Kuidas toime tulla vee-erosiooniga?

Erosioon on loodusjõudude mõju pinnasele ja teistele maa-alustele materjalidele. Pinnaseosakeste nihkumist vee jõul ja seejärel nende transportimist algsest kohast eemale võib nimetada vee-erosiooniks.

Sellel on oluline roll pealmise mullakihi kadumisel, mis on iga mulla ökosüsteemi elutähtis ülemine paar sentimeetrit ning sisaldab suures koguses mulla toitaineid ja mikroobide mitmekesisust. Sellel on mitu vormi, mis kõik muudavad maad mitmel moel.

Kuigi kõik planeedil leiduvad kohad on vee poolt erodeeritavad, on kaldus topograafiaga piirkonnad tavaliselt rohkem mõjutatud kui tasasema maastikuga piirkonnad. Haavatavate piirkondade hulka kuuluvad need, kus mullas on vähem orgaanilist ainet, kus on mitteläbilaskvad mullakihid ja mudased mullad.

Mis on vee-erosioon?

Vee-erosioon on keeruline protsess, millel on palju erinevaid vorme, kuid seda võib kokku võtta kui pinnase eemaldamist või nihkumist selle algsest asukohast vee poolt. See on tingitud sademete hulgast, sulanud lumest, voolavatest jõgedest, liustike liikumisest või külmumis-/sulamistsüklitest.

Sarnaselt vee põhjustatud erosioonile hävitab see aja jooksul maastikke aeglaselt, kui sellega ei tegelda, ja võib olla väga ohtlik neile, kelle elatis sõltub maa, näiteks põllumaade ja ökoloogiliste maastike puutumatusest, säilimisest.

Erinevad levinud vee-erosiooni vormid on ojade erosioon, kuristike erosioon, pritsmeerosioon, kihtide erosioon ja tunnelerosioon, mida kõiki käsitletakse käesolevas artiklis allpool üksikasjalikumalt.

Mis põhjustab vee-erosiooni?

Nagu paljudel keskkonnanähtustel, esineb ka erosioonil nii looduslikke kui ka süvenenud vorme, millest viimased on meie tegevuse otsene või kaudne tagajärg. Näiteks sadade aastate jooksul voolavate jõgede kallaste erosioon on looduslik vee-erosiooni vorm, mis võib toimuda nii inimese sekkumisega kui ka ilma.

Vastupidiselt võib meie tegevuse poolt intensiivistunud või tekitatud vee-erosioon hõlmata kõike alates üleujutustest ja sellest tulenevast põllumaade halvenemisest, ebaõigest niisutamisest kuni liustike kiirenenud sulamiseni, mis on tingitud inimtegevusest tingitud reostuse tugevnenud kasvuhooneefektist.

Arvestades mõjutatud ökoloogilistes ja füüsilistes süsteemides esinevaid keerulisi vastastikmõjusid, võib vee-erosiooni täpse põhjuse kindlaksmääramine olla keeruline, kuid on selge, et meie tegevuse üldine tase on suurenenud, eriti maailma peamistes põllumajanduspiirkondades.

Põllumaa vee-erosiooni peamiseks põhjuseks võib aga pidada mitmeid tahtlikke või tahtmatuid tegevusi, nagu ebaõige niisutamine, sobimatu kvaliteet ja väetiste kogus, äärmuslik või ebapiisav vee kättesaadavus, kahjulikud viljelustavad jne.

Selle ulatuse määramisel on määravaks järgmised tegurid:

1. Sademete omadused:

Sademeid võib pidada vee-erosiooni peamiseks süüdlaseks, kuna suurem osa veest ringleb veeringes sademetena. Lisaks mõjutavad seda suuresti sademete intensiivsus, sademete hulk ja sademete hooajaline jaotus.

On ilmne, et mida suurem on sademete intensiivsus ja hulk, seda suurem on nende tõsiduse tõenäosus. Samuti mängib olulist rolli sademete hooajaline jaotus, eriti tänapäeva muutuvas kliimas, kuna ebaregulaarne sademete hulk on üha enam probleemiks vihmasõltuvatele põllumajandussüsteemidele kogu maailmas.

