Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Environmental and economic effects of water and deflation destruction of steppe soil in Ukraine

Dudiak Nataliia, Pichura Vitalii, Potravka Larisa, Stratichuk Natalia

Journal of Water and Land Development

|

2021

|

no. 50

10--26

EN

Water and wind erosion are the most powerful factors in the decrease of soil fertility and a threat to food security. The study was conducted on the steppe zone in Ukraine (total area of 167.4 thous. km2), including agricultural land (131.6 thous. km2). At the first stage, the modeling of spatial differentiation of water and wind erosion manifestations was carried out to calculate losses of soil (Mg∙ha–1) and to determine their degradation. At the second stage, soil-climatic bonitet of zonal soils (points) is carried out to determine their natural fertility (Mg∙ha–1). At the third stage, the spatial adjustment of the natural soil fertility to the negative effect of erosion was carried out. This made it possible to calculate crop losses and total financial losses due to water and wind erosion. The integrated spatial modeling showed that about 68.7% of arable land was constantly affected by the combined erosion, in particular the area of low eroded arable land (16.8%), and medium and highly eroded land (22.1%). Due to erodibility of soil, about 23.3% of agricultural land transferred from the category of high and medium quality to medium, low and very low quality, which is caused by the loss of soil fertility of up to 70%, crop losses of up to 1.93 Mg∙ha–1 ha–1 and eduction of agricultural income up to 390 USD∙ha–1. In the steppe region under the research, gross crop losses from erosion were up to 15.11 thous. Mg∙ha–1 (3.05 mln USD). In order to protect soils, improve fertility and increase crop yields in the steppe zone in Ukraine, the following measures were suggested: adaptive and landscape erosion control design with elements of conservation farming in accordance with the spatial differentiation of soil quality and extent of water erosion deflation danger.

2

Spatial Modeling of the Effects of Deflation Destruction of the Steppe Soils of Ukraine

Dudiak Nataliia Vasylivna, Pichura Vitalii Ivanovich, Potravka Larisa Aleksandrovna, Stroganov Alexander Alexandrovich

Journal of Ecological Engineering

|

2020

|

Vol. 21, nr 2

166--177

EN

The decrease in the agricultural efficiency is associated with the influence of wind erosion, the consequence of which is a decrease in the soil fertility. Significant effects of wind erosion are typical of the arid and semi arid zones with a small amount of precipitation, high air temperature and degree of evaporation, reinforced by strong winds and low differentiation of plant protection. It has been proven that the intensity of the effects of deflation processes depends on the physical and geographical conditions of the distribution of agricultural land, systematic soil protection activities and the availability of vegetation. It has been established that the acceleration of the deflation processes occurs in the territories with increased anthropogenic pressure, which leads to ecological disturbance of the natural balance characterizing territorial ecosystems. In the course of the studies it was found that the natural processes of wind erosion are significantly enhanced by the absence of a scientifically-based and ecological land development system of agriculture, which leads to destruction of the soil cover, reduction of soil fertility, damage to the agricultural crops and, thus, the economic damage. As a result of application of the GIS and ERS technologies, the empirical-statistical model of the possible soil loss due to wind erosion in the territory of the Steppe zone of Ukraine, it has been found that in the course of the deflation processes in the territory taken by naked fallow upon the absence of the conditions for the deflation resistance activities, the value of soil loss at the epicenter of dust storms can reach about 600 t / ha. Studies proved the importance of the deflation resistant action of the vegetation cover, which tends to an increase in the erosion dangerous (favorable) areas of agricultural land by 1.7 times, which reduces the soil loss by 5.62 times. In accordance with the intensity of the effects of the deflation processes and the increase of the soil losses, the contour and land development deflation resistance activities with elements of soil protection agriculture were proposed.

3

Priority Areas for Initiating Land Consolidations Related to Erosion and Water Retention in the Landscape, Czech Republic

Karásek P., Konečná J., Pochop M., Kučera J., Podhrázská J.

