. Při uvažované objemové hmotnosti sedimentu 1,2 t/m3 odpovídá cca 190 000 tunám.

Množství sedimentu v nádrži bylo zmapováno 205 -ti hodnatami.Model sedimentu je vztažen k době před zahájením prací na stavbě

přeronové hrázky.

Legenda znázorňuje mocnost sedimentu

v nádrži v [m].

1.501.62

1.871.75

2.00

0 100 200 300

meters

a) pod ľa priestorového členenia riešenej oblasti:

Celistvé neuvažujú s priestorovou variabilitou charakteristík územia (povodie ako

Simulačné modely

� poskytujú efektívne riešenie odtoku, erózie a transportu látoks možnosťou zahrnutia a testovania veľkého množstva rôznych spôsobov hospodárenia a ochrany, skúmania a hodnotenia vzájomných vzťahov medzi procesmi.

Celistvé neuvažujú s priestorovou variabilitou charakteristík územia (povodie ako 1 homogénna plocha)

Výhody:• zjednodušenie riešenej oblasti• jednoduchší výpočet

Nevýhody:• výrazné zjednodušenie• nemožnosť zahrnutia priestorovej variability• obmedzená platnosť

Geometricky delené uvažujú s priestorovou variabilitou charakteristík územia (povodie ako heterogénne prostredie rozčlenené na malé elementy)

Výhody:• zahrňuje priestorovú variabilitu• podrobnejší popis územia

Nevýhody:• zložitejší popis• náročnejšie na techniku a dáta• náročnejšie na techniku a dáta

Kontinuálne Simulované obdobie je dlhšie (vegetačné obdobie, rok)

• nehodia sa pre simuláciu prívalových zrážok, vhodné pre bilancie

b) pod ľa časového h ľadiska

Epizódne Modelovanie 1 zrážkovej udalosti

• zahŕňajú len okamžité procesy, vhodné pre posúdenie prívalových zrážok

Najznámejšie simulačné modely eróznych a transportných procesov

CREAMS: Chemicals, Runoff, and Erosion from Agricultural Management Systems

(Knisel,1980),

ANSWERS: Areal Non-point Source Watershed Environmental Response Simulation

(Beasley, 1980),

AGNPS: AGricultural Non-Point Source Pollution Model (Young a kol., 1989),AGNPS: AGricultural Non-Point Source Pollution Model (Young a kol., 1989),

EPIC: Erosion Productivity-Impact Calculator (Williams, Jones, Dyke, 1984),

SWRRB: Simulator for Water Resources in Rural Basins (Williams, Nicks, 1985;

Arnold a kol., 1990),

SWAT: Soil and Water Assessment Tool (Arnold a kol., 1993),

SHE: Systeéme Hydrologique Européen (Abbott a kol., 1986).

CREAMS

3 submodely:

� prvý komplexný model riešenia hydrologických a eróznych procesov a transportu vybraných chemických látok

� určený pre odhad a ochranu kvality vody pri rôznych spôsoboch hospodárenia

� hydrologický

rozpustený a adsorbovaný

CREAMS východiskový bod mnohých ďalších modelov

� hydrologický� erózno-sedimentačný� chemický � dusík

� fosfor� pesticídy

( ) ( )

+Θ= Pi Q

Q.P.C.K.,sin.EI.,D 0140574 30

metóda čísel odtokových kriviek (CN) HYDROLÓGIA

ERÓZIA

( )( )SP

SPQ

.8,0

.2,0 2

+−=

25425400 −

=CN

S

Q – odtoková výška (mm),P – zrážkový úhrn (mm),S – potenciálna maximálna retencia (mm),CN – číslo odtokovej krivky

( ) ( )

+Θ=W

i Q.P.C.K.,sin.EI.,D 0140574 30

Di – množstvo pôdnych častíc uvoľnených povrchovým odtokom (kg . m-2 . s-1)EI30 – parameter vyjadrujúci spoločný vplyv Ek dažďa a jeho najväčšej

30 – minútovej intenzity (MJ . ha-1. cm . h-1)Θ – uhol sklonu svahu (°)K – súčiniteľ erodovateľnosti pôdy (t . ha-1. rok-1)C – súčiniteľ vyjadrujúci vplyv osevného postupu a agrotechnikyP – súčiniteľ vyjadrujúci vplyv protieróznych opatreníQp – maximálny odtok (m3 . s -1)QW – objem odtoku (m3 . m-2)

ERÓZIA

1. transport rozpustených nutrientov → koeficient extrakcie (vylúh.)

.QEXKNO.C RONO 3priem3 =

RONO3 - množstvo rozpusteného dusíka uvoľneného počas odtoku (kg),Cpriem - priemerná koncentrácia NO3

- v pôdnom roztoku počas infiltrácie (kg.m-3),EXKNO3 - koeficient extrakcie pre NO3

-,

CHEMICKÁ ČASŤ

2. transport adsorbovaných nutrientov → pomer obohatenia

ERSOILN.SED. SEDN =SEDN - dusík transportovaný so sedimentom (kg.ha-1),SOILN - obsah dusíka v pôde (kg N . kg pôdy-1),SED - množstvo sedimentov (kg.ha-1), ER- pomer obohatenia t.j pomer koncentrácie dusíka v erodovaných

sedimentoch ku koncentrácii dusíka v poľnoh. pôde

Q - odtok (m3)

0,2ln(SED)2ln(ER) −=

Opatrenia proti vodnej erózii (protierózne opatrenia)

� slúžia k obmedzeniu erózie na jej prípustnú mieru,� navrhujú sa podľa výsledkov analýzy eróznej ohrozenosti územia,� chránia poľnohospodárske územia, vodné zdroje, intravilán,

komunikácie, atď. proti účinkom erózie → základný predpoklad pre ekologickú stabilizáciu krajiny.pre ekologickú stabilizáciu krajiny.

Účelom PEO je:� chrániť pôdu pred deštruktívnymi účinkami dopadajúcich

dažďových kvapiek a zlepšovať súdržnosť pôdy,� podporovať vsak vody do pôdy, � obmedzovať unášaciu silu po povrchu stekajúcej vody,� neškodne odvádzať sústredený povrchový odtok,� zachytávať zmytú zeminu.

Delenie opatrení proti vodnej erózii

� územno -organiza čné (delimitácia kultúr, zatrávnenie resp. zalesnenie plôch, protierózne rozmiestňovanie plodín -návrh osevných postupov a pásové striedanie plodín a pod.)

� agrotechnické a vegeta čné (obrábanie pôdy, úprava štruktúry a spracovanie pôdy a pod.)

� stavebno -technické (protierózne priekopy a nádrže, zemné terasové stupne a pod.)

PROTIERÓZNE OPATRENIA ÚZEMNO-ORGANIZAČNÉ

1. delimitácia kultúr, 2. ochranné zatrávňovanie, 3. ochranné zalesňovanie, 3. ochranné zalesňovanie, 4. protierózne rozmiestnenie plodín, 5. veľkosť a tvar poľnohospodárskych

pozemkov.

