PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Impact of rainfall intensity on soil erosion based on experimental research

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Soil erosion by water is influenced by a major morphogenetic factor – precipitation. Surface runoff, initiated by rainfall, plays a key role in this process. This article addresses the effects of rainfall intensity and soil moisture on soil erosion through a series of rainfall simulations of different intensity and duration. The implementation of measurements at a research station located in the Różany Stream catchment in Poznań made it possible to study the entire water balance within the slope, including precipitation, evaporation, surface runoff and infiltration. The study included various rainfall intensities, with a focus on extreme events reflecting ongoing climate change and increasing anthropopressure. Rainfall simulations were conducted on both dry and wet ground. The results showed that increasing rainfall intensity led to greater surface runoff and soil loss. Moreover, soil moisture was identified as a critical factor affecting soil erosion, with wetter conditions reducing soil loss while increasing surface runoff.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
25--36
Opis fizyczny
Bibliogr. 44 poz., rys.
Twórcy
  • Institute of Geoecology and Geoinformation, Adam Mickiewicz University in Poznań, Poland
  • Institute of Physical Geography and Environmental Planning, Adam Mickiewicz University in Poznań, Poland
  • Institute of Physical Geography and Environmental Planning, Adam Mickiewicz University in Poznań, Poland
Bibliografia
  • Abudi I., Carmi G., Berliner P., 2012. Rainfall simulator for field runoff studies. Journal of Hydrology 454: 76–81. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2012.05.056.
  • Bettoni M., Maerker M., Bosino A., Conedera M., Simoncelli L., Vogel S., 2023. Land use effects on surface runoff and soil erosion in a southern Alpine valley. Geoderma 435, 116505. DOI: 10.1016/j.geoderma.2023.116505.
  • Boulange J., Malhat F., Jaikaew P., Nanko K., Watanabe H., 2019. Portable rainfall simulator for plot-scale investigation of rainfall-runoff, and transport of sediment and pollutants. International journal of sediment research 34(1): 38–47. DOI: 10.1016/j.ijsrc.2018.08.003.
  • Bowyer-Bower T.A.S., Burt T.P., 1989. Rainfall simulators for investigating soil response to rainfall. Soil Technology 2, 1: 1–16. DOI: 10.1016/S0933-3630(89)80002-9.
  • Brodowski R., Rejman J., 2004. Określenie wpływu wilgotności i stanu powierzchni gleby wytworzonej z piasku gliniastego na spływ powierzchniowy i zmyw gleby. Acta Agrophysica 4(3): 619–624.
  • Bryan R.B., 1974. A simulated rainfall test for the prediction of soil erodibility. Zeitschrift fur Geomorphologie N.F. Supplement Band 21: 138–150.
  • Chmal R., 1990. Szczegółowa Mapa Geologiczna Polski w skali 1:50 000, arkusz Poznań. Warszawa, Państwowy Instytut Geologiczny.
  • Chomicz K., 1951. Ulewy i deszcze nawalne w Polsce. Wiad. Służby Hydrol. Meteor 2: 5–58.
  • Czuchaj A., Majewski M., Marciniak M., 2022. Koncepcja stanowiska do badań spływu powierzchniowego i spłukiwania w zlewni Różanego Strumienia. In: A. Kostrzewski, J. Szpikowski, M. Majewski (eds.), Zintegrowany Monitoring Środowiska Przyrodniczego. Współczesne przemiany naturalne i antropogeniczne środowiska przyrodniczego zlewni rzecznych i jeziornych. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań: 163–179.
  • De Ploey J., Savat J., Moeyersons J., 1976. The differential impact of some soil loss factors on flow, runoff, creep and rainwash. Earth Surface Processes 1: 151–162.
  • Dunkerley D., 2021. The importance of incorporating rain intensity profiles in rainfall simulation studies of infiltration, runoff production, soil erosion, and related landsurface processes. Journal of Hydrology 603, 126834. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2021.126834.
  • Elhakeem M., Papanicolaou A.N., 2009. Estimation of the Runoff Curve Number via Direct Rainfall Simulator Measurements in the State of Iowa, USA. Water Resources Management 23(12): 2455–2473. DOI: 10.1007/s11269-008-9390-1.
  • Fernández-Raga M., Rodríguez I., Caldevilla P., Búrdalo G., Ortiz A., Martínez-García R., 2022. Optimization of a Laboratory Rainfall Simulator to Be Representative of Natural Rainfall. Water 14(23), 3831. DOI: 10.3390/w14233831.
