Degradacja gleb: Erozja i ochrona

Diagnoza środowiska przyrodniczego

• Diagnoza środowiska przyrodniczego obejmuje mechanizmy funkcjonowania przyrody i jej zasoby.
• Obejmuje też główne elementy struktury przestrzennej środowiska przyrodniczego oraz zagrożenia wywołane antropopresją.

Czynniki abiotyczne i rozpoznanie warunków przyrodniczych

• Należy wziąć pod uwagę zasoby kopalin i warunki geologiczno-glebowe.
• Należy wziąć pod uwagę ukształtowanie geomorfologiczne i wpływ uwarunkowań geomorfologicznych na zagospodarowanie terenu.
• Rozpoznanie warunków przyrodniczych zawiera analizę ukształtowania powierzchni (morfograficzno-morfologiczną, genetyczną i wiekową).
• Analizowane jest rozmieszczenie form geomorfologicznych i występowanie procesów geodynamicznych.
• Do najważniejszych obserwacji należy odczytywanie rzeźby i morfologii terenu.
• Analizowany jest rozwój sieci hydrograficznej oraz ustalenie głębokości zwierciadła wód podziemnych.
• Należy brać pod uwagę procesy geologiczne i określenie stanu zagospodarowania terenu.
• Mapy rzeźby terenu i mapy geomorfologiczne są pomocne.

Zastosowanie map geomorfologicznych w planowaniu i rozwoju gospodarczym

• Wykorzystywane są w użytkowaniu terenu, rolnictwie i leśnictwie (erozja), podziemnych i powierzchniowych inwestycjach inżynieryjnych.
• Mapy są niezbędne do zasobów i eksploatacji zasobów naturalnych, w badaniach geologicznych, kopaniu i wydobyciu.
• Przydatne w ocenie szkód powydobywczych, rekultywacji kopalni, obszarów ruchów masowych i subsydencji.
• Służą do wyznaczania i tworzenia obszarów pod wysypiska odpadów.
• Istnieją szczegółowe mapy geologiczne Polski w skali 1:50 000, mapy geologiczno-gospodarcze Polski oraz mapy geośrodowiskowe Polski.

Proces degradacji podłoża i ochrona

• Wietrzenie to dezintegracja materii skalnej oraz zmiany chemiczne.
• Degradacja podłoża jest spowodowana kwaśnymi deszczami (kras podziemny i powierzchniowy) i wietrzeniem biologicznym.
• Front wietrzeniowy to miąższość pokrywy zwietrzelinowej.
• Wietrzenie jest większe w klimacie wilgotnym, istnienie skala wietrzenia (0-9).

Zapobieganie procesom wietrzenia

• Stosuje się odpowiedni projekt i odpowiednią konserwację.
• Oczyszczanie obejmuje mycie, abrazję, czyszczenie mechaniczne lub chemiczne.
• Zabezpieczenie powierzchni to wypełnianie ubytków, poprawa kohezyjności materiału, zmniejszenie porowatości.
• Niezbędna jest ochrona klimatyczna, np. zmniejszenie emisji zanieczyszczeń na danym obszarze.

Degradacja, ochrona i rekultywacja stoków

• Rozpryzg to działalność erozyjna kropel deszczu.
• Spłukiwanie powierzchniowe to zmyw warstwowy.
• Spłukiwanie linijne prowadzi do erozji wąwozowej.
• Klasyfikacja i kryteria ruchów masowych zależą od rodzaju skały lub gruntu w podłożu, mechaniki i przyczyny ruchu.
• Klasyfikacja zależy od geometrii zbocza i osuwiska, rodzaju materiału, kształtu poślizgu, rozmieszczenia rumoszu oraz wilgotności gruntu.
• W Polsce osuwiska występują głównie w Karpatach (94-95% osuwisk), w dolinach rzecznych i na wybrzeżach klifowych.
• Ochrona i rekultywacja polega na przyjmowaniu nachylenia stoków i monitorowaniu stoków podatnych na osuwiska.

