Interaction between agricultural managed landscape and small water reserviorsEinf\u00fchrung in die Problematik:Die Arbeit befasst sich mit der Problematik der Belastung der kleinen Wasserbecken durch Sedimente infolge der erosiven und Transportprozesse im Flussgebiet von ausgew\u00e4hlten Wasserbecken. Die markante Belastung der kleinen Wasserbecken wird in den letzten 10 Jahren durch nicht ausgewogene wirtschaftliche Aktivit\u00e4ten im Flussgebiet verursacht. Die Sedimentation hat allm\u00e4hliche Einschr\u00e4nkung, beziehungsweise Verhinderung von biologischen, wasserwirtschaftlichen und \u00f6kologischen Funktionen der kleinen Wasserbecken zur Folge. Die F\u00f6rderung von Sedimenten ist jedoch in den letzten Jahren immer mehr komplizierter und finanziell anspruchsvoller. Die starke Verschlammung der Teiche beschr\u00e4nkt die Fischzucht und die Retentionsfunktion des Wasserbeckens.Der Gegenstand der Forschung ist die gesamte Abtragung von Bodenteilchen aus dem Flussgebiet und die Retentionswirkung von Wasserbecken im Flussgebiet. Aus der Terrainmessung der Teufe von Sedimenten in den ausgew\u00e4hlten Wasserbecken wurden die Endergebnisse mit der GIS Applikation verarbeitet und mit Hilfe der Methode berechnet, die aus der Festsetzung der Erosionsintensit\u00e4t im Flussgebiet, die aus der Festsetzung von Bodenverlust laut der nach Wischmaier und Smith festgestzten Universalgleichung des Bodenverlustes (U.S.L.E.) herauskommt, die weiter durch die Retentionswirkung des Wasserbeckens mit Hilfe von Brune-Kurven und durch den Koeffizient von Schwemmselabtragung (S.D.R.) laut der Gleichung von J.R.Williams reduziert ist. Die Ergebnisse werden mit der Menge von gemessenem Wert bewertet und verglichen.Die kleinen Wasserbecken bilden in der Landschaft ein bedeutendes Element ihrer \u00f6kologischen Stabilit\u00e4t. Der Ausbau von neuen kleinen Wasserbecken an einem passenden Ort des Flussgebietes oder die Rekonstruktion der fr\u00fcher aufgel\u00f6sten Wasserbecken ist eines von den effektiven Elementen der Revitalisierung der Landschaft. Die Wasserbecken wirken in der Landschaft auf jeden Fall positiv, weil keines von den Wasserbecken nicht einzweckm\u00e4\u00dfig ist, im Prinzip kann man bei allen Wasserbecken zwei oder mehrere Funtionen finden, wobei eine von ihnen dominant ist. Ein immer mehr aktuelles Thema ist der Schutz von Landwirtschaftsbodenfonds vor Erosion und Transport der lockeren Bodenteilchen, und dadurch auch die Verbesserung von Wasserqualit\u00e4t im Flussgebiet. Die Schwemmsel sind Produkt von Erosionsprozessen im Flussgebiet und die gr\u00f6\u00dften Mengen davon kommen aus den landwirtschaftlich bewirtschafteten B\u00f6den. Die landwirtschaftlichen Grundst\u00fccke werden meistens in unmittelbarer N\u00e4he von Wasserstr\u00f6men und auch von kleinen Wasserbecken bewirtschaftet.Die Wassererosion beruht auf Aufressung der Erdoberfl\u00e4che durch Regentropfen und durch den oberirdischen Abfluss. Laut der Form teilt sich die Erosion in Fl\u00e4chen-, Rillen-, Graben- und Stromerosion. Die Folgen der Wassererosion f\u00fchren zur Degradation und Absenkung der Produktionsf\u00e4higkeit der B\u00f6den. Die Teufe des nat\u00fcrlichen Bodenoberfl\u00e4chehorizontes wird reduziert, die Bodenstruktur wird verschlechtert, es kommt zur Absenkung von Porendurchl\u00e4ssigkeit und zur Ver\u00e4nderung von physikalischen Eigenschaften. Die oberfl\u00e4chlichen Wasserquellen werden verunreinigt, die Str\u00f6me und Wasserbecken werden mit Schwemmseln verunreinigt, es kommt zur Verschmutzung und zu den materiellen Sch\u00e4den im Ortbereich.Die Voraussetzung der Ver\u00e4nderungen von Ausnutzung des Gebietes ist auch ein wesentlicher Faktor, nach dem man den Einfluss der Bewirtschaftungsart von landwirtschaftlichen Grundst\u00fccken auf den Transport der