2. Valgala omadused:

Valgala on maa-ala, millel on voolava vee ühine väljalaskeava. Selle esinemine valgalas sõltub suuresti mitmest valgala omadusest, nagu valgala suurus, kuju ja kalle, samuti selgelt määratletud veesängi olemasolu või puudumine.

Nagu varem mainitud, on suurema kaldega alal suurem vee-erosiooni oht, kuna gravitatsioon süvendab vee mõju. Hästi kuivendatud valgalal on vee-erosiooni oht väiksem kui ilma veekanaliteta alal.

3. Pinnase omadused:

Muld on eri kohtades erinev ja iga mullatüüp reageerib erosioonivee mõjule erinevalt. Seda mõjutavad mulla omadused on füüsikalised omadused (tekstuur, struktuur, poorsus ja tihedus), keemilised omadused (pH, katioonivahetusvõime, toitainete sisaldus) ja bioloogilised omadused (taimestiku, mikroorganismide ja mullafauna olemasolu või puudumine).

4. Atmosfääri omadused:

Piirkonna kliima- ja ilmastikutingimused mõjutavad oluliselt ka vee kaudu erosiooni. Ilmastikunähtused võivad mõjutada nii hüdroloogilist tsüklit kui ka taimestiku bioloogilist tsüklit, mis omakorda mõjutab seda.

Vee-erosiooni tüübid

Vee-erosiooni on viit peamist tüüpi, mis kõik tulenevad eraldi asjaoludest või ilmastikunähtustest ja paljud neist on omavahel seotud. Mõned on raskemad kui teised, näiteks kuristike ja tunnelite erosioon, ning kõik need on looduslikud nähtused, mida oleme näinud inimtegevuse süvendavat mõju, eriti põllumajanduspiirkondades.

1. Pritsmeerosioon

Pritsmeerosioon tekib vihmapiiskade löömisel õrnale pealmisele mullakihile, mis tekitab väikese kraatri, mis aja jooksul laieneda võib. Tavaliselt eemaldatakse üksikud või väikesed mullaosakesed põhilisest mullastruktuurist.

Vihmapiiskade pritsmeefekti teaduslik seletus on see, et liikuval (langeval) kehal on kineetiline energia ja kokkupõrkel kandub see energia maapinnalt eralduvatele mullaosakestele.

Kuigi üksikud sündmused on selles nimekirjas olevatest teistest vee-erosiooni tüüpidest väiksema mõjuga, on just lugematute vihmapiiskade koosmõju see, mis selle mõju märkimisväärseks muudab. Eriti murettekitav on pritsmeerosioon piirkondades, kus taimestik täielikult puudub.

2. Lehe erosioon

Kihierosioon on õhukeste mullakihtide erosioon, mille põhjustab liigne vesi, mis voolab mulla kohale kihtidena. Kui sademete või maapinnal oleva vee hulk ületab maapinna võime vett imada, ei saa vesi pinnasesse imbuda ja see kannab allavoolu voolates endaga kaasa õhukese mullakihi.

Mudakihterosiooni võib defineerida kui vee ühtlase kihina maapinna kohale voolamist, mis erodeerib pealmise kihi väikeseid ja kergeid osakesi. Mudakihterosioon on seotud kraavide tekkega, kus paduvihmade hulk ületab mulla võime vett imada.

Mäel või kaldus maastikul võib see põhjustada mullaosakeste kogunemist nõlva jalamil asuvasse küngasse, mis võib isegi põhjustada oja teket pinnakihis.

3. Jõgede erosioon

Nii nagu kihterosioon tekitab ojaerosiooni, viib ojaerosioon ka lõpuks nõguerosioonini, kui sellega ei tegelda. Oja võib defineerida kui madalat kanalit, mis on tekkinud vee-erosiooni tagajärjel ja mille laius või sügavus ei ületa tavaliselt 30–50 cm.

See on veevoolukanalite arengu algus, mis aja jooksul süveneb ja laieneb, kuna see erodeerib üha suuremat osa pinnasest. mullamaterjalid ja kannab seda ojade kaudu allavoolu.

Tavaliselt leidub neid künklikel või nõlvadel, samuti aladel, kus muld on paljas ja erosioonile tundlik, näiteks metsaraie all või kaubanduslikul põllumaal.