Nachylenie zbocza a stabilność

• Zbocza o nachyleniu <3% są bardzo stabilne
• Zbocza o nachyleniu 3-8 są stabilne
• Zbocza o nachyleniu 8-15 są średnio stabilne
• Zbocza o nachyleniu >15 są mało stabilne

Przyczyny osuwisk

• Budowa geologiczna, w tym słaby i wrażliwy, zwietrzały, rozdrobniony i spękany materiał, zróżnicowanie przepuszczalności i sztywności materiału, orientacja nieciągłości.
• Trzęsienia ziemi i wybuchy wulkanów mogą prowadzić do osuwisk
• Uwarunkowania geomorfologiczne, wypiętrzenia tektoniczne, procesy wulkaniczne, erozje rzeczne, morskie lub glacjalne.
• Podziemna erozja – rozpuszczanie, płynięcie, sufozja prowadzą do degradacji stoków
• Istotne jest usuwanie roślinności, odtajanie oraz przemarzanie i odmarzanie zwietrzeliny, jak również pęcznienie i kurczenie zwietrzeliny.
• Intensywne i/lub długotrwałe opady atmosferyczne połączone z powodziami i wzmożoną erozją boczną rzek oraz gwałtowne topnienie pokrywy śnieżnej wczesnąwiosną.
• Działalność człowieka zakłóca stabilność stoków.

Czynniki antropogeniczne wpływające na stabilność stoków

• Rozcinanie i podcinanie stoków.
• Nadmierne obciążenie stoku przez wznoszone obiekty budowlane lub nasypy.
• Obniżanie poziomu wód lub zbiorników.
• Nawadnianie terenu.
• Oddziaływania dynamiczne: wibracje i wstrząsy powodowane przez prace ziemne i ruch pojazdów.
• Górnictwo.
• Pęknięcia rur kanalizacji wodnej.
• Niewłaściwe projektowanie skarp.
• Zmiana użytkowania terenu wpływa na zmiany obiegu wody w gruncie.

Morfologia i tektonika

• Osuwiska istnieją lub tworzą się często na stokach o nachyleniu 9-14 stopni.
• Mniej podatne są stoki o nachyleniu 15-25 stopni
• Podatność maleje przy nachyleniu większym w Karpatach (budowa fliszowa).
• Osuwiska powstają i odżywają w latach mokrych i opadzie rocznym >1000 mm
• Opady obniżają napięcie powierzchniowe, usuwają powietrze z porów, zmniejszają spójność, usuwają spoiwa, zapoczątkowują zmiany wietrzeniowe, zwiększają ciężar właściwego gruntu , podnoszą poziom piezometryczny, zwiększają ciśnienie porowe i zmniejszają wytrzymałość na ścinanie.
• Ruch zbocza wywołują procesy, które wpływają na wzrost naprężenia ścinającego i redukcję wytrzymałości na ścinanie.
• Erozja wywołana działaniem rzeki, lodu, wietrzenia powoduje wzrost naprężenia
• Zjawiska wywołane działalnością człowieka, ciężar wody z opadów deszczu lub śniegu wpływają na wzrost naprężenia
• Osłabienie i niejednorodność strukturalna skał
• Reakcje fizyczne i chemiczne
• Zmiany sił międzycząsteczkowych
• Zmiany w szacie roślinnej powodują obniżenie wytrzymałości na ścinanie

Zakres rozpoznania zbocza i ruchu

• Celem jest dostarczenie szczegółowych danych do obliczeń stateczności zbocza
• Zakres badań obejmuje określenie morfologii, rozpoznanie warunków geologicznych i hydrogeologicznych, zbadanie wytrzymałości skał i masywu.
• Stabilność stoku – to równowaga graniczna, znany jest kształt i położenie powierzchni poślizgu..
• Potencjalną bryłę osuwiskową dzieli się na bloki o ścianach pionowych, miarą stateczności jest wskaźnik stateczności.