  • Fitzjohn C., Ternan J.L., Williams A.G., 1998. Soil moisture variability in a semi-arid gully catchment: implications for runoff and erosion control. Catena 32(1): 55–70. DOI: 10.1016/S0341-8162(97)00045-3.
  • Fowler H.J., Lenderink G., Prein A.F., Westra S., Allan R.P., Ban N., Barbero R., Berg P., Blenkinsop S., Do H.X., Guerreiro S., Haerter J.O., Kendon E.J., Lewis E., Schaer C., Sharma A., Villarini G., Wasko C., Zhang X., 2021. Anthropogenic intensification of short-duration rainfall extremes. Nature Reviews Earth & Environment 2(2): 107–122. DOI: 10.1038/s43017-020-00128-6.
  • Hildebrandt-Radke I., 2016. Środowisko geograficzne Poznania. In: M. Kara, M. Makohonienko, A. Michałowski (eds), Przemiany osadnictwa i środowiska przyrodniczego Poznania i okolic od schyłku starożytności do lokacji miasta. Bogucki Wydawnictwo Naukowe, Poznań: 23–46.
  • Horton R., 1945. Erosional development of streams and their drainage basins: hydrophysical approach to quantitative morphology. Bulletin of the Geological Society of America 56: 275–370.
  • Humphry J.B., Daniel T.C., Edwards D.R., Sharpley A.N., 2002. A portable rainfall simulator for plot-scale runoff studies. Applied Engineering in Agriculture 18(2): 199–204. DOI: 10.13031/2013.7789.
  • IPCC, 2021. Climate Change 2021: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. V. Masson-Delmotte, P. Zhai, A. Pirani, S.L. Connors, C. Péan, S. Berger, N. Caud, Y. Chen, L. Goldfarb, M.I. Gomis, M. Huang,K. Leitzell, E. Lonnoy, J.B.R. Matthews, T.K. Maycock, T. Waterfield, O. Yelekçi, R. Yu, and B. Zhou (eds.). Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA. DOI: 10.1017/9781009157896.
  • Iserloh T., Ries J.B., Arnáez J., Boix-Fayos C., Butzen V., Cerdà A., Echeverría M.T., Fernández-Gálvez J., Fister W., Geißler C., Gómez J.A., Gómez-Macpherson H., Kuhn N.J., Lázaro R., León F.J., Martínez-Mena M., Martínez-Murillo M.F., Marzen M., Mingorance M.D., Ortigosa L., Peters P., Regüés D., Ruiz-Sinoga J.D., Scholten T., Seeger M., Solé-Benet A., Wengel R., Wirtz S., 2013. European small portable rainfall simulators: A comparison of rainfall characteristics. Catena 110: 100–112. DOI:10.1016/j.catena.2013.05.013.
  • Kostrzewski A., 2001. Stan badań erozji gleb na Pomorzu Zachodnim. Folia Universitatis Agriculturae Stetinensis 217, Agricultura 87: 117–124.
  • Kosturkiewicz A., Szafrański Cz., 1993. Spływy powierzchniowe i podpowierzchniowe z bogato rzeźbionych terenów. In: A. Kostrzewski (ed.), Geoekosystem obszarów nizinnych, Zeszyty Naukowe IGiPZ PAN 6: 123–130.
  • Kundzewicz Z., Jania J., 2007. Extreme hydro-meteorological events and their impacts. From the global down to the regional scale. Geographia Polonica 80, 2: 9–23.
  • Li X.Y., Contreras S., Sole-Benet A., Canton Y., Domingo F., Lazaro R., Lin H., Wesemael B.V., Puigdefabregas J., 2011. Controls of infiltration-runoff processes in Mediterranean karst rangelands in SE Spain. Catena 86: 98–109. DOI: 10.1016/j.catena.2011.03.003.
  • Majewski M., 2014. Wykorzystanie eksperymentu terenowego w badaniach erozji wodnej gleb w zlewni Chwalimskiego Potoku (Pojezierze Drawskie, górna Parsęta). Prace Geograficzne UJ 138: 57–66.
  • Majewski M., 2020. Sekularne i ekstremalne procesy erozji wodnej gleb na Pojezierzu Drawskim. Landform Analysis 39.
  • Major M., 2018. Skład granulometryczny gleb rdzawych w zlewni Różanego Strumienia. In: A. Kostrzewski, A. Stach, M. Majewski (eds), Geneza, litologia i stratygrafia utworów czwartorzędowych, t. VII, IGIG UAM, Poznań: 125–130.