4. Kurnade erosioon

Kurnade erosioon on edasijõudnud vee-erosiooni tüüp, mis tekib ojade moodustumisel, mis süvenevad järk-järgult sügavateks ja laiadeks kraavideks, mida on palju raskem parandada ja mis on põllumajanduse puhul masinate jaoks väga ebapraktilised.

Läbi kuristike voolav vesi on sageli ka halvema kvaliteediga, kuna see sisaldab suures kontsentratsioonis setteid ja mullaosakesi, kuna see jätkab maastiku erodeerimist.

Kurnatused on põllumajandusmaa tootlikkuse ja mis tahes muu maakasutuse seisukohast väga tõsiseks probleemiks, kuna nende parandamine nõuab rohkem aega ja vaeva ning kui neid korralikult ei parandata ja soodsaid tingimusi ei loota, võivad need kasvada nii palju, et kogu maa tuleb kasutuskõlbmatuks muuta.

Piirkondades, kus leidub kaugelearenenud kuristikke, on tõsine probleem ka sette sattumine allavoolu jõgedesse.

5. Tunneli erosioon

Tunnelierosioon on ainulaadne pinnasealuse vee-erosiooni tüüp, mille tavaliselt põhjustab vee tungimine õõnsasse maa-alusesse tsooni, mis seejärel liigutab mullaosakesi nende algsest asukohast mullapinna all eemale, moodustades tunnelid.

Seda tüüpi erosioon on väga ohtlik, kuna see ei pruugi mõnda aega ilmneda, kuid loob ebastabiilseid maastikke, mis on altid kokkuvarisemisele. Tunnelerosiooni esineb peamiselt teatud mullakihtides, näiteks sodosoolis, millel on ebastabiilne aluspinnas.

Tunnel-erosioon süveneb siis, kui vesi tungib pinnasesse läbi puujuurte või muude põhjuste tekitatud aukude või pragude. Tunnel-erosioon mõjutab tõsiselt pinnase veemahutavust.

Vee-erosiooniga toimetulek

See esineb mitmesugusel kujul ja erineva raskusastmega ning kõik see viib maa degradeerumiseni ja maa tootmisvõime vähenemiseni.

Kuigi kõige täpsemad ja tõhusamad lahendused vee-erosiooniga toimetulekuks sõltuvad sellistest teguritest nagu topograafia, taimestik, atmosfääritingimused jne, on olemas mõned väljakujunenud viisid või tavad, mida saab üksi või ükskõik milliste kombinatsioonidega kasutada tegevuse ja selle mõjude ennetamiseks, leevendamiseks või vähendamiseks:

1. Valige sobiv maakasutus

Antud maa jaoks valitud maakasutus peaks vastama pinnase tüübile ja erosioonile vastuvõtlikkusele. Maakasutuse valikul peaksid arvestama pinnase asukohta, füüsikalisi ja keemilisi omadusi.

Näiteks sobivad järsud nõlvad kõige paremini söödakultuuride tootmiseks, samas kui metsad on sobiv maakasutus degradeerunud ja madala produktiivsusega muldadega marginaalsetele maadele.

2. Säilitage orgaanilist ainet

Orgaaniline aine seob mulda. Suurema orgaanilise aine sisaldusega mullad on stabiilsemad, hea imbumisvõimega ja suure veemahutavusega, mistõttu on muld vähem erosioonile kalduv.

Lisaks sellele on orgaaniline aine eluliselt tähtis mikroorganismide elutegevuseks ja parema taimestiku tootmiseks. See aitab veelgi mullal olla vastupidavam vee erosioonile. See on peamiselt efektiivne ojaerosiooni, kihterosiooni, tunnelerosiooni jne pidurdamisel.

Orgaanilise aine sisalduse säilitamine nõuab tavaliselt lagunemiskiiruse ja orgaanilise aine kogunemiskiiruse vahelise tasakaalu kontrollimist. Planeeritud tegevused, näiteks mulla struktuuri häirimise vähendamine ning sõnniku lisamine või taimejääkide mahajätmine, aitavad seda tasakaalu luua ja säilitada.

3. Saagijääkide katte loomine

Põllukultuuride jääkide maapinnale jätmine pinnase katmiseks on tõestatud meetod pritsmeerosiooni vähendamiseks. Nii ei puutu sadevesi otseselt mullaga kokku ja seetõttu ei erodeeru see kergesti. Lisaks kontrollib see ka mullakihtide erosiooni, vähendades veevoolu kiirust pinnal.

