Development of a methodology for identifying erosion areas as a part of the system for torrential flood prevention

[В. M. Милчановић]

163 стр.

Биотехничке науке / Ерозија и конзервација земљишта и вода

Biotechnological sciences / Erosion and water and soil conservation

Ерозија земљишта се јавља као најраспрострањенији облик деградације овог драгоценог ресурса, на различитим просторним нивоима, који доводи до смањења продуктивности, нарушавања квалитета екосистемских услуга и стварања услова за појаву бујичних поплава. На тај начин, овај процес има негативан утицај на квалитет животне средине, социјални али и економски статус становништва одређеног подручја. Досадашња истраживања ерозионих процеса на територији Републике Србије указују да је готово 90 посто територије захваћено различитим формама деградационих процеса. Бујичне поплаве, као хидролошки феномен, представљају најчешћу и најраспрострањенију природну катастрофу на глобалном нивоу. Карактерише их изненадна појава максималних протицаја, са великом концентрацијом чврсте фазе и наглашен деструктивни потенцијал. На подручју Србије, бујичне поплаве представљају најчешћу природну непогоду, посебно у брдско-планинским пределима, са честим људским жртвама, великим материјалним штетама у урбанизованим и руралним срединама. Конгломерат процеса ерозије земљишта и формирања отицаја представља сложен интерактивни систем, са динамичним факторима који се мењају кроз просторну и временску димензију. Модели за процену губитака земљишта и потенцијала за формирање површинског отицаја, представљају важан инструмент за сагледавање степена деградације. Основни циљ дисертације јесте идентификација елементарних ерозионих површина, односно, ерозионих подручја, што омогућује детерминацију простора који поседује катализаторски ефекат за настанак брзог површинског отицаја, односно, бујичних поплава. Анализа ерозионих процеса, на основу које се генерише слика просторне дистрибуције губитака земљишта, је обављена за шире и уже подручје истраживања. Шире истраживано подручје обухвата систем бујичних сливова укупне површине 1.085,80 km2, који су повезани са подручјем општине Крупањ. Уже истраживано подручје представља простор општине Крупањ (340,47 km2), која је основна територијална јединица са примарним надлежностима локалне самоуправе у домену контроле ерозионих процеса и превенције бујичних поплава. Природне карактеристике, климатски услови и развијена хидрографска мрежа на широј територији општине Крупањ, указују на значајан потенцијал за генезу бујичних поплава, што је и емпиријски потврђено катастрофалним поплавама током маја 2014. године. Идентификација ерозионих подручја извршена је на административној територији општине Крупањ. Употребљени су Метод потенција ерозије (МПЕ) и Ревидирана универзална једначина губитака земљишта (RUSLE), као релевантни системи поступака за процену интензитета ерозије земљишта. Осетљивост истраживаног подручја на генезу површинског отицаја је утврђена коришћењем SCS методе. На основу добијених резултата, предложена је савремена, интегрална методологија за идентификацију ерозионих подручја, која подразумева више фазних поступака, чијом реализацијом се креирају две базе података: нулта и операбилна. Крајњи резултат јесте идентификација “критичних” зона у брдско-планинским пределима, са издвојеним елементарним ерозионим површинама (ЕЕП), које представљају изворишне зоне ерозионог материјала и брзог површинског отицаја. Њихова просторна заступљеност на нивоу већем од 5 посто површине предметног слива, уз интензитет ерозије исказан губицима земљишта који су већи од 5 t·ha-1·god-1, успоставља критеријум за детерминацију ерозионог подручја (ЕП). Резултати истраживања показују да су ерозијом најугроженије површине на којима се одвија пољопривредна производња, док су најмање угрожена подручја обрасла четинарским шумама. Примењени методолошки приступ пружа реалан увид у просторну распрострањеност, као и степен деградације простора на широј и ужој територији општине Крупањ. Идентификација елементарних ерозионих површина/подручја представља почетни корак у примени мера интегралног планирања у циљу заштите од ерозионих процеса и превенције бујичних поплава.

Soil erosion occurs as the most widespread degradation form of this valuable resource at different spatial levels, and leads to reduced productivity, impaired quality of ecosystem services and the creation of conditions for torrential floods. Thus, this process has a negative impact on the quality of the environment, as well as on the social and economic status of the population of a particular area. Previous research on erosion processes on the territory of the Republic of Serbia indicates that almost 90 of the territory is affected by various forms of degradation processes. Torrential floods, as a hydrological phenomenon, represents the most common and widespread natural disaster on a global level. They are characterized by the sudden appearance of maximum flows, with a high concentration of solid phase and pronounced destructive potential. Torrential floods are the most common natural disaster in Serbia, especially in hilly and mountainous areas, with frequent human casualties, and significant economic damage in urban and rural areas. The conglomerate of the process of soil erosion and runoff formation is a complex interactive system, tin combination with dynamic factors that are changeable through the spatial and temporal dimension. Models for estimating soil losses and the potential for surface runoff formation are an important tool for assessing the degree of degradation. The main objective of the dissertation is the identification of elementary erosion surfaces, i.e. erosion areas, which enables the determination of the space that has a catalytic effect for the occurrence of rapid surface runoff, i.e. torrential floods. The analysis of erosion processes, as the basis for generation of image of the spatial distribution of soil losses, was performed for a wider and narrower research area. The wider research area includes a system of torrential basins with a total area of 1,085.80 km2, which are connected to the area of Krupanj municipality. The narrower research area represents the area of the municipality of Krupanj (340,47 km2), which is the basic territorial unit with the primary competences of local self-government in the field of erosion control and prevention of torrential floods. Natural characteristics, climatic conditions and the developed hydrographic network on the wider territory of the municipality of Krupanj, indicate a significant potential for the genesis of torrential floods, which is empirically confirmed by the catastrophic floods during May, 2014. Identification of erosion areas was performed within the administrative territory of the municipality of Krupanj. The Erosion Potential Method (EPM) and the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) were used as relevant systems of procedures for estimating the intensity of soil erosion. The sensitivity of the research area to the genesis of surface runoff was determined using the SCS method. Based on the obtained results, a modern, integral methodology for the identification of erosion areas has been proposed. It implies several phased procedures, which implementation creates two databases: zero and operable. The end result is the identification of “critical” zones in hilly and mountainous areas, with isolated elementary erosion areas (EEAs), that represents source zones of erosion material and rapid surface runoff. Their spatial representation at the level of more than 5 of the area of researched basin, with the intensity of erosion expressed by soil losses greater than 5 t · ha-1 · year-1, establishes the criterion for determining the erosion area (EA). The research results show that the most endangered areas by erosion, are areas for agricultural production, while the least endangered areas are those overgrown with coniferous forests. The applied methodological approach provides a realistic insight into the spatial distribution, as well as the degree of degradation of area in the wider and narrower territory of the municipality of Krupanj. Identification of elementary erosion surfaces/areas is the initial step in the implementation of measures of integrated planning, for protection against erosion processes and prevention of torrential floods.

ерозионо подручје, бујичне поплаве, ГИС, Метод потенцијала ерозије, RUSLE, SCS.

erosion area, torrential floods, GIS, Erosion Potential Method, RUSLE, SCS.

630*116:551.311.21(043.3) 504.121:551.311.21(043.3)

Tekst