  • Mayerhofer C., Meißl G., Klebinder K., Kohl B., Markart G., 2017. Comparison of the results of a small-plot and a large-plot rainfall simulator–Effects of land use and land cover on surface runoff in Alpine catchments. Catena 156: 184–196. DOI: 10.1016/j. catena.2017.04.009.
  • Mhaske S.N., Pathak K., Basak A., 2019. A comprehensive design of rainfall simulator for the assessment of soil erosion in the laboratory. Catena 172: 408–420. DOI: 10.1016/j.catena.2018.08.039.
  • Naves J., Anta J., Suárez J., Puertas J., 2020. Hydraulic, wash-off and sediment transport experiments in a full-scale urban drainage physical model. Scientific data 7(1), 44. DOI: 10.1038/s41597-020-0384-z.
  • Nielsen K.T., Moldrup P., Thorndahl S., Nielsen J.E., Duus L.B., Rasmussen S.H., Uggerby M., Rasmussen M.R., 2019. Automated rainfall simulator for variable rainfall on urban green areas. Hydrological Processes 33(26): 3364–3377. DOI: 10.1002/hyp.13563.
  • Nowocień E., Podolski B., Wawer R., 2004. Estimating outflow and sediment uptake chosen Polish soil kinds in simulated conditions. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities 7(2).
  • Panini T., Torri D., Pellegrini S., Pagliai M., Salvador Sanchis M.P.,1997. A theoretical approach to soil porosity and sealing development using simulated rainstorms. Catena 31: 199–218. DOI: 10.1016/S0341-8162(97)00039-8.
  • Renard K.G., Foster G.R., Weesies G.A, McCool D.K. Yder D.C., 1997. Predicting Soil Erosion by Water: A Guide to Conservation Planning with the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) (Agricultural Handbook 703). US Department of Agriculture, Washington DC. Rončević V., Živanović N., van Boxel J.H., Iserloh T., Štrbac S., 2023. Dripping Rainfall Simulators for Soil Research – Performance Review. Water 15(7), 1314. DOI: 10.3390/w15071314.
  • Rudolph A., Helming K., Diestel H., 1997. Effect of antecedent soil water content and rainfall regime on microrelief changes. Soil Technology 10: 69–81. DOI: 10.1016/0933-3630(95)00040-2.
  • Sangüesa C., Arumí J., Pizarro R., Link O., 2010. A Rainfall Simulator for the in situ Study of Superficial Runoff and Soil Erosion.Chilean journal of agricultural research: 178–182.
  • Savenije H.H., 1996. The runoff coefficient as the key to moisture recycling. Journal of Hydrology 176(1–4): 219–225. DOI: 10.1016/0022-1694(95)02776-9.
  • Słupik J., 1981. Rola stoku w kształtowaniu odpływu w Karpatach fliszowych. Prace Geograficzne IGiPZ PAN 142, Kraków.
  • Smolska E., 2010. Spływ wody i erozja gleby na piaszczystym stoku w obszarze młodoglacjalnym – pomiary poletkowe (Pojezierze Suwalskie, Polska NE). In: E. Smolska, J. Rodzik (eds.), Procesy erozyjne na stokach użytkowanych rolniczo (metody badań, dynamika i skutki). Prace i Studia Geograficzne 45: 197–214.
  • Szpikowski J., 2003. Contemporary processes of soil erosion and the transformation of the morphology of slopes in agricultural use in the postglacial catchment of the Chwalimski Potok (Up-per Parsęta, Drawskie Lakeland). Quaestiones Geographicae 22: 79–90.
  • Tossell R.W., Dickinson W.T., Rudra R.P., Wall G.J, 1987. A portable rainfall simulator. Canadian Agricultural Engineering 29: 155–162.
  • Winowski M., Majewski M., 2016. Lithological conditions of soil erosion in the Chwalimski Potok catchment (the Drawskie Lakeland) at the background of selected geotechnical analyses. Prace Geograficzne 147: 7–23. DOI: 10.4467/20833113PG.16.019.6081.
  • Wischmeier W.H., Smith D.D., 1978. Predicting rainfall erosion losses: A guide to conservation planning. Agricultural Handbook 537, U.S. Department of Agriculture, Washington D.C.
  • Zwoliński Z., Hildebrandt-Radke I., Mazurek M., Makohonienko M., 2017. Existing and proposed urban geosites values resulting from geodiversity of Poznań City. Quaestiones Geographicae 36(3): 125–149. DOI: 10.1515/quageo-2017-0031.
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-6b82f01a-c839-41ca-8462-b0d9f1347caa
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.