Põllukultuuride jääkide rajamine saadakse mullaharimistööde vähendamise või säilitava mullaharimise meetodi abil.

4. Vähendatud mullaharimine

Intensiivset mullaharimist kasutatakse lootuses muuta muld haritavamaks, kuid see muudab mulla kergesti erodeeruvaks. See rikub mulla struktuurilist terviklikkust, vähendab niiskusesisaldust ja muudab selle vihmapiiskade pritsimise suhtes haavatavaks.

Seega on mullaharimise vähendamine või alternatiivsete meetodite kasutamine igat tüüpi erosiooniga toimetulekuks hädavajalik.

5. Kasutage mullaharimist või otsekülvi

Nullharimine ja otsekülv on kaks tõhusat meetodit mullaerosiooni vastu võitlemiseks ning neid kasutatakse sageli koos, et suurendada maa põllumajanduslikku tootlikkust. Nullharimine jätab suurema osa põllukultuuride jääkidest ühtlaselt kogu alale jaotatud ja ka kõrred jäävad puutumata.

Otsekülv hõlmab põllukultuuride külvamist otse varasemale saagijääkidele, kasutades väetisi ja herbitsiide, et asendada mullaharimist umbrohutõrjeks ja toitainete ringluseks. See on ökonoomne ja kasulik meetod vee-erosiooni negatiivsete mõjude vähendamiseks koos tootlikkuse suurendamisega.

6. Kasutage looduskaitselist kesa

Kesa kasutamine on olnud tõhus meetod maa produktiivsuse elavdamiseks, jättes selle üheks või mitmeks vegetatsiooniperioodiks viljatuks.

Siiski on mõõduka kuni tugeva erosiooni juhtumid olnud tavalised kesadel, mis on jäetud ilma taimejääkide katteta, kuna mulla orgaanilise aine sisaldus väheneb lagunemise suurenemisega.

Selle probleemi lahendamiseks jätab looduskaitseline kesa põllukultuuride jäägid kesasse, mis annab pinnasele jätkuvalt orgaanilist ainet, vähendades samal ajal mullaharimistöid.

7. Kasvata sööta ja kasuta külvikordi

Külvikordade kasutamine ja söödakultuuride integreerimine külvikorda vähendab oluliselt vee-erosiooni taludes. Mitmeaastastel söödakultuuridel on kiuline juurestik, mis kaitseb mulda nii maapinnast kui ka maapinnast.

Sobiva külviaja ja parimate põllukultuuride sortide valik võimaldab talul säilitada tervislikku toitainete ringlust. Kaunviljad ja teraviljad annavad parimaid tulemusi söödakultuuridega vaheldumisi külvates.

8. Kasutage karjamaa muutmiseks otsekülvi

Põllukultuuride otsekülvi meetod aitab karjamaadel vältida rasket kündmist ja äestamist, säilitades samal ajal sama palju mullavilja. saagikus. Otsekülvi saab teha nii ketta kui ka õhkkülviku abil.

9. Tõsise erosiooni kontrollimine

Kuigi heade tavade rakendamine tavalise vee-erosiooniga toimetulekuks on tõhus, nõuab selle raskemate juhtumite, näiteks kuristike ja äärmusliku sette kontrollimine spetsiaalsemaid meetmeid, näiteks:

10. Rohuga kaetud veeteed

Nagu nimigi ütleb, on rohuga kaetud veeteed põllumaadel asuvad kanalid, millel on rohi, et kanda suures koguses vett maalt turvalisse väljavoolukohta. Veeteed on mõeldud liigse vee ärajuhtimiseks põllumaadelt, ilma et see põllumaa mulda erodeeriks.

Siiski on äsja ehitatud veeteed vee erosiooni tõttu altid purunemisele. Seega tagab jätkusuutlikkuse veeteedel hea rohukatte säilitamine.

Muruga kaetud veeteed peaksid olema piisavalt suured, et suudaksid ära juhtida tormide ja sulava lume tippveekoguseid, ning seega tuleks arvesse võtta nii ajaloolisi andmeid kuivendatava maa-ala suurust.

Muruveetee rajamisel tuleks tagada laugjas kalle ja võimalikult palju järgida tavapärast drenaažimustrit.