Pokrywa glebowa: degradacja, ochrona, rekultywacja, renaturalizacja

• Degradacja fizyczna to strata masy gleby w wyniku procesów erozji.
• Degradacja chemiczna to strata składników pokarmowych roślin, nagromadzenie się substancji szkodliwych oraz zakwaszenie i zasolenie gleby.
• Degradacja biologiczna to zmniejszanie się zawartości substancji organicznej i niekorzystne zmiany składu mikroflory i mikrofauny glebowej.

Podatność gleb na degradację

• Gleby pyłowe, szczególnie lessy, są bardzo podatne na degradację
• Piaski luźne i rędziny kredowe są silnie podatne na degradację
• Żwiry i piaski gliniaste są średnio podatne na degradację
• Gliny lekkie i gliny średnie są słabo podatne na degradację.
• Gliny ciężkie, iły i gleby szkieletowe są odporne na degradację.
• Największe obszary degradacji gleb znajdują się w Azji.

Degradacja gleb

• To pogorszenie właściwości chemicznych, fizycznych i biologicznych oraz spadek ich aktywności biologicznej, co zmniejsza ilość i jakość biomasy roślin.
• Dewastacja gleb to całkowita utrata wartości użytkowych.
• Strategia Tematyczna Ochrony gleb (zagrożenia) obejmuje pustynnienie i erozję.
• Strategia obejmuje spadek zawartości materii organicznej oraz zanieczyszczenie, zasklepianie i zagęszczanie gleby.

Ochrona gleb

• Obejmuje przeznaczenie gleb produktywnych na cele nierolnicze i nieleśne oraz wyłączenie z użytkowania.
• Procesy naturalnej degradacji są intensyfikowane przez działalność człowieka, w tym erozja wodna i wietrzna, osuwiska, pustynnienie i stepowienie.
• Degradacja antropogeniczna obejmuje aspekty geomechaniczne, hydrologiczne, chemiczne i biologiczne oraz zanieczyszczenie mechaniczne.
• Erozja to niszczenie powierzchniowej warstwy gleby poprzez dezintegrację i przemieszczanie cząstek glebowych pod wpływem wody lub wiatru.
• Zagrożenie erozją wodną to niszczenie profilu gleby i podłoża.
• Czynniki zagrożenia erozją wodną to uwarunkowania geomorfologiczne, gatunek i rodzaj gleby, wielkość i intensywność opadów atmosferycznych.

Zapobieganie erozji wodnej

• Stosowane metody techniczne obejmują odpowiednie urządzanie działek i pól.
• Obejmuje to budowę przeszkód i grobli, zbiorników retencyjnych, wałów, rowów i kanałów.
• Metody fitomelioracyjne polegają na wprowadzaniu roślin ograniczających powierzchniowy spływ wody.
• Metodami agrotechnicznymi są poprzeczno-stokowa uprawa roli, poprawa struktury gleby, poprzeczno-stokowy kierunek siewu i sadzenia roślin.
• Stan zakwaszenia gleb w Polsce jest zróżnicowany, a odczyn gleb leśnych jest bardziej kwaśny niż uprawnych.
• Erozja eoliczna wymaga zakładania i pielęgnowania śródpolnych pasów zadrzewień i zakrzaczeń oraz stałego utrzymywania gleby pod okrywą roślinną.

Czynniki zagrożenia erozją wietrzną

• Rodzaj i gatunek gleby, czynniki geomorfologiczne i rzeźba terenu, siła wiatru, wilgotność gleby.
• Rodzaj pokrywy roślinnej.
• Sposób użytkowania terenu

Pustynnienie i stepowienie

• Pustynnienie (desertyfikacja) to naturalny lub antropogeniczny proces nieodwracalnych zmian gleby i roślinności, prowadzący do aridyzacji i zmniejszania produktywności biologicznej.
• Skutki pustynnienia to zmiany klimatu, zanik wód podziemnych, wysychanie źródeł, kurczenie się jezior.
• Stepowienie to ubożenie strefy umiarkowanej leśnej i lasostepowej przez intensyfikację rolnictwa.
• Do stepowieniu sprzyjają pożary, obniżanie poziomu wód gruntowych, zmiany klimatu i dominacja biocenoz trawiastych.
• Określa się grupy gleb, rzeźbę terenu, lesistość i rodzaj użytków rolnych.