Journal of Ecological Engineering

|

2018

|

Vol. 19, nr 4

16--28

EN

Land consolidations represent a unique tool for managing the problems of the rural space. They help to settle the land property rights and meet the current requirements associated with the protection and formation of a stable, permanently sustainable rural landscape. In the Czech Republic, complex land consolidations have been completed in 1,965 cadastral areas out of the total 13,100, and in 2,134 more they are in the preparation phase (up to 1st September 2015). It means that about 60% of cadastral areas in CR still await land consolidation. Our study aimed to localize the priority localities (cadastral areas and regions) for preferential implementation of land consolidation. The authors selected three thematic factors to determine the risk of their occurrence in particular localities and, consequently, the need to initiate the land consolidation. The analysis is based on the assumption that the cadastral areas where land consolidations have been completed or are under way have already dealt with the above-mentioned risk factors or will do so soon. Therefore, such areas have not been included into our study. The key selected thematic factors relevant for the preferential implementation of land consolidation include: the risk of water and wind erosion in arable land, water management, and water retention in the landscape. For each of these three factors, a map of preferential localities (based on the degree of risk/suitability) was processed for initiation of land consolidation. At the same time, a simple multi-criteria analysis of the extent of the Czech Republic’s erosion (water and wind) has been prepared. The result of this analysis is the ranking of regions according to the degree of risk of erosion. The most vulnerable regions of the Czech Republic include Jihomoravský (South Moravian Region), Středočeský (Central Bohemia) and Pardubice.

4

The effect of cellulose polymer mulch on sand stabilization

Abtahi S. M.

Polimery

|

2017

|

T. 62, nr 10

757--763

EN

In this study, the effectiveness of cellulose polymer mulch (CPM) on sand stabilization was evaluated in two kinds of experiment: laboratory and field. Erodibility index in wind tunnel, compressive strength, abrasion resistance, impact resistance and the thickness of layers formed using a solution with various CPM content were measured in the laboratory experiment. According to the results obtained in this part of study, the highest impact resistance and the least erodibility index value were achieved when using the solution with a concentration of 30 % (30 % CPM and 70 % water). In the field experiments, the resistance of mulch used in the amount of 10 and 5 t/ha in sand dunes of Kashan deserts (central Iran) and its impact on the survival and establishment of seedlings and cuttings of Calligonum were investigated over a year. The results showed that CPM has a positive effect on plant establishment. The highest survival was reported for 10 t/ha of mulch treatment in planting with seedlings method.

PL

Oceniano skuteczność roztworów polimerowego mulczu celulozowego (CPM) stosowanego do stabilizacji piasku. Przeprowadzono dwa rodzaje badań: w laboratorium i w terenie. W laboratorium mierzono wskaźnik wytrzymałości w tunelu aerodynamicznym, wytrzymałość na ściskanie, odporność na ścieranie, odporność na uderzenia i grubość warstw utworzonych po zastosowaniu roztworów o różnych stężeniach CPM. Najwyższą odporność na uderzenia i najmniejszą wartość wskaźnika erozji uzyskano w przypadku roztworów o stężeniu 30 % (30 % CPM i 70 % wody). W ramach badań terenowych, przez rok badano odporność mulczu dozowanego w ilości 10 i 5 t/ha na wydmach pustyni Kashan (centralny Iran) oraz jego wpływ na przeżycie i rozwój sadzonek Calligonum. Wyniki dowiodły, że CPM ma pozytywny wpływ na badane rośliny, a najdłuższe przeżycie sadzonek odnotowano po zastosowaniu mulczu w ilości 10 t/ha.

5

Characterization of shear stress distribution on a flat roof with solar collectors

Thiis T., Ferreira A. D., Molnar M., Erichsen A. V.