1. Delimitácia kultúr� znamená ich umiestnenie v rámci pôdneho fondu

z hľadiska terénnych, pôdnych a klimatických podmienok so zreteľom k jeho účelnému využitiu pre poľnohospodársku a lesnú výrobu.

� orientačné kritérium – sklonitosť územia:� zalesnené → svahy s I > 36-47 %� zatrávnené (TTP)

→ plochy s I > 25 %→ dráhy sústredeného povrchového odtoku→ pozemky, ktoré nemožno užívať ako ornú pôdu pre vysokú HPV, terénne prekážky,...

Polohové umiestnenie kultúr

� má vplyv na vznik a priebeh povrchového odtoku a na protieróznu odolnosť pôdy.

� Kultúry poskytujú rozličné podmienky pre:� vsakovanie zrážkovej vody do pôdy a tým pre priebeh � vsakovanie zrážkovej vody do pôdy a tým pre priebeh

povrchového odtoku, � spevňujú pôdu svojimi koreňmi,� obohacujú pôdu o organické zbytky a tým zlepšujú jej

fyzikálne, chemické a biologické vlastnosti,� zatieňujú pôdu a zabraňujú neužitočnému výparu.

Správne polohové umiestnenie kultúr so zreteľom na reliéf terénu

Rozvodie:� zaberá najvyššie polohy,

vyznačuje sa hrubozrnejšími priepustnými pôdami, dobre vsakujúcimi zrážkovú vodu do hlbších vrstiev;hlbších vrstiev;

� je vhodným stanovišťom pre kultúry, ktoré majú hlboko korene – lesy, sady;

� zalesnené rozvodie, bohaté na zrážky, je hlavným zdrojom podpovrchovej vody na svahu a v údoliach.

Svahy:

� Priepustnosť pôdy sa obvykle smerom do údolia znižuje a pri väčšej zbernej ploche nastáva povrchový odtok, ktorý spôsobuje vznik eróznych procesov

� O intenzite erózie rozhoduje predovšetkým sklon územia, preto sa mu musí prispôsobiť výber kultúr. Ak:

I > 36 % → zalesnenéI > 31 % → zatrávnenéI < 31 % → orná pôda s PEO

Údolné polohy:� sú charakterizované

ťažšími, menej priepustnými pôdami,

� vlahou sú zásobované � vlahou sú zásobované prítokom povrchovej aj podpovrchovej vody,

� sú vhodné pre krmoviny, zeleninu a iné plodiny náročné na vlahu.

2. Ochranné zatráv ňovanie

� hlavne pôdy, ktoré nie je ekonomické obhospodarovať a nie je účelne zalesniť, majú byť trvale zatrávnené . majú byť trvale zatrávnené .

� Trvalo sa zatrávňujú aj nepravidelné územné útvary na poliach ohrozených eróziou, pohyblivé piesčité pôdy, neplodné pôdy, atď.

3. Ochranné zales ňovanie

� ochranné lesy by mali zaujímať čo najvyššie polohy - na rozvodiach, v horných častiach svahu - čo napomáha k zásobeniu svahov, údolí a údolných tokov k zásobeniu svahov, údolí a údolných tokov vodou.

� Odporúča sa zalesňovať rozvodie a obnažené úbočia svahov so sklonom väčším ako 36%, ktoré sa nedajú poľnohospodársky využívať.

4. Protierózne rozmiest ňovanie plodín� využitie prirodzenej ochrany plodín proti

erózii pri tradičnom spôsobe pestovania vybraných plodín na svahovitých vybraných plodín na svahovitých pozemkoch;

� významným protieróznym opatrením sú : � osevné postupy,� pásové striedanie kultúr .

Osevné postupy:� rozmiestnenie poľnohospodárskych kultúr do

honov tak, aby sa pravidelne za určitý počet rokov vystriedali.

� Obilniny, okopaniny, krmoviny sa striedajú tak, � Obilniny, okopaniny, krmoviny sa striedajú tak, aby sa zachovala úrodnosť pôdy aj vysoké výnosy.

� Vhodná základná štruktúra osevného postupu v našich podmienkach je zastúpenie 45-50% obilnín, 25-30% okopanín, 25-30% krmovín a strukovín.

Pásové striedanie plodín:� využíva ochranný účinok vegetácie pred eróziou a ich

priaznivý vplyv na vsakovanie vody do pôdy; � spočíva v striedaní pásov s plodinami nedostatočne

chrániacimi pôdu pred eróziou – chránených pásov (okopaniny, obilniny) s ochrannými pásmi (trávnatými porastmi), chrániacimi nižší plodinový pás.porastmi), chrániacimi nižší plodinový pás.

� Pásy jednotlivých plodín sa prevádzajú vo forme vrstevnicových pásov, alebo pásov s miernym odklonom od vrstevníc (plodiny sú usporiadané v pruhoch pozdĺž vrstevníc);

� vrstevnicové pásy môžu byť usporiadané i tak, že medzi rovnako široké pásy plodín v pravidelnom osevnom postupe sú umiestňované spravidla nerovnako široké pásy trávnych porastov.

pásové striedanie plodín

protierózne rozmiestnenie plodín

5. Veľkos ť a tvar poľnohospodárskych pozemkov� Riadi sa požiadavkou na uplatnenie veľkovýrobných technológii

a mechanizácie.� Najlepšie vyhovujú súvislé pravidelné územné celky

s rovnakými pomermi sklonu a rovnakými pôdnymi podmienkami.

� Najvhodnejší tvar pozemku je obdĺžnik alebo rovnobežník s vnútornými uhlami 50°až 60°, dlhšou stranou v smere vrstevníc. Vhodný pomer dĺžok strán je 1:2 až 1:3, najviac 1:6.

� Najpriaznivejšia dĺžka je od 500 do 1000 metrov, šírka honu je násobkom šírky záberu stroja.

� Na území so sklonom väčším ako 5% majú byť pozemky dlhšou stranou v smere vrstevníc a v rovnakom smere sa majú obrábať.

Schéma určenia optimálnych rozmerov honu

A – šírka záberu stroja,B – dĺžka honu,B – dĺžka honu,n – počet záberov

Sieť poľných ciest:� súvisí s veľkosťou, tvarom a polohou poľnohospodárskych

pozemkov,� môže byť účinnou súčasťou komplexu protieróznych

opatrení, � poľné cesty prerušujú svahy a teda aj príslušný povrchový

odtok, cestné priekopy zachytávajú a odvádzajú povrchovú odtok, cestné priekopy zachytávajú a odvádzajú povrchovú vodu do vhodného recipientu a pod..

� v území ohrozenom eróziou sa dbá, aby cesta viedla pokiaľ je to možné po hrebeni alebo v jeho blízkosti,

� najmenej výhodná je cesta vedená naprieč svahom pri sklone väčšom sklone 5%, lepšie je zmeniť niekoľkokrát smer cesty alebo použiť kombináciu väčšej dĺžky v miernom sklone a menších dĺžok vo väčšom sklone.

Situačný návrh ciest na svahoch

PROTIERÓZNE OPATRENIA AGROTECHNICKÉ A VEGETA ČNÉ

1. Vrstevnicové obrábanie pôdy

� nadväzujú na organizačné opatrenia,� ich výhodou je, že pri správnom zavádzaní nepotrebujú

veľké náklady.