11. Vooderdatud kanalid

Kunstlikud kanalid, aga ka looduslikud kuristikud, aitavad liigset vett põllumaadelt eemale juhtida. Kanalite vooderdamine mattidega, mis aitab kontrollida kanali sees toimuvat erosiooni, aitab muuta kanalid kanali kalda- ja põhjaerosiooni suhtes vastupidavamaks.

Vooderdatud kanaleid saab ehitada bioloogiliste vahendite, näiteks muru, kivide ja kõrreliste, aga ka geotekstiilide ja betooni abil, mis mõlemad on väga tõhusad kraavide laienemise piiramisel ja perioodilise vee juhtimisel üle 10-protsendilise kaldega nõlvade. Vooderdatud kanalid aitavad säilitada ka vee kvaliteeti allavoolu.

12. Langevad struktuurid

Kanal, mille kaudu vesi voolab, pole peaaegu ühtlane ja tasane. Mõnikord on väikese vahemaa kõrguste erinevus piisavalt suur, et kiirendada vee kineetilisi ja gravitatsioonilisi jõude, põhjustades erosiooni.

Sellistes kohtades ehitatakse rippkonstruktsioone, et vesi ohutult madalamatele aladele langeks. Selleks kasutatakse erinevat tüüpi rippkonstruktsioone, näiteks vertikaalseid rippkonstruktsioone, tsementeeritud rippkonstruktsioone ja torukonstruktsioone. Nende hulgas on torukonstruktsioone lihtsam ja odavam ehitada.

13. Toru rippkonstruktsiooni ristlõige:

Toru rippsüsteemi konstruktsioonid võivad varieeruda ka vastavalt ehitusplatsi vajadustele ja ehitusmeetodile. Lihtsaimad toru rippsüsteemi konstruktsiooni tüübid hõlmavad toru paigaldamist koos kanali vooluga, mis ühendab üles- ja allapoole suunatud kõrgust.

Voolav vesi koondub toru sisselaskeavasse ja seejärel voolab vesi torus, mis lastakse väljalaskeava kaudu tagasi kanalisse.

Keerulisem torujuhtme allavoolu konstruktsioon hõlmab valli või ülesvoolu asuva hoiuala ehitamist, kus vett ajutiselt hoitakse.

Üks või mitu plasttoru, millel on väikesed avad valli sisselaskeavadena, paigaldatakse maasse nii, et nende väljundid avanevad allpool asuvatesse kanalitesse. Nii eemaldatakse vesi aeglasemas tempos ja vee ülesvoolu hoidmine aitab samuti niiskustaset suurendada.

14. Terrassimine

Karmides ja katkematute nõlvadega piirkondades on terrassid parim valik vee-erosiooni ja selle põhjustatud massiliikumiste, näiteks maalihkete, vastu võitlemiseks.

Järskudele nõlvadele on kanalite rajamine keeruline ja looduslikud veekanalid ei suuda kogu ala ära juhtida. Seetõttu kipub vesi voolama mööda nõlva ja läbi pinnase allapoole. Veevoolu kontrollimiseks ehitatakse mööda nõlva kontuuri terrassid.

15. Terrassi ristlõige

Sellistele aladele terrasside rajamine toob kaasa olukorra, kus äravooluvesi jääb terrasside poolt kinni ja see vesi juhitakse terrasse eraldavate kanalite kaudu ära.

Terrasside ehitamine lohakale maale hõlmab materjalide lõikamist või eemaldamist kanalite moodustamiseks ja materjali kasutamist tasase maa, nn bermide, moodustamiseks, kus kasvatatakse põllukultuure.

Terrasside ehitamine on üsna kulukas, kuid arvestades alternatiivide puudumist nõlvadel, on terrassid üks parimaid võimalusi nõlva kontrollimiseks, mis aitab veelgi kallakut stabiliseerida ja mulla produktiivset potentsiaali suurendada.

Vee-erosiooni näited

Vee-erosiooni näiteid võib näha kõikjal meie ümber. Mägede ja küngaste omapärane kuju on tingitud vee ja tuule pidevast kulumismõjust. Mõned näited on järgmised:

1. Koopad: Koopad on üks põnevamaid looduslikke pinnavorme Maal ja on suures osas moodustunud voolava vee toimel paljude aastate jooksul.