Czasopismo Techniczne. Budownictwo

|

2015

|

Y. 112, iss. 2-B

359--368

EN

In the search for new renewable energy sources, photovoltaic systems and solar thermal collectors have become more common in buildings. With increased efficiency and demand for energy, solar power has also become exploitable at higher latitudes where snow is a major load on buildings. For flat roofs, one usually expects approximately 80% of the snow to be eroded off the roof surface. Installing solar panels would change this since the flow pattern and wind conditions on the roof are affected by their presence. This study shows the erosion of sand particles from underneath solar panels of various configurations associated with different wind velocities. The pattern of erosion is used to determine the relative friction velocity, u*REL, of the wind on the roof. This value is the friction velocity on the roof relative to the friction velocity on a flat roof without solar panels. The experiments, conducted in a wind tunnel, show that the area where u*REL is 0 and where it is expected that sand and snow will accumulate in case of an upwind particle source and decrease with increasing distances between roof and solar panel. It is also shown that a larger gap between the solar panel and roof surface creates larger erosion zones, where u*REL > 1 for both wind directions. Since the erosion is closely linked to the air flow under the solar panels, and that higher air velocity increases the erosion, it is likely that a larger solar panel, extending higher into the free air flow would be desirable to avoid snow accumulation on a flat roof with solar panels. If the solar panel has large enough dimensions, the solar panels can be used as a deflector to decrease snow accumulation on flat roofs. With solar panels of the size in the current experiments, a building with a length smaller than the equivalent of x/L = 0.3 would have u*REL > 1 on most of the roof surface and would thus likely have a lower snow load than an equivalent float roof without solar panels.

PL

Wraz ze zwiększoną efektywnością i zapotrzebowaniem na energię, energia słoneczna stała się możliwa do wykorzystywania w większych szerokościach geograficznych, gdzie śnieg jest głównym obciążeniem budynków. W przypadku płaskich dachów, można się spodziewać, że 80% śniegu jest zwiewane z jego powierzchni. Po zainstalowaniu paneli słonecznych, sytuacja ulega zmianie, gdyż przepływ powietrza i warunki wiatrowe na dachu zmieniają się. Praca przedstawia erozję ziaren piasku spod paneli słonecznych, w różnych układach, przy różnych prędkościach wiatru. Forma erozji jest wykorzystywana do wyznaczania względnej prędkości tarciowej, u*REL, wiatru na dachu, względem dachu bez paneli. Doświadczenia w tunelu aerodynamicznym wskazują obszar, gdzie u*REL = 0 i gdzie piasek i śnieg będą się zbierać w przypadku źródła ziaren w napływie i zmniejszać się wraz ze wzrostem odległości między dachem i panelem słonecznym. Większy odstęp między panelem i dachem przyczynia się do zwiększenia obszarów erozji, gdzie u*REL > 1, dla obu kierunków wiatru. Ponieważ erozja jest silnie związana z przepływem pod panelami, a większa prędkość powietrza powoduje wzrost erozji, prawdopodobne jest, że większy panel słoneczny, sięgający wyżej w przepływie powietrza, jest pożądany, aby uniknąć gromadzenia się śniegu na powierzchni dachu. Jeśli panel ma wystarczająco duże wymiary, może zostać wykorzystany do zmniejszenia gromadzenia się śniegu na dachu. W przypadku paneli słonecznych w rozmiarach użytych w badaniach, budynek o długości mniejszej niż x/L = 0,3 ma u*REL > 1 na większości powierzchni dachu i będzie charakteryzować się mniejszym obciążeniem śniegiem, niż na odpowiednim dachu bez paneli słonecznych.

6

An analysis of incoming wind pulsation on the wind erosion processes on a hill

Gnatowska R.

Czasopismo Techniczne. Budownictwo

|

2015

|

Y. 112, iss. 2-B

273--280

EN

The present analysis undertakes the problem of surface wind over topography. The main focus is placed upon the effect of oncoming wind oscillations on the velocity field structure around a single sinusoidal shaped 2D hill. Additional effort has been undertaken to recognize the inflow gust influence on the surface shear stress related to the mechanism of wind induced erosion. Numerical simulations have been performed through the use of the phase-averaged form of RNG version of k-ɛ turbulence model. Experimental verification of numerical data has been done in wind tunnels equipped with devices generating unsteady wind boundary layers. The main findings of the simulations reveal: a strong dependence between the characteristics of inflow periodicity and the structure of vortices of the separation region; the mean position of the reattachment point; the phase averaged velocity field; skin friction variability downstream from the hill. The results have significant implications for the prediction of sand transport in unsteady winds.