1. Vrstevnicové obrábanie pôdy2. Zdrsňovanie pôdneho povrchu3. Hĺbkové kyprenie4. Výsev do ochrannej plodiny alebo do

strniska5. Udržiavanie vhodnej štruktúry pôdy

1. Vrstevnicové obrábanie pôdy� horizontálne vedené brázdy zachytávajú a plošne

rozptyľujú povrchovo stekajúce vody, zvyšujú ich vsak do pôdy, a tým znižujú povrchový odtok,

� použitie sa odporúča do sklonitosti terénu 12 %, pri väčších sklonoch je tento zásah neúčinný a treba ho kombinovať s ďalšími opatreniami (pásové striedanie kombinovať s ďalšími opatreniami (pásové striedanie plodín, terasovanie a iné).

2. Zdrsňovanie pôdneho povrchu� účelom je zabránenie vzniku povrchového odtoku vytvorením

dostatočného priestoru pre spadnuté zrážky priamo na pozemku,

� realizuje sa špeciálnymi strojmi - hrádzkovačom alebo jamkovačom

� pomocou prerušovaného brázdovania alebo jamkovania sa vytvára mnoho mikronádržiek, umožňujúcich zachytiť viac ako 100 m3 vody na 1 ha.

3. Hĺbkové kyprenie� používa sa na rozrušenie podorničnej zhutnenej vrstvy, ktorá

znižuje priepustnosť pôdy, a tým zvyšuje povrchový odtok s možnosťou zvýšeného prejavu erózie,

� odporúča sa používať na stredne ťažkých a ťažkých pôdach s uľahnutou vrstvou v podorničí.

4. Výsev do strniska, ochrannej plodiny, mul ču � využíva sa rastlinný materiál v rôznych formách, ktorý je

ponechaný na povrchu pôdy alebo je čiastočne zapravený a zabraňuje tak voľnému povrchovému odtoku,

� bezorbová agrotechnika - taká úprava pôdy, pri ktorej � bezorbová agrotechnika - taká úprava pôdy, pri ktorej špeciálny sejací stroj prerušuje kapilárnu vzlínavosť pôdnej vody, nakypruje pôdny povrch a zachováva na ňom zhruba na 40 % strnisko v pôvodnom vzpriamenom stave,

� toto opatrenie znižuje pôdny splach o 10 % až 50 %,� vysoká účinnosť tohto opatrenia pri pestovaní obilnín v

sklone viac ako12 %, pri pestovaní kukurice v sklonitosti väčšej ako 5 %.

Druh agrotechnickej operácie Zníženie zmyvu (%)

Orba 0

Diskovanie 40

Radličkový kyprič 70

Bezorbové siatie 95

Vplyv agrotechnických opatrení na zníženie zmyvu

Diskovanie

Radličkový kyprič

Priame siatie do strniska

Mulčovanie

5. Udržiavanie vhodnej štruktúry pôdy� vysokú protieróznu účinnosť má dobrá

štruktúra pôdy, ktorá účinne chráni pôdny povrch až do sklonitosti 17 %, Treba ju povrch až do sklonitosti 17 %, Treba ju neprestajne udržiavať vhodnými agronomickými opatreniami.

PROTIERÓZNE OPATRENIA STAVEBNO-TECHNICKÉ

�proti dôsledkom plošnéhopovrchového odtokupovrchového odtoku

�proti dôsledkom sústredenéhopovrchového odtoku

TECHNICKÉ OPATRENIA PROTI DÔSLEDKOM PLOŠNÉHO POVRCHOVÉHO ODTOKU� zmenšujú intenzitu eróznych procesov tým, že:

� pôsobia na dva základné morfologické činitele – na sklon a na d ĺžku svahu

� vytvárajú podmienky na zmenu povrchového odtoku na odtok podzemný.na odtok podzemný.

1. vsakovacie pásy, 2. obrábateľné prielohy, 3. záchytné priekopy, 4. protierózne hrádzky,5. stupňovité terasy, 6. odvodňovacie stavby.

1. Vsakovacie pásy

� trávnaté, resp. krovinaté pásy,� účinnosť vsakovacích pásov je možné

zlepšiť spojením s prielohami , ktoré sa zriaďujú na svahoch so sklonom do 20%,zriaďujú na svahoch so sklonom do 20%,

� sú trvalou prekážkou sústredeného povrchového odtoku (s prielohami),

� prispievajú k rozptýleniu sústredeného povrchového odtoku (bez prielohov).

Schéma trávnatých vsakovacích pásov s prielohami

Krovinaté vsakovacie pásy s prielohom sú výhodné tým, že sa môžu vysádzať z funkčnej zelene, nevýhodou je zníženie podielu poľnohospodárskej pôdy.

Pri väčších hodnotách povrchového odtoku na svahoch

� je možné navrhnúť trávnaté alebo krovinaté pásy s priekopou , a to s najmenšou šírkou dna 30 cm; sklon svahov, pokiaľ to dovolí súdržnosť zeminy, je 1:1, pozdĺžny sklon býva nulový.

� Nad priekopou je asi 2 m široký trávnatý pás z ďateliny, chrániaci priekopu pred poškodením pri agrotechnických operáciách a pred zanášaním splaveninami.

� Do trávnatého pásu je možné vysádzať vhodné kroviny.� Tento spôsob protieróznej ochrany je veľmi účinný,

zabraňuje však prejazdu, a tým plnému využitiu mechanizácie; je náročný na údržbu.

Schéma vsakovacích krovinatých pásov s priekopami

Detail vsakovacieho pásu s priekopou

2. Obrábate ľné prielohy� Prieloh je plytká, široká priekopa na rozdiel od záchytných priekop

s miernym sklonom svahov, založená s malým, príp. až nulovým pozdĺžnym sklonom, kde sa povrchovo stekajúca voda zachycuje alebo je neškodne odvádzaná� v prielohu bez pozdĺžneho sklonu vsakuje voda do pôdy, � prielohy s pozdĺžnym sklonom odvádzajú vodu mimo ohrozeného územia,

používajú sa na svahoch so sklonom do 20 %, � používajú sa na svahoch so sklonom do 20 %, � najmenšia hĺbka prielohu sa odporúča 0,4 - 0,5 m, sklony svahov

1:5 (lepšie 1:10), aby bolo umožnené sprejazdnenie, � prielohy k odvádzaniu vody mimo záujmového územia (zakladané

v málo priepustných alebo nepriepustných pôdach) majú pozdĺžny sklon 1 až 5 ‰; zaúsťujú sa do kanálov,

� obrábateľné prielohy sa navrhujú vrstevnicové a paralelné ,

Charakteristické priečne rezy prielohov

3. Záchytné priekopy� Priekopa z pohľadu protierózneho opatrenia je menšie umelé

otvorené koryto, slúžiace dočasne k zadržaniu i odvádzaniu povrchovej vody i zmytej pôdy;

� navrhujú na území so sklonom do 20 %, výrazne ohrozeným eróziou, aby zachytili a neškodne odviedli povrchovo stekajúcu vodu, popr. umožnili vsiaknutie vody do pôdy, podľa funkcie sa delia na odvádzacie a vsakovacie .� podľa funkcie sa delia na odvádzacie a vsakovacie .