Uniwersalne równanie strat glebowych USLE

• Pozwala ocenić ilość masy gleby wyerodowanej w ciągu roku w wyniku spłukiwania powierzchniowego i liniowego.
• Pozwala określić miejsca zagrożone, zidentyfikować czynniki odpowiedzialne za erozję i pomóc w podjęciu odpowiednich zabiegów.
• Do budownictwa wiejskiego najkorzystniejsze są tereny o spadku do 16% (7°).
• Dla terenów pod ośrodki produkcyjne do 8%.
• W rolnictwie do 3%.
• Na gruntach 6-12° należy stosować zabiegi przeciwerozyjne.
• Na gruntach powyżej 20% powinno się zalesiać.
• Zaleca się głęboszowanie na terenach zagrożonych erozją wodną.

Koryta rzeczne i dna dolin: degradacja ochrona i rekultywacja

• Środki zaradcze przeciwko zamulaniu to transfer rumowiska po dnie z wykorzystaniem prądów gęstościowych, płukanie rumowiska, wypompowywanie oraz pogłębianie.
• Podział równiny zalewowej obejmuje przykorytową strefę depozycji aluwiów i zewnętrzną strefę depozycji aluwiów.
• Stan równowagi dynamicznej - stabilność dynamiczna koryta obliczana przez zależność Lane'a.
• Potrzebna jest ocena hydrodynamiczna koryta rzecznego.

Morfodynamika rzeczna - regulacja.

• Przebieg zmian morfodynamicznych wymaga określenia oporów przepływu i charakterystyki pokrywy dna.
• Ocena parametryczna zmian morfodynamicznych pozwala scharakteryzować odcinki profilu podłużnego cieku pod kątem transportu rumowiska i równowagi.
• Regulacje rzek mają na celu poprawę warunków hydraulicznych przepływu wody ruchu rumowiska i pochodu lodu.
• Regulacje rzek chronią przed powodzią oraz erozją rzeczną,

Rodzaje i systemy regulacji rzek i potoków

• Ochrona stoków i zabudowa potoków górskich.
• Obudowa właściwego koryta.
• Ochrona przeciwpowodziowa.

Regulacja systematyczna rzek

• Poprzeczne (ostrogi).
• Podłużne (tamy).
• Mieszane.

Budowle i prace regulacyjne

• Wyrównanie podłużnego spadku regulacyjnego.
• Projektowanie krzywizny łuków.
• Umocnienia brzegów i dna koryta.
• Zapory przeciwrumowiskowe.
• Progi i stopnie.
• Budowle regulacyjne (poprzeczne i podłużne).
• Budowle przepuszczalne.
• Zabudowa starorzeczy.
• Zbiorniki retencyjne.
• Wały ochronne, mosty i przepusty.

Degradacja geomechaniczna gleb oraz działania naprawcze w terenach pogórniczych.

• Polega na częściowym lub całkowitym zniszczeniu powierzchni gruntu i litosfery co może prowadzić do niekorzystnych zmian w krajobrazie.
• Następują przekształcenia rzeźby terenu, dewastacja i degradacja gleb, zmiany stosunków wodnych, zmiany jakości wód i powietrza oraz zmiany lokalnego mikroklimatu.
• Klasyfikuje się tereny rekultywowane pod względem wysokości i nachylenia stoków.
• Działania naprawcze obejmują rewaloryzację, rekonstrukcję, konserwację i kreację krajobrazu.
• Oceny właściwości gruntów podlegających rekultywacji obejmują badania mineralogiczne, fizyczne i chemiczne.
• Fazy rekultywacji to przygotowawcza, podstawowa i szczegółowa.

Sprawdź swoją wiedzę na temat erozji wodnej i wietrznej oraz metod zapobiegania degradacji gleb. Zmierz się z pytaniami dotyczącymi czynników wpływających na erozję, pustynnienia, odczynu gleb oraz strategii ochrony gleb w Polsce i na świecie. Dowiedz się, jak chronić gleby produktywne przed degradacją.