PL

Niniejsza analiza podejmuje problem przepływu wiatru nad powierzchnią terenu o złożonej topografii. Główny nacisk położono na wpływ oscylacyjnych podmuchów wiatru na strukturę pola prędkości wokół pojedynczego sinusoidalnego 2D wzgórza. Dodatkowy wysiłek podjęto rozpoznania wpływu podmuchów wiatru na powierzchniowe naprężenia ścinające związane z mechanizmem erozji wietrznej. Numeryczne symulacje przeprowadzano z zastosowaniem uśrednionego fazowo modelu turbulencji k-ɛ w wersji RNG. Weryfikacja danych numerycznych została wykonana w oparciu o wyniki badań eksperymentalnych zrealizowanych w tunelu aerodynamicznym wyposażonym w generator podmuchów wiatru w modelowej warstwie przyziemnej. Główne wnioski z przeprowadzonych symulacji wykazują silną zależność między okresowym charakterem napływu a strukturą wirów w obszarze separacji, średnim położeniem ponownego przylgnięcia; uśrednionym fazowo polem prędkości oraz zmiennością tarcia powierzchniowego za wzgórzem. Wyniki te mają istotne znaczenie dla prognozowania transportu piasku w nieustalonym polu wiatrowym.

7

Wpływ erozji gleb na fizjonomię krajobrazu

Wiśniewski P., Wojtasik M.

Ekologia i Technika

|

2014

|

R. 22, nr 6

346--351

PL

W pracy przedstawiono wpływ erozji gleb na fizjonomię krajobrazu. Zlokalizowano formy oraz określono główne rodzaje procesów erozyjnych. Scharakteryzowano Ich skutki na terenach użytkowanych rolniczo pojezierzy Chełmińskiego, Gnieźnieńskiego i Krajeńskiego. Przekroje niwelacyjno-glebowe zlokalizowano na stokach będących w uprawie płużnej o zróżnicowanych spadkach, długościach, formie i wystawie. Stopnie deacji pokrywy glebowej oceniono dokonując analizy blogii i właściwości, takich jak skład granulometryczny, zawartość próchnicy i węglanu wapnia oraz makroelementów zerodowanych pedonów.

EN

The paper presents the impact of soil erosion on the landscape physiognomy. Forms were localised and main types of erosion processes were determined. Effects of soil erosion on agricultural areas of the Chełmno, Gniezno and Krajna Lakeland were analysed. The soil cross section transects were localised on diverse slopes used for farming purposes. Degrees of soil deformation were assessed by analysis of morphology and properties, such as soil texture, humus and calcium carbonate content and macroelements of the eroded pedons.

8

Zróżnicowanie składu granulometrycznego jako skutek erozji eolicznej gleb lekkich

Walkowiak R.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2008

|

Vol. 17, No. 2

50--59

EN

Wind erosion is an important soil structure forming factor. Concerning mostly light soils covering for the most part of the European Plains, including Central Poland. Wind erosion susceptibility depends mostly on the aggregate and granulometric structure of the soil. The aim of the paper is to use geostatistical methods to map the changeability of the granulometric structure of the soil on the experimental field in the case of its great variability, and description of the soil cultivation methods which minimizes loss of soil caused by wind erosion.

9

Estimating soil susceptibility to wind erosion under the effect of simulated wind

Nowocień E., Wawer R., Podolski B.

Journal of Water and Land Development

|

2004

|

no. 8

137-146

EN

The paper presents results of a study on soil susceptibility to wind erosion (deflation), performed in a model object (10 experimental plots of different kinds of soil in black fallow) with simulated wind. Quantitative analyses confirmed considerable differentiation between soil kinds and showed strong dependency of erosion upon soil texture and initial soil humidity. The non-linear exponential regression models showed a good fit of a formula that related unit 1-hour deflation to the initial soil humidity, wind speed and introduced texture factor.