Priečny rez záchytnou priekopou

Odvádzacie záchytné priekopy� slúžia k odvádzaniu vody aj s eróznym zmyvom,� musia byť dôkladne opevnené, pretože majú väčšinou veľký pozdĺžny sklon

(0 - 3 %), kde prebieha spravidla bystrinné prúdenie,� navrhujú sa obvykle lichobežníkového tvaru o strednej hĺbke vody 40 až 70 cm,

šírke dna 30 až 100 cm aj viac, � sklon svahov býva 1:1 až 1:1,5 podľa súdržnosti zeminy, � záchytný priestor sa zväčšuje na nižšej strane svahu hrádzkou z vykopanej

zeminy pri sklone svahu 1:1,5 až 1:2,zeminy pri sklone svahu 1:1,5 až 1:2,� svahy priekop aj hrádzok sa zatrávňujú, � dĺžka odvádzacích záchytných priekop nepresahuje obvykle 500 m.

Priečny rez záchytnou odvádzacou priekopou

Pri ochrane väčšieho územia je účelné navrhnúť sústavu odvádzacích priekop , zaústenú do zvodnej priekopy a recipientu.

Sústava záchytných odvádzacích priekop

Vsakovacie záchytné priekopy� zachytávajú všetku vodu pritekajúcu z vyššie položeného

územia a zadržia ju tak dlho, dokiaľ nevsiakne do pôdy, � budujú sa nad chráneným územím v miestach, kde je

nebezpečenstvo prítoku cudzích vôd z vyššie ležiacich plôch,slúžia i pre ochranu intravilánu alebo dôležitých stavieb,� slúžia i pre ochranu intravilánu alebo dôležitých stavieb,

� dimenzujú sa na celý objem prietoku, � priečny profil je podobný ako pri odvádzacej záchytnej

priekope, � pre zväčšenie záchytného priestoru sa predraďuje hrádzka

z vykopanej zeminy.

4. Protierózne hrádzky� Protierózna činnosť hrádzok spočíva v zachytení

povrchového odtoku systémom nízkych zemných hrádzok;� navrhujú na svahoch o sklone obvykle do 15 %;� Rozoznávame:

� odvádzacie hrádzky - voda zachytená hrádzkami (navrhovanými v pozdĺžnom sklone až 10 %) sa odvádza (navrhovanými v pozdĺžnom sklone až 10 %) sa odvádza mimo záujmového územia,

� vsakovacie hrádzky - voda zachytená hrádzkami s nulovým pozd ĺžnym sklonom vsiakne do pôdy,

� prejazdné - so sklonom svahu min. 1:5 (1:6, 1:7,....),� neprejazdné - so sklonom svahu 1:1,5.

Hrádzky sa navrhujú s úzkou alebo širokou základňou.� Úzke hrádzky → sú vhodné na ľahkých priepustných

pôdach so sklonom do 8 %, kde nehrozí nebezpečie ich porušenia; sú neprejazdné:� šírka základne 80 až 150 cm � výška 15 až 30 cm

� Široké hrádzky → sa zriaďujú pri väčších sklonoch, sú � Široké hrádzky → sa zriaďujú pri väčších sklonoch, sú bezpečnejšie, dajú sa prechádzať:� šírka základne 2 až 4 m (ale aj 10 m)� výška 25 až 45 cm, najviac však 90 cm,

Pri návrhu priečneho profilu hrádzok sa vychádza z potrebnej veľkosti záchytného priestoru.

� Odvádzacie hrádzky sa navrhujú na ťažších pôdach s nízkou infiltračnou schopnosťou.

� Ich dĺžka má umožniť, aby odtieklo čo najviac vody v priebehu dažďa. Tejto požiadavke zodpovedá dĺžka hrádzky:

� v je rýchlosť odtoku vody pozdĺž hrádzky (ms-1), � t – doba trvania návrhového dažďa (s).

tv.=D (m)

=� c je rýchlostný súčiniteľ (m1/2s-1),� R – hydraulický polomer prietočného profilu za hrádzkou (m).� I´- pozdĺžny sklon hrádzky,

RI´cv =

Obvyklá dĺžka hrádzok je 300 až 450 m, výnimočne aj viac. Pre zlepšenie odtoku vody sa na nepriepustných pôdach zriaďuje niekedy pozdĺž hornej päty hrádzky priekopa.

Vsakovacie hrádzky nesmú byť preliate vodou, preto sa z tejto podmienky vychádza pri vyšetrovaní rozmerov hrádzok a vzájomnej odľahlosti:

� h je výška hrádzky (m),� m – sklon svahov hrádzky(obvykle m = 1 až 4),� I – sklon chráneného svahu (%),

i – priemerná intenzita návrhového dažďa (m.s-1),

.i.t.Lh.mIh

2h ϕ=+

� i – priemerná intenzita návrhového dažďa (m.s-1),� t – doba trvania návrhového dažďa (s),� φ – odtokový súčiniteľ,� L – vzájomná odľahlosť hrádzok, nepresahujúca kritickú dĺžku

svahu (m).

L.IH =Výškový rozdiel medzi susednými hrádzkami H (m)

� I – sklon chráneného svahu,� L – vzájomná odľahlosť hrádzok (m).

Vzorový priečny rez zemnými hrádzkami

h.m 600-1000

1:m I’

š

5. Stupňovité terasy

� upravujú na hlbokých pôdach svahy veľkého sklonu, obvykle väčšieho ako 15 %, do mierne sklonitých až vodorovných terás

� prerušujú, zadržujú, popr. odvádzajú � prerušujú, zadržujú, popr. odvádzajú povrchovo stekajúcu vodu z celej terasovej plochy.

� Podstatu ich protierózneho účinku vytvárajú tieto skutočnosti:

� trvale zmierňujú sklon eróziou ohrozeného svahu, čo spôsobuje zmenšenie unášacej sily a tým aj množstvo odplaveného materiálu,

� skracujú šírku svahu na takú, ktorá netrpí škodlivými účinkami erózie a tiež zabraňujú možnosti vzniku účinkami erózie a tiež zabraňujú možnosti vzniku koncentrácie povrchového odtoku zrážkovej vody,

� na terasových plochách vznikajú možnosti pre uplatnenie zásad správnej agrotechnickej ochrany, čo má za následok zmenšenie odtokového súčiniteľa,

� na svahoch zemných terasových stupňov sa pomerne účinne triešti energia povrchovo stekajúcej vody.