Bodenteilchen aus den Erosionsprozessen, der Ver\u00e4nderungen der Bodenausnutzung in der Zeit bewerten kann. In den Fischwasserbecken zeigt sich auch die Erscheinung der Ufererosion, die beim Ablassen, F\u00fcllen des Wasserbeckens und Wellenschlag entsteht. Methodik : Zur Absch\u00e4tzung der Menge von Schwemmseln sind mehrere Methoden zu benutzen, incl. mathematische Simulationsmodelle. Die h\u00e4ufig gebrauchte Methode geht aus der Festsetzung der Intensit\u00e4t von Erosion im Flussgebiet mit Hilfe von Universalgleichung des Bodenverlustes (USLE) ( Wischmeier, Smith) hervor, f\u00fcr die Absch\u00e4tzung des Transportes des Sedimentes ist der Bodenverlust weiter durch den Koeffizient von Schwemmselabtragung (SDR) reduziert. SDR ( Relation der Schwemselabholung) ( Williams,1977) Die Relation dert Schwemmselabtragung (SDR) dr\u00fcckt die Relation zwischen der Jahresmenge von Schwemmseln zum Verschlussprofil und den gesamten Jahresbodenverlust im Flussgebiet aus. SDR ist z.B. laut Verh\u00e4lnis von J.R.Williams festzusetzen:\t\t\tSDR = 1,366.10-11 . P-0,0998 . RP0,3629 . CN5,444 \two\tP\t– Fl\u00e4che des Teilflussgebietes (km\u00b2)RP\t– Reliefverh\u00e4ltnis des durchschnittlichen H\u00f6henunterschiedes zur maximalen L\u00e4nge \t der Abflussstrecke (m.km-1)CN\t– durchschnittliche Zahl der Abflusskurve (CN) f\u00fcr \/Teil\/ Flussgebiet F\u00fcr die Festsetzung der Menge von Schwemmseln (S), die sich im Wasserbecken lagern, ist auch die Retensionswirkung des Wasserbeckens zu ber\u00fccksichtigen, die von dessen hydraulischen Charakteristiken ( z.B. von Verh\u00e4ltnis des Volumens des Wasserbeckens zum Jahreszufluss des Wassers ins Wasserbecken) abh\u00e4ngt, die nicht festgenommene Menge von Schwemmseln kommt \u00fcber die Ablassanlage weiter in den Strom. Die Retentionswirkung setzen wir mit Hilfe von Brune-Kurven aufgrund des Verh\u00e4ltnisses des Vorratsvolumens von Wasserbecken zum Jahreszufluss ins Wasserbecken fest.Dieses Verh\u00e4ltnis wurde auf der Wende der 70-er und 80-er Jahre in den USA abgeleitet. Die Einfachheit und leichte Zug\u00e4nglichkeit von Eingabedaten ist der Vorteil dieser Berechnung. In dieser Berechnung ist jedoch der Einfluss der Raumplatzierung von Retentionselementen im Flussgebiet nicht inbegriffen. Die gleichen SDR \u0096 Endwerte k\u00f6nnen die Flussgebiete auf diese Weise haben, die den best\u00e4ndigen Grasbewuchs oder Waldbewuchs auf der Wasserscheidelinie haben und der Ackerboden reicht zur Grenze des Wasserlaufs wie zum Beispiel das Flussgebeiet, wo der Ackerboden auf der Wasserscheidelinie ist und l\u00e4ngs der Wasserscheidelinie befindet sich breiter Streifen des best\u00e4ndigen Gras- und Waldbewuchses. Universalgleichung des Bodenverlustes (USLE) Die USLE (Universal Soil Loss Equation) Gleichung wurde von W.H.Wischmeier und D.D.Smith im Jahre 1965 abgeleitet und wird als Grundmethode f\u00fcr die Bewertung der Intensit\u00e4t der Erosionsprozesses in den USA und in anderen L\u00e4ndern benutzt (in den 70-er Jahren wurde sie f\u00fcr die Bedingungen in der Tschechischen Republik verifiziert.)Es ergibt sich schon nach dem Namen \u0084universal\u0093 , dass es bei der Festsetzung der Werte von einzelnen Faktoren gelungen ist, durch die Analyse und Auswertung von allen Dateien die regionale Begrenzung der fr\u00fcher abgeleiteten Verh\u00e4ltnisse und der nachfolgenden Applikation zu \u00fcberwinden.Die Universalgleichung berechnet den langj\u00e4hrigen durchschnittlichen Wert des Bodenverlustes mit Hilfe von f\u00fcnf Faktoren aufgrund der Gleichung \t\t\t\t\t\t\tA = R.K.LS.C.P (t\/ha\/rok)\t(t\/ha\/Jahr)\tA\t– durchschnittlicher JahresbodenverlustR \t– Faktor der Erosionswirksamkeit des Regens und des oberirdischen AbflussesK \t– Faktor der Erosionsm\u00f6glichkeit des BodensL \t– Faktor der Hangsl\u00e4nge – —\tS \t– Faktor des Hangsgef\u00e4lles C \t– Faktor der Schutzwirkung der Vegetation P \t– Faktor der Gegenerosionsschutzma\u00dfnahme\t USLE und RUSLE (revidierte Gleichung des Bodenverlustes) kommen aus dem Prinzip des sog. zul\u00e4ssigen Bodenverlustes auf dem sog. Einheitsgrundst\u00fcck hervor, dessen Parameter deutlich definiert sind und aus den Ausma\u00dfen der standarden Forschungsablussfl\u00e4chen mit L\u00e4nge von 76,2 ft (22,3 m), mit dem Gef\u00e4lle von 9% abgeleitet sind, deren Oberfl\u00e4che mechanisch in Richtung des Gef\u00e4lles eines Hangs als Brache w\u00e4hrend der Zeit von minimal 2 Jahren kultiviert wird ( hier sind die Werte von Faktoren LS,C und P = 1,0).F\u00fcr die Quantifizierung von einzelnen Gliedern der Universalgleichung des Bodenverlustes und von weiteren Eingabeunterlagen werden die geographischen Informationssysteme (GIS) optimal benutzt, die als Software-Produkte der verschiedenen Firmen, beziehungsweise auch als \u0084open source\u0093 L\u00f6sung, zug\u00e4nglich sind. Die Methode, die das GIS \u0096System ausnutzt, wird f\u00fcr die Einsch\u00e4tzung der Menge von Schwemmseln auf dem experimentalen Flussgebiet im Ausma\u00df von 62 km\u00b2 verwendet, das landwirtschaftlich intensiv bewirtschaftet wird, den Teil des Flussgebietes bilden die Waldfl\u00e4chen. Auf beiden Str\u00f6men befindet sich eine Reihe von Durchflusswasserbecken, die die Bodenteilchen auffangen, die durch die angef\u00fchrten Str\u00f6me aus den Erosionsprozessen auf dem landwirtschftlichen Boden transportiert werden. Die Wasserbecken im experimentalen Flussgebiet sind mit Durchfluss und mit h\u00f6herer Wassers\u00e4ule von Wasser am Damm (4 – 9 m) charakteristisch, als f\u00fcr Teiche \u00fcblich ist. Die Zeit der Aufhaltung von Wasser im Wasserbecken ist auch wesentlich k\u00fcrzer, also die Aufhaltung von N\u00e4hrstoffen im Wasserbecken ist kurz.Die Benutzung von USLE f\u00fcr die Berechnung der Erosionsgef\u00e4hrdung des Bodens hat einige Nachteile ( z.B. die Terraindepressionen, Konstantwert des Regensfaktors f\u00fcr das ganze Gebiet werden nicht in Betracht genommen), \u00fcber die man immer diskutiert, aber dank der Einfachheit und der relativ nicht anspruchsvollen Gewinnung von Eingabedaten wird dieser Vorgang immer sehr oft benutzt. Deshalb wurde auch weitere Methode getestet, die auch im Teil des experimentalen Flussgebietes benutzt ist. Es handelt sich um ein physikalisch gegr\u00fcndetes Modell Erosion 3D (Schmidt, 1991), mit dem sich die Doktorandin auf dem Studienaufenthalt im Ausland in Freiberg in Deutschland bekannt gemacht hat und hat den Ma\u00df von Erosionsabschwemmungen im Flussgebiet ausgewertet.Erosion 3D (Modell zur Vorhersage der Bodenerosion durch Wasser)Erosion-3D ist ein physikalisches, prozessbasiertes Modell das aufgrund von einzelnen Niederschlagsereignissen oder einer Reihe von Einzelereignissen die Bodenerosion durch Oberfl\u00e4chenabfluss prognostiziert. Die theoretischen Grundlagen des Modells wurden am Institut f\u00fcr Geographische Wissenschaften an der TU Berlin von Prof. Schmidt [1] entwickelt und sp\u00e4ter in der Software Erosion-2D als hangbasierte, zweidimensionale Modellversion ver\u00f6ffentlicht. Die gridbasierte, dreidimensionale Modellversion Erosion-3D wurde 1995 von Dr. von Werner erstellt. Erosion-3D wird auch vom s\u00e4chsischen Landesamt f\u00fcr Landwirtschaft genutzt. Das Landesamt bewertet damit landwirtschaftliche Bewirtschaftungsformen im Hinblick auf Reduzierung von Oberfl\u00e4chenabfluss und Bodenerosion. [3] Die r\u00e4umliche Aufl\u00f6sung der Eingangsdaten ist in der Regel durch die Aufl\u00f6sung des digitalen Gel\u00e4ndemodells begrenzt. Die Intensit\u00e4t des Niederschlags wird in Intervallen von maximal 10 Minuten L\u00e4nge angegeben. Die Berechnung des langfristigen