Seda protsessi süvendab veelgi kivimi kaltsiumkarbiidist pärinev süsihape, mis võib põhjustada sadade kilomeetrite pikkuseid koopaid, nagu näiteks Ameerika Ühendriikide mammutkoobas.

2. Jõekaldade erosioon: Jõekaldade erosioon on jõe kallastel olevate jõematerjalide eemaldamine voolava vee paisumisel jõe kurvides.

Jõekaldade erosioon on tõsine probleem üleujutusalade põllumajandussüsteemides, kus tuhandeid aakreid haritavat maad uhutakse igal aastal jõekallaste raiumise tõttu minema.

3. Kanjonid: Üks silmapaistvamaid vee-erosiooni näiteid on Suur kanjon, mis tekkis Colorado jõe erosiooni tagajärjel miljoneid aastaid tagasi.

Suur kanjon ja teised kanjonid üle maailma on selle võimsuse maalilised kujutised.

4. Rannikuerosioon: Rannikuerosioon on rannikualade erosioon, mille tulemuseks on rannikukaljude teke ja rannikualade regulaarne eemaldamine.

Kokkuvõte

Vesi on tugev loodusjõud ja selle erosioonimõju võib tõsiselt kahjustada põllumajandusmaa üldist tootlikkust kõikjal, eriti marginaalsetel maadel. Kuigi vee-erosiooni põhjused võivad olla nii looduslikud kui ka inimtegevusest tingitud, on teatud tegurid, näiteks mulla omadused ja sademete hulk, mis määravad selle tõsiduse.

Lisaks on sellega kõige parem tegeleda võimalikult varakult, kus tavapärane mullaharimine ja heade põllumajandustavade kasutuselevõtt suudavad seda tõhusalt ja majanduslikult kontrollida. Vee põhjustatud tugev erosioon või selle potentsiaalne erosioonioht nõuab aga muid meetmeid, nagu näiteks langevarjualused, terrassid, rohuga kaetud veeteed ja vooderdatud kanalid.

Lõpuks võib vee-erosiooni ohjeldamise vahendid kokku võtta hea võrakatte ja mulla struktuurilise terviklikkuse säilitamiseni. Selle ennetamine ja leevendamine on põllumajandusliku tegevuse jätkusuutlikkuse tagamiseks põllumaadel üliolulised.

Korduma kippuvad küsimused

1. Milline vee-erosiooni tüüp tekib siis, kui vesi liigub mööda nõlvu väikestes kanalites alla?

Jõeorgude erosioon on erosioon, mis tekib siis, kui vesi voolab nõlvadest alla väikeste kanalitena. See toimub siis, kui vihmavesi või äravool loob pinnasesse väikesed, madalad kanalid.

Kontrollimatu pinnase erosioon võib olla tõsisemate erosioonivormide eelkäijaks. Pinnase erosiooni ennetamiseks ja leevendamiseks on oluline rakendada nõuetekohaseid mullakaitsemeetmeid.

2. Milline on kõige erosioonilisem veejõud?

Kõige erosioonilisemat veejõudu nimetatakse “kihterosiooniks”. See juhtub siis, kui õhuke veekiht voolab üle suure ala, põhjustades mullaosakeste eraldumist ja transporti.

Mullakihtide erosioon võib olla eriti kahjulik, kuna see võib viia viljaka pealmise mullakihi kadumiseni. Mullakaitsemeetmete, näiteks kontuurharimise ja terrassimise rakendamine aitab leevendada mullakihtide erosiooni mõjusid ja kaitsta maad.

3. Kuidas saab erodeerunud pinnas veekogusse sattuda?

Erodeerunud pinnas võib veekogusse sattuda protsessi kaudu, mida nimetatakse settimiseks. Pinnaseerosiooni käigus kannavad erodeerunud pinnaseosakesed ära äravool või tuul. Need osakesed võivad lõpuks jõuda lähedalasuvatesse jõgedesse, ojadesse või järvedesse, saastades vett.

Settimine kujutab endast ohtu veeökosüsteemidele, kuna see võib häirida vee-elustikku, halvendada vee kvaliteeti ja mõjutada veekogu üldist tervist. Pinnasekaitse tavade rakendamine ja vegetatiivsete puhvrite säilitamine aitab vähendada pinnaseerosiooni ja vältida sette teket veekogudes.