1. terasy sa môžu realizovať pri minimálnej hĺbke pôdneho profilu 0,8 – 1,2 m a pri sklonoch (I1) viac ako 15 %;

2. šírka terasovej plochy (l) musí byť po celej dĺžke rovnaká a výsadba sa uskutočňuje rovnobežne s jej dlhšou osou;

3. dĺžka terás (lt) sa navrhuje v závislosti od cestnej prístupnosti:

Všeobecné zásady návrhu stupňovitých terás

t

� lt,min = 150 m, lt,opt = 300 m, lt,max = 450 – 500 m (pri obojstrannej cestnej prístupnosti)

� lt,min = 75 m, lt,opt = 150 m, lt,max = 225 m (pri jednostrannej prístupnosti);

4. svahy terasových stupňov (I3) treba navrhovať tak, aby sa zabezpečila ich stabilita. Ak: � výška stupňa H < 2,5 m → 1 : n; n = 1 a výnimočne 1,25� H > 2,5 m → 1 : n; n = 1,25 a 1,5� Hmax = 3 m (výška terasového stupňa nemá prekročiť 3 m)� H > 3 m → oporné múry;

5. výška zemného terasového stupňa (H) sa navrhuje v závislosti od:� účinnej hĺbky zárezu do pôdneho profilu*, � sklonu pôvodného terénu, � sklonu svahu terasového stupňa;

6. pozdĺžny sklon (I4) má byť 0 alebo od 2 – 3 % ak sa tam navrhujú zberné priekopy;navrhujú zberné priekopy;

7. priečny sklon terasových plôch I2 (záchytný priestor terasy);8. terasová plocha sa musí zúrodniť pomocou živín a humusu.

*Účinná hĺbka zárezu (t) je časť hĺbky pôdneho profilu, z ktorej možno vytvoriť terasový stupeň za podmienok, že zostávajúca časť pôdneho profilu je schopná zabezpečiť normálny vývin koreňového systému rastlín.

Priečny sklon terasových plôch resp. záchytný priestor terasy je možné upraviť trojakým spôsobom:� pozitívnym sklonom terasovej plošiny I2 > 0; voda z terasového stupňa

musí vsiaknuť do pôdy alebo byť neškodne odvedená; vsiaknutie je možné zväčšiť trvalo udržovanými brázdami po celej terasovej plošine; vodu možno odvádzať priekopou pri dolnom okraji plošiny;

� zriadením terasovej plošiny bez sklonu, I2 = 0; intenzívne vsiaknutie je možné dosiahnuť brázdami ako v predchádzajúcom prípade ;

negatívnym sklonom terasovej plošiny I < 0; záchytný priestor musí � negatívnym sklonom terasovej plošiny I2 < 0; záchytný priestor musí zadržať všetok odtok vody z plochy o šírke L.

Úprava záchytného priestoru stupňovitej terasy

Schéma rozmerov terasových stupňov

t - hĺbka zárezu (výkopu) stupňovitej terasy (m)l – šírka terasovej plochy (m)H – výška terasového stupňa (m)A – šírka svahu terasového stupňa (m)C – rozostup stupňovitej terasy (m)I1 – sklon pôvodného svahu pred terasovaním (%)I2 – priečny sklon terasových plôch (%)I – sklon svahu terasového stupňa (%)I3 – sklon svahu terasového stupňa (%)I4 – pozdĺžny sklon terasových plôch (%)lt – celková dĺžka jednotlivej stupňovitej terasy (m)

Schéma funkcie stupňovitých terás

Stupňovité terasy majú zadržať povrchový odtok z celej terasovej plochy o šírke L alebo ju neškodne odviesť pri sklone I4 > 0 do odvodňovacieho zariadenia a do kanála

� Výstavba zemných terás je pomerne nákladná. � Murované terasové stupne sa budujú

z kameňa na sucho, aby voda mohla presakovať murivom a nehromadila sa za stupňom.

Schéma murovaného terasového stupňa

Priečne rezy terasami

Paralelné terasy vo viniciach Paralelné terasy v sadoch

Úzke priame alebo lomené rovnobežné terasy:� sú vhodné pre sady a vinice na sklonoch až 35 %, s pozitívnym priečnym sklonom a s pozdĺžnym sklonom do 3 %� najmenšia šírka terasovej plošiny je 5 m� pôsobia v krajine esteticky a ich efektívnosť je možné ešte zlepšiť závlahou.

Paralelné terasy vo viniciach Paralelné terasy v sadoch

Schéma lomených paralelných terás v sadoch

TECHNICKÉ OPATRENIA PROTI DÔSLEDKOM SÚSTREDENÉHO POVRCHOVÉHO ODTOKU

� Pri sústredenom odtoku dochádza k prejavom výmoľovej erózie, ktorej najväčším stupňom je erózia prúdová.

� Technické opatrenia k úprave sústredeného odtoku sú:

1. výstavba protieróznych nádrží,2. úprava výmoľov a strží,3. hradenie bystrín.

1. Protierózne nádrže

� prevažne rybníky, plnia štyri základné funkcie:�zadržujú nárazový odtok povrchovej vody, čím

chránia nižšie ležiace územie pred vznikom chránia nižšie ležiace územie pred vznikom výmoľovej erózie,

�zachytávajú splaveniny,�zvyšujú a ustaľujú eróznu základňu

príslušného zberného povodia,�zlepšujú vlahový režim pôdy a ovzdušia, čím

zväčšujú protieróznu odolnosť pôd.

Protierózne nádrže sa zriaďujú ako:

� dočasné – po zanesení sa neobnovujú (kultivácia zanesenej plochy na pole, lúku, les)

� trvalé – pri určitom stupni zanesenia sa dnové sedimenty odstraňujú.

Sústava nádrží v povodí

2. Úprava výmo ľov a strží

Výmole a strže je možné upravovať:� postupnou asanáciou,� jednorazovou úpravou.� jednorazovou úpravou.

Záhlavie výmoľov a strží sa chráni záchytnými priekopami s predradenou hrádzkou, buď ojedinele alebo v sústavách.

Záchytná priekopa nad záhlavím strže

Sústava záchytných priekop nad záhlavím strže

U plytkých výmoľov občasne pretekaných vodou je možné upevniť dno a svahy súvislou vegetáciou z vhodne volených travín, krov a stromov.

� Prehlbovaniu dna je možné zabrániť jeho spevnením priečnymi prahmi a hrádzkami,

� najúčinnejšie sú prehrádzky: � zemné, � kamenné, � drevené.

Zemná prehrádzka v strži

Kamenná prehrádzkaKamenná prehrádzka

fašina- valcovitý zväzok živých prútov (vŕbových) na spevnenie zamokreného terénu

Drevená prehrádzka z fošní

Ďalšie typy prehrádzok� plotové (napr. z vŕbového prútia), � haťové prehrádzky.

Nízka plotová prehrádzka

Haťové prehrádzky

Úpätie svahov najmä na zvlášť ohrozovaných miestach je zabezpečované opornými múrmi:� zrubovými� kamennými� betónovo-murovanými

Zrubové oporné múry

Oporné múry a) kamenné, b) murovano - betónové

3. Hradenie (zahrádzanie) bystrín� v bystrinách

�→ výrazne prebieha prúdová erózia�→ bystrinný splaveninový režim, t.j.

striedajú sa úseky so silnou eróziou, transportnou, alebo sedimentačnou činnosťou splavenín.činnosťou splavenín.

� Bystrina je:� malý vodný tok,� plocha povodia do 35 km2,� veľké kolísanie prietokov,� výrazný pohyb splavenín,� zdrojom splavenín je najmä koryto a jeho bočné vetvy.