PL

Modelowe badania stacjonarne zostały zlokalizowane na polu doświadczalnym Instytutu Uprawy Nawożenia i Gleboznawstwa w Puławach. Bazowym elementem w konstrukcji doświadczenia były niezdegradowane erozją profile dziesięciu gatunków gleb. Profile poddawane były działaniu symulowanego wiatru w tunelu deflacyjnym, stanowiącym składnik aparatury badawczej opatentowanej i wykonanej w IUNG w Puławach. Podczas badań mierzono: początkową wilgotność gleby, prędkość wiatru i czas eksperymentu oraz masę wywianej gleby. Podatność badanych gleb na deflację pod wpływem symulowanego wiatru była wyraźnie zróżnicowana, najbardziej podatna okazała się gleba o składzie piasku luźnego i średniogliniastego oraz pyłu zwykłego, a następnie gliny średniej, piasku gliniastego lekkiego, pyłu gliniastego, piasku gliniastego mocnego i gliny lekkiej. Najmniej podatne były piasek gliniasty mocny pylasty i glina ciężka. Wyniki potwierdzają wcześniejsze badania stwierdzające wysoką podatność luźnych utworów piaskowych i pylastych, natomiast wykazują odchylenia w grupie gleb gliniastych, szczególnie gliny średniej. W wyniku badań statystycznych danych z symulowanych badań podatności wybranych gatunków gleb polskich na deflację otrzymano równanie regresji opisujące zależność wysokości deflacji od parametrów: wilgotności i składu mechanicznego gleb oraz prędkości wiatru i jego czasu trwania. Opracowane równanie uściśla ocenę nasilenia procesów erozyjnych w warunkach naturalnych, umożliwiając ilościowe szacowanie rozmiarów deflacji. Zastosowanie opracowanego wskaźnika uziarnienia, który można obliczyć z większości baz danych glebowych dostępnych w Polsce ułatwi wykorzystanie równania w szerszej skali.

10

Impact of young shelterbelts on organic matter content and development of microbial and faunal communities of adjacent fields

Karg J., Kajak A., Ryszkowski L.

Polish Journal of Ecology

|

2003

|

Vol. 51, nr 3

283-290

EN

The paper summarizes results of investigations done in 1999-2000 by several authors in Wielkopolska region, (western Poland) near Turew in young midfield shelterbelts and adjacent cereal fields. It was found that the soil organic matter content, as well as microbial and faunal biomass decrease gradually from the shelterbelt toward the field centre. The annual increase of carbon was assessed and possible sources of it (wind erosion, leaf fall, input of invertebrate faeces)considered. The results suggest, that excreta contribute significantly to total carbon input. The shelterbelts influence the biomass, density and composition of many soil and above-ground invertebrate taxa and individual size of animals occurring in bordering fields.

11

Sedimentological analysis of sandy - gravel accumulations, Serra da Estrela plateaux (Portugal)

Vieira G.T., Mycielska-Dowgiałło E., Woronko B.

Landform Analysis

|

2003

|

Vol. 4

99--107

EN

Sandy-gravel accumulations are frequent features on the plateaux of the Serra da Estrela II and other granitic mountains in Portugal. Their genesis has been attributed to both eolian and water processes and a detailed sedimentological study is needed to better understand the mechanisms involved. The present paper provides results obtained from the heavy mineral analysis and optical and scanning electron microscope study of samples from two sandy-gravel accumulations from the Serra da Estrela. The results indicate that the finer fractions of the original sediment have been illuviated. A well-sorted surface layer and poorly sorted subsurface of the accumulation have resulted from this process. A very short duration of eolian processes is evident from the analysis. Although wind seems to have been the responsible for the morphology of the accumulation, its action was not enough to produce significant abrasion in the surface of quartz grains.