Bodenabtrags wird durch eine Folge einzelner Niederschlagsereignisse simuliert. [3]\u00dcber die experimentell ermittelten Parameter Skinfaktor, Oberfl\u00e4chenrauigkeit und Erosionswiderstand k\u00f6nnen die bearbeitungsbedingten Effekte auf die Prozesse Infiltration, Oberfl\u00e4chenabfluss und Partikelabl\u00f6sung abgebildet werden. EROSION 3D verf\u00fcgt \u00fcber mehrere obligatorische bzw. optionale Module:\u0095\tDas Modul Reliefanalyse dient der Generierung hydrologisch essentieller Rasterdaten (Abflussrichtung, Abflussverteilung, Abflusskonzentration u.a.) aus vorhandenen DGM-Datens\u00e4tzen. Es umfasst folgende Funktionen: o\tSuche und Auff\u00fcllung abflussloser Senkeno\tBerechnung der fl\u00e4chenhaften Abflussverteilung und Abflusskonzentrationo\tBerechnung der zu jeder Rasterzelle geh\u00f6renden Einzugsgebietsfl\u00e4che und Flie\u00dfwegl\u00e4nge (Abflusskonzentration)o\tSchwellenwertberechnung zur Bestimmung ephemerer Gerinneo\tBestimmung der Wasserscheidenlage\u0095\tDas Boden-\/Landnutzungsmodul dient dem Einlesen und Weiterverarbeiten vorher vom Anwender generierter Eingabedatens\u00e4tze. Dar\u00fcber hinaus erm\u00f6glicht es die Abbildung des Infiltrationsverlaufs in Abh\u00e4ngigkeit von Boden- und Bearbeitungseigenschaften.\u0095\tIm Niederschlagsmodul k\u00f6nnen im Voraus erstellte Niederschlagsdaten weiterverarbeitet werden. Eine r\u00e4umliche Verteilung von Niederschlagsdaten, z. B. f\u00fcr Einzugsgebiete, wird \u00fcber Zonenraster und Niederschlagstabellen gew\u00e4hrleistet.\u0095\tIm Infiltrationsmodell kann zwischen Ein- und Mehrschichtinfiltration unterschieden werden. Eine globale Ver\u00e4nderung der Anfangsbodenfeuchte erm\u00f6glicht eine Modellkalibrierung\u0095\tDie Ermittlung des fl\u00e4chenspezifischen Oberfl\u00e4chenabflusses, des Bodenabtrags und der Deposition erfolgt modellintern \u00fcber Teilmodelle. (http:\/\/tu-freiberg.de\/fakult3\/tbt\/boden\/) Schlusswort :Die Ergebnisse sollten die Festsetzung des Transportes der Bodenteilchen in den Abschlussprofilen von Teilflussgebieten, beziehungsweise die Festsetzung der Menge der in den Durchflusswasserbecken aufgefangenen Bodenteilchen, erm\u00f6glichen. Die Ergebnisse der L\u00f6sung durch diese Methode geben die Informationen \u00fcber die risikoartigen Stellen in den Flussgebieten vom Aspekt der Erosiongef\u00e4hrdung und vom Aspekt der Verschlammung von kleinen Wasserbecken mit Sedimenten, mit den negativen Folgen der Eutrophierung. Das Testen der Methode geht aus dem Vergleich der berechneten Werten mit Hilfe von experimentalen Methoden und Werten hervor, die aus der wirklichen Menge von Sedimenten gewonnen wurden, die im Wasserbecken abgelagert wurden. Die Werte aus der Messung, die im Rahmen des Wasserablasses von ausgew\u00e4hlten Wasserbecken durchgef\u00fchrt wurden, werden f\u00fcr Empfehlung zur Manipulationsart mit Wasser in den kleinen Wasserbecken ausgenutzt.Es wird erwartet, dass die Ergebnisse der \u00dcberpr\u00fcfung der Methodik f\u00fcr die Bewertung der Erosionsprozesse und des Transportes des Sedimentes im experimentalen Flussgebiet praktisch anwendbar f\u00fcr die routinem\u00e4\u00dfigen Einsch\u00e4tzungen der Menge von aufgehaltenem Sediment in kleinen Wasserbecken in bestimmter Zeitperiode und f\u00fcr die Festsetzung der n\u00f6tigen F\u00f6rderungsn\u00f6tigkeit in \u00e4hnlichen Lokalit\u00e4ten sein werden. Im Anschluss daran werden sie f\u00fcr die Vorschl\u00e4ge der Gegenerosionsma\u00dfnahmen anwendbar sein, damit man die Abschwemmung von Oberfl\u00e4chenhorizonten vom landwirtschaftlichen Boden und dadurch die schnelle Verschlammung von kleinen Wasserbecken (Li\u009akov\u00e1, Vr\u00e1na, 2009) vorbeugen konnte.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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