Škodlivos ť bystrín spo číva predovšetkým v:� aktívnej erózii materiálu dna a brehov� transporte tohto materiálu v podobe splavenín do

nižších častí bystrinného toku.

Sústavným zmyvomSústavným zmyvompôdneho povrchu a trvalým pôsobením výmoľovej erózie môže nakoniec dôjsť k vytvoreniu stržového územia.

Hrádzky na starých lesných cestách

Hradenie bystrín:

� STN 48 2506 Lesníckotechnické meliorácie. Zahrádzanie bystrín a strží;

� zákon č. 326/2005 o lesoch;� súbor biologických, technických a organizačných

opatrení v povodiach drobných vodných tokov opatrení v povodiach drobných vodných tokov zameraných na ochranu pred povodňami, zmiernenie eróznych procesov a akumuláciu vody najmä na účely ochrany pred požiarmi;

� spočíva v priečnom hradení lesných bystrín, potokov a vodných tokov stupňami, hrádzkami, zásypom a ďalšími spôsobmi.

Účelom hradenia bystrín je:

1. upraviť povodie bystriny tak, aby sa odtok sústredil v bystrine a zabránilo sa nadmernému unášaniu splavenín z povodia do koryta bystriny;do koryta bystriny;

2. upraviť sklon dna bystriny tak, aby sa zmenšila vymieľacia činnosť vody;

3. upraviť prietočný profil bystriny tak, aby prietoky vody boli neškodné.

1. Úprava povodia bystriny

� V poľnohospodársky obhospodarovanej časti povodia (menšie sklony územia) → uplatniť vhodnú protieróznu agrotechniku -vrstevnicové obrábanie honov, protierózne vrstevnicové obrábanie honov, protierózne osevné postupy, vsakovacie pásy, úprava sklonu územia terasovaním a pod.

� Veľké sklony nevhodné pre poľnohospodárske využitie → trvalé zatrávnenie alebo zalesnenie.

2. Úprava sklonu dna bystriny� Pozdĺžny sklon bystriny sa upravuje na sklon

vyrovnaný , aby sa zaistila stabilita dna.� Veľký nepravidelný sklon sa zmenší odstupňovaním

pozdĺžneho profilu bystriny priečnymi stavbami - stupne a retenčné prehrádzky

Stupne:� priečny objekt (stavba)� výška 0,3 - 2,0 m� úprava sklonu dna� koruna vo výške dna

nad objektom, t.j. nemajú záchytný priestor

Retenčné prehrádzky:� koruna vo výške nad úrovňou dna� majú záchytný priestor� zadržanie hrubých až balvanitých splavenín� jemné splaveniny, ktoré by retenčný priestor zaniesli

majú byť vyplavované� kamenné, betónové, drevené, zrubové, haťové, a pod.� kamenné, betónové, drevené, zrubové, haťové, a pod.

3. Úprava prieto čného profilu

� Prietočný profil má zaručiť neškodné prevedenie prietoku vody

� V hornom úseku bystriny�→ tvarová úprava obmedzená (koryto obvykle �→ tvarová úprava obmedzená (koryto obvykle

je zarezané do skalného podkladu) �→ úprava len sklonu

� V strednom a dolnom úseku toku �→ tvarová úprava�→ smerová úprava

� Smerová úprava koryta – riadi sa zásadami úprav vodných tokov

� Priečny profil� navrhuje sa na prietok veľkých vôd, ktorého rozliatiu má

zabrániť,� najčastejšie lichobežníkový profil� opevnenie brehov a dna koryta bystriny� opevnenie brehov a dna koryta bystriny

� kamenné, betónové, a pod. opevňovacie konštrukcie� vegetácia

plôtiky z tyčoviny zrubová konštrukcia

kamenná rovnanina

Opevňovacie konštrukcie

oživené plôtiky

Vegetačné opev ňovacie prvky

oživená dlažba z kameňovoživené plôtiky

oživená dlažba z kameňov

oživená kamenná rovnaninaoživený zrub

Veterná erózia

Veterná eróziaVeterná erózia

vyvolaná kinetickou energiou vetra pôsobiaceho na pôdny

povrch

Triedenie veternej erózie pod ľa formy� veterná erózia sa líši od vodnej erózie tým, že pôsobí plošne

a len v ojedinelých prípadoch v pruhoch v smere prúdenia vetrov.Hlavné formy veternej erózie na poľnohospodárskej pôde:

� deflácia - odvievanie pôdnych častíc vetrom,� korázia - obrusovanie hornín unášanými ostrými pôdnymi � korázia - obrusovanie hornín unášanými ostrými pôdnymi časticami.

8. – 10. apríla 2011 na viacerých miestach Slovenska → veterná erózia (v okrese Šaľa až extrémna erózia s intenzitou odnosu prekračujúcou 100 t.ha-1.)

Ohrozenos ť poľnohospodárskych pôd SR vodnou a veternou eróziou

Proces veternej erózie môžeme rozdeliť na 3 fázy:� uvedenie pôdnych častíc do pohybu,� transport pôdnych častíc,� ukladanie pôdnych častíc.

Mechanizmus veternej erózie

K prvým dvom fázam dochádza pôsobením turbulentného prúdu prízemného vetra s energiu, ktorá je schopná prekonať gravitačné sily pôdnych častíc, tretia fáza nastáva pri poklese energie vetra pod uvedenú hranicu.

Uvedenie pôdnych častíc do pohybu

� pôdne častice sa do pohybu uvoľňujú účinkom energie vetra spolu s chemickými látkami na nich viazanými,

� kinetická energia vetra je vyjadrená:21

mvE =

� E je kinetická energia (J),� m – hmotnosť vzdušného prúdu (kg),� v – rýchlosť prúdenia (m.s-1).

2

2

1mvE =

� určuje sa podobne ako pri vodnej erózii stratou pôdy z jednotky plochy za určitú dobu.

Intenzita veternej erózie a jej prognóza

Faktory ovplyv ňujúce intenzitu veternej erózieveternej erózie1. klimatické faktory,2. pôdne vlastnosti, 3. vegetačný kryt, 4. topografický faktor.

1. Klimatické činitele

� Klimatické činitele ovplyvňujúce vznik a priebeh veternej erózie sú:�výskyt, smer a rýchlosť vetra;�vzdušné zrážky (vertikálne a

horizontálne);�teplota vzduchu, slnečné žiarenie a

vlhkosť vzduchu;�namŕzanie povrchu pôdy.

Smer vetra

� je daný uhlom dopadu vzdušného prúdu na pôdny povrch. Uhlom dopadu αααα je možné vyjadriť tzv. náveternos ť plochy kn

kn = cos ααααkn = cos αααα� Najintenzívnejšie podliehajú deflácii plochy pri

kn = 1 (cos 360°), pretože smer vzdušného prúdu je rovnobežný s povrchom pôdy.

� Pri kn = 0 (cos 90°)dopadá vzdušný prúd kolmo na plochu a k deflácii nedochádza.

� je rozhodujúcim ukazovateľom eróznej sily vetra,� minimálna rýchlosť vetra potrebná k zahájeniu pohybu

pôdnych častíc je väčšia ako rýchlosť potrebná k udržaniu častíc v pohybe,

Rýchlos ť vetra

� minimálna rýchlosť vetra potrebná k uvedeniu častíc do pohybu sa nazýva počiato čná vle čná rýchlos ť,

� kritická rýchlos ť vetra potrebná pre zahájenie ich pohybu bola stanovená (W. S. Chepil) hodnotou 21 až 48 km h-1 v závislosti na eróznu minulosť plochy.

� Údaje o rýchlostiach vetra sú udávané v klimatických prehľadoch v určitých skupinách podľa Beaufortovej stupnice (tab.).

� Jednu skupinu tvoria vetry s rýchlosťou 27 až 35 km.h-1, zodpovedajúce 5°stupnice Beauforta, čo je v súlade s hodnotami rýchlostí vetra potrebnými pre zahájenie pohybu pôdnych častíc. pohybu pôdnych častíc.

� Rýchlosti vetra väčšie ako 5°Bf sú preto uvažované ako rýchlosti spôsobujúce veternú eróziu pôdy.

� Priemerná rýchlos ť prízemných vetrov v SR je 3 až 4 m.s-1 (10,8 až 14,4 km.h-1), najväčšia rýchlosť je 28 m.s-1 (100,8 km.h-1).

Beaufortova stupnica sily vetra

Stupeň BF a označenievetra

Rýchlosť Tlak

m s-1 km h-1 Pa

0 - bezvetrie 0,0 – 0,5 0 - 1 0,0

1 - vánok 0,6 – 1,7 2 - 6 0,29 – 1,96

2 – slabý vietor 1,8 – 3,3 7 - 12 1,96 – 7,85

3 – mierny vietor 3,4 – 5,2 13 - 18 7,85 – 19,61

4 – dosť čerstvý vietor 5,3 – 7,4 19 - 26 19,61 – 39,23

5 – čerstvý vietor 7,5 – 9,8 27 - 35 39,23 – 68,65

6 – silný vietor 9,9 – 12,4 36 - 44 68,65 – 107,87

7 – prudký vietor 12,5 – 15,2 45 - 54 107,87 – 166,71

8 – búrlivý vietor 15,3 – 18,2 55 - 65 166,71 – 245,17

9 - víchrica 18,3 – 21,5 66 - 77 245,17 – 343,33

10 – silná víchrica 21,6 – 25,1 78 - 90 343,33 – 431,11

11 – mohutná víchrica 25,2 – 29,0 91 - 104 431,11 – 598,21

12 - orkán nad 29,0 nad 104 nad 598,21

� na rovinu kolmú k smeru prúdenia môžeme vyjadriť vzťahom:

� p - tlak vetra (Pa),

Tlak vetra

2

2v

g

ap =

� g - gravitačné zrýchlenie (m.s-2),� v - rýchlosť vetra (m.s-1), � a - merná tiaž vzduchu (N.m-3); jej hodnota závisí

na teplote t (°C) a barometrickom tlaku pv (kPa)

33,101.

00367,01

293,1 vp

ta

+=

2. Pôdne vlastnosti

� fyzikálny, chemický a biologický stav pôdy určuje jej odolnosť voči deflačnej činnosti vetra,

� pre túto odolnosť je dôležitý hlavne:� tvar a veľkosť pôdnych častíc� tvar a veľkosť pôdnych častíc�vlhkosť pôdy�pôdna štruktúra a drsnosť povrchu pôdy�mechanická stability pôdy.

� Ľahšie pôdne častice podliehajú viac deflácii než ťažšie, ale len vtedy, ak sú dostatočné veľké, aby prenikli do turbulentnej vrstvy vetra.

� Rozdelenie pôdnych častíc medzi tzv. erodibilné a neerodibilné:� nie je jednoznačné, mení sa v závislosti na rýchlosti vetra a na

rozdelení veľkosti a hmotnosti pôdnych častíc: � najviac podliehajú erózii častice o priemere asi 0,1 mm, rýchlosť

Veľkos ť pôdnych častíc

� najviac podliehajú erózii častice o priemere asi 0,1 mm, rýchlosť vetra potrebná k ich uvedeniu do pohybu je asi 16 km.h-1 vo výške 0,3 m nad pôdnym povrchom,

� častice o priemere menšom ako 0,02 mm odolávajú uvedeniu do pohybu pri priamom pôsobení sily vetru na hladký pôdny povrch; svojou kohéziou zabraňujú aj pohybu väčších častíc, s ktorými sú zmiešané.

� Hranica medzi erodovateľnými a neerodovateľnými pôdnymi časticami - cca 0,8 mm v suchej pôde - rozhodujúce kritérium pre posudzovanie potenciálnej erodovateľnosti pôdy.

Vlhkos ť pôdy

� je jedným zo základných činiteľov pôsobiacich na intenzitu deflácie,

� vlhká pôda je vplyvom kohézie pôdnych častíc stálejšia ako pôda suchá,stálejšia ako pôda suchá,

� vlhkosť pôdy je určená množstvom zrážok a ovplyvňuje ju teplota a vlhkosť ovzdušia, čo určuje evapotranspiráciu (odparovanie vody), a tým úbytok pôdnej vlhkosti.

Drsnos ť pôdneho povrchu

� zmenšuje rýchlosť vetra a sily spôsobujúcej defláciu častíc,

� má spravidla priaznivý vplyv na zníženie erózneho účinku vetra, pretože dochádza erózneho účinku vetra, pretože dochádza k zachytávaniu saltujúcich pôdnych častíc,

� na druhej strane však veľká povrchová drsnosť zvyšuje turbulenciu vetra, a tým vystavuje pôdny povrch väčším silám,

� optimálne rozdiely v drsnosti povrchu sú 50 až 127 mm.

3. Vegetačný kryt pôdy� znižuje rýchlosť vetra pri pôdnom povrchu, absorbuje

značnú časť jeho sily a chráni pôdne častice pred priamym nárazom veterného prúdu,

� najvýhodnejšia je hustá, vyššia vegetácia, � pozostatky vegetácie v pôde spevňujú pôdny povrch, � pozostatky vegetácie v pôde spevňujú pôdny povrch, � vplyv vegetácie ako ochranného prostriedku proti

veternej erózii sa však prejavuje len pri trvalých lúkach,

� k procesom veternej erózie dochádza najvýraznejšie v predjarnom období, keď vegetácia nie je ešte vyrastená a nemôže chrániť účinne pôdny povrch.

4. Topografický faktor - d ĺžka pozemkov

� Na erodovaných pôdach dochádza k intenzívnemu rozrušovaniu pôdneho povrchu časticami. Čím dlhšia je erodovaná plocha, tým väčší počet častíc pohybujúcich sa skokom dopadá s veľkou energiou späť na pôdny povrch.

� Po určitej vzdialenosti dosiahne množstvo uvoľnených častíc � Po určitej vzdialenosti dosiahne množstvo uvoľnených častíc maximálnu hodnotu, ktorú môže vietor pri danej rýchlosti niesť. Za touto hranicou je množstvo odnosu konštantné.

� Vzdialenosť, po ktorej dosiahne odnos maxima, sa mení s erodibilitou pôdneho povrchu; čím je erodibilita pôdneho povrchu väčšia, tým je dosiahnutie vyššej hodnoty odnosu na kratšiu vzdialenosť.

� Vyplýva z toho, že prerušenie dĺžky územia zmenšuje intenzitu deflácie a že sú odôvodnené lesnícke opatrenia.

Delenie opatrení proti veternej erózii

� územno -organiza čné� agrotechnické a vegeta čné� technické

PROTIERÓZNE OPATRENIA ÚZEMNO-ORGANIZAČNÉ

1. výber pestovaných plodín� vyberajú sa najmä viacročné krmoviny, ozimné obiloviny,

predplodiny;� najnáchylnejšia na poškodenie je pôda nekrytá vegetáciou;

2. protierózne rozmiestnenie plodín � využíva sa ochranný účinok vegetácie pred eróziou;� využíva sa ochranný účinok vegetácie pred eróziou;� striedanie erózne odolnejších plodín s erózne menej odolnými

plodinami;

3. veľkos ť a tvar po ľnohospodárskych pozemkov� optimálny tvar je obdĺžnik situovaný dlhšou stranou kolmo na

smer prevládajúceho vetra;� veľkosť súvislých pôdnych celkov by nemala prekročiť 5-10 ha;� jednotlivé pôdne celky by mali byť oddelené koridormi vysokej

zelene a kríkov;

4. pásové striedanie plodín� umiestňovanie pásov kolmo na smer prevládajúcich vetrov;� striedanie ochranných pásov vyšších plodín s chránenými

pásmi erózne málo odolných plodín;� ochranné pásy sa nanovo zakladajú každú jar;

5. ochranné zales ňovanie � ochranné lesné pásy (vetrolamy) sa navrhujú ako trvalé

(mnohoročné) protierózne opatrenia;(mnohoročné) protierózne opatrenia;� Princípy návrhu vetrolamov:

� vetrolamy musia tvoriť uzatvorenú, vzájomne prepojenú sústavu hlavných (dlhších) a vedľajších (kratších) pásov stromov a kríkov na celej ploche chráneného územia;

� hlavné vetrolamy sa orientujú kolmo na smer prevládajúcich vetrov;

� najväčší protierózny účinok majú polopriepustné vetrolamy s priepustnosťou od 40 do 50 %.

PROTIERÓZNE OPATRENIA AGROTECHNICKÉ A VEGETAČNÉ

� sú zamerané na zvýšenie eróznej odolnosti pôdy, čiastočne aj na zníženie erozivity vetrov

1. pôdoochranná agrotechnika a mul čovanie� zabezpečuje spracovanie pôdy bez obracania pôdnej vrstvy,� necháva na povrchu pôdy čo najviac rastlinných zvyškov a čo � necháva na povrchu pôdy čo najviac rastlinných zvyškov a čo

najvyššie strnisko,� vytvára drsný a hrudkovitý povrch pôdy,2. úprava štruktúry pôdy� cieľom je zvýšenie podielu erózne odolných pôdnych agregátov

(> ako 0,8 mm)� pestovaním plodín s bohatou koreňovou sústavou (trávy, ďateľoviny)� zaorávaním rastlinných zvyškov, � pridávaním ílovitých hmôt do pôdy, atď.

3. zvyšovanie vlhkosti povrchu pôdy� zvyšuje sa súdržnosť pôdy a tým aj protierózna odolnosť pôdy

pred veternou eróziou� zadržiavanie snehu na pozemku,� mulčovanie,� závlaha,

4. úprava povrchu pôdy� stabilizácia povrchu pôdy postrekmi špeciálnymi chemickými

látkami

PROTIERÓZNE OPATRENIA TECHNICKÉ

Prenosné zábrany� slúžia ako dočasná ochrana erózne málo odolných plodín a

objektov;� sú to polopriepustné prekážky z rôzneho materiálu (drevo,

hliník a pod.), ktoré sa umiestňujú kolmo na smer prevládajúcich vetrov.

Zoznam použitej literatúry1. Antal, J.: Protierózna ochrana pôdy. Nitra: SPU, 2005. 79 s. ISBN 80-8069-572-5.2. Borah, D. K., Bera M.: Watershed-scale hydrologic and nonpoint-source pollution models: review of mathematical

bases. In: Trans. of the ASAE. vol. 46, 2003, no. 6, p. 1553-1566.3. Dostál, T., Krása, J., Váška, J., Vrána, K.: Mapa erozní ohroženosti půd a transportu sedimentu v České republice.

Praha: VÚV TGM, 2001, 68 s..4. Engel, B. A., Lim, K. J., Choi, J. Y., Theller, L.: Evaluating Environmental Impacts. Chapter 14. In: Nutsch, A.,

Spire, M. (eds.) A comprehensive review. Manhattan: National Agricultural Biosecurity Center, Kansas State University, 2004.

5. Fulajtár, E., Janský, L.: Vodná erózia pôdy a protierózna ochrana. Bratislava: VÚPOP, 2001. ISBN 80-85361-85-X.6. Heinige, V., Hlavčová, K., Bacúrik, I.: Ochrana a organizácia povodia. Návody na cvičenia. Bratislava: STU, 1995.7. Holý, M.: Eroze a životní prostředí. Praha: ČVUT, 1994.8. Ilavská, B., Jambor, P., Lazúr, R.: Identifikácia ohrozenia kvality pôdy vodnou a veternou eróziou a návrhy

opatrení. Bratislava: VÚPOP, 2005.9. Janeček, M. a kol.: Ochrana zemědělské půdy před erozí. Praha: ISV nakladatelství, 2005. ISBN 80-86642-38-0.10. Junáková, N.: Modelovanie eróznych procesov pre predikciu kvality dnových sedimentov. Dizertačná práca.

Košice: Technická univerzita v Košiciach, Stavebná fakulta, 2009. 161 s..11. Klinda, J., Lieskovská, Z. a kol.: Správa o stave životného prostredia Slovenskej republiky v roku 2007. Bratislava:

MŽP SR, SAŽP. ISBN 978-80-88833-50-5.12. Malíšek, A.: Zhodnotenie faktora eróznej účinnosti prívalovej zrážky, Geografický časopis 42, s. 410-422, 1990.13. MŽP ČR: Metodika k navrhování protipovodňových opatření v ploše povodí, které současně řeší obnovu vodního

režimu a snižování vodní eroze.14. Slovenské technické normy STN a platná legislatíva.15. Wischmeier, W. H., Smith, D. D.: A universal soil-loss equation to guide conservation farm planning. Trans. Int.

Congr. Soil Sci., 7th, 1960. p. 418-425.

Názov: Pedológia a protierózne opatrenia: 2. časť: Protierózne opatreniaNázov: Pedológia a protierózne opatrenia: 2. časť: Protierózne opatrenia

Autori: Junáková Natália, Bálintová Magdaléna

Vydanie: prvé

Vydavateľ: Technická univerzita v Košiciach

Rok: 2012

Rozsah: 187 strán

Náklad: 5 ks

ISBN: 978-80-553-1148-7