Transport půdy a fosforu vodní erozí

Abstract

Disertační práce ?Transport půdy a fosforu vodní erozí? se zabývá problematikou srážko-odtokových a erozních událostí jako potenciálního zdroje znečištění vodních útvarů fosforem. Cílem práce je zhodnotit různé přístupy k vyhodnocení vlivu erozního procesu na transport základních forem fosforu do vodního prostředí. V práci je prezentována možnost experimentálního sledování srážko-odtokových a erozních událostí s využitím dešťového simulátoru. Je zde posouzena možnost využití takto získaných dat týkajících se transportu fosforu pro následné matematické modelování. Dále jsou porovnány dvě empiricky odvozené metody modelování transportu rozpuštěného (eutrofizačně významného) fosforu v rámci erozních událostí. Dosud využívaná metoda ?Poměru obohacení? je porovnána s nově odvozenou metodou ?Eutrofizačního potenciálu? ve čtyřech povodích s odlišnými vlastnostmi. Je zhodnocena možnost využití metody ?Eutrofizačního potenciálu? pro popis transportního procesu ve velkých územích. Součástí zhodnocení je rovněž posouzení vlivu vstupních dat na výsledky, které jsou oběma metodami poskytovány. Rešeršní část práce se zabývá problematikou eroze, faktory, které intenzitu erozního procesu ovlivňují i důsledky intenzivních erozních událostí. Jsou zde popsány základní formy fosforu, které se v povodí běžně vyskytují. Rozebrána je problematika transportu fosforu v rámci povodí, procesy probíhající ve vodním a půdního prostředí, které jsou součástí koloběhu fosforu, včetně faktorů, které tento koloběh ovlivňují. Část rešerše je věnována metodám, které jsou pro vyhodnocování ztráty půdy a transportu fosforu během srážko-odtokových a erozních událostí využívány. Výsledky terénního měření potvrzují významný vliv přítomnosti a stavu vegetace na intenzitu transportu erodovaného materiálu, jeho zrnitostní složení i množství a formu transportovaného fosforu. Experimentálně určené hodnoty podílu rozpuštěného fosforu v celkovém fosforu v odtoku vykazují významnou variabilitu, a proto se jejich přímé využití při modelování transportu rozpuštěného fosforu z povodí ukazuje jako problematické. Výsledky porovnání dvou empirických metod pro stanovení transportovaného množství rozpuštěného fosforu ukazují, že v lokalitách s vysokou průměrnou intenzitou eroze poskytuje metoda ?Poměru obohacení? výsledky podobné těm, které poskytuje nová metoda ?Eutrofizačního potenciálu?. V lokalitách s nízkou intenzitou eroze poskytuje metoda ?Eutrofizačního potenciálu? vyšší hodnoty transportu rozpuštěného fosforu do recipientu, než metoda ?Poměru obohacení?. Nově odvozená metoda ?Eutrofizačního potenciálu? se ukazuje jako vhodný nástroj pro modelování transportu rozpuštěného fosforu z lokalit s intenzivní erozí půdy. Tyto lokality (nechráněná orná půda bez vegetačního krytu, nebo půda s vegetačním krytem s nízkým ochranným účinkem) se v podmínkách České republiky podílí na erozních událostech zásadním způsobem. Hlavní výhodou této metody je skutečnost, že není třeba znát skutečný podíl rozpuštěného fosforu v celkovém fosforu v povrchovém odtoku, jehož určení se jeví jako poměrně problematické.

The dissertation thesis "Soil and phosphorus transport by water erosion" deals with the problem of the rainfall-runoff and erosion events as a potential source of the pollution of water bodies by phosphorus. The aim of this work is to assess various approaches to evaluation of the erosion process influence on the transport of basic phosphorus forms into the aquatic environment. The thesis presents the possibility of experimental monitoring of the rainfall-runoff and erosion events using the rainfall simulator. There is the possibility to use the measured data within the subsequent mathematical modelling assessed here. In addition, two empirically derived methods of modeling the transport of dissolved phosphorus (the most important in terms of eutrophication) in erosion are compared in the thesis. In four catchments with the different properties the results provided by the "Enrichment Ratio are compared " with the results provided by newly derived "Eutrophication Potential" method.. The "Eutrophication Potential" method is assessed in terms of its using for the description of the transport process in large catchments. The impact of input data on the results provided by these two methods is evaluated, too. The research part deals with the erosion process, the factors that influence the intensity of the erosion process and the consequences of the intensive erosion events. The basic forms of phosphorus that are commonly found in the river basin are described here. This part of the thesis is focused on phosphorus transport within the catchment, the processes in the aquatic and soil environments that are part of the phosphorus cycle and the factors that affect this cycle. The part of the research is devoted to the methods that are used for soil loss and phosphorus transport during the rainfall-runoff and erosion events evaluation. The results of the synthetic rainfall-runoff and erosion events confirm the significant influence of the presence and the state of vegetation on the transport intensity of the eroded material, its particle size distribution and the amount and the form of the transported phosphorus. The experimentally determined values of the dissolved phosphorus share in the total amount of phosphorus in the surface runoff show significant variability. Therefore, the direct use of measured values in modeling of the dissolved phosphorus transport in the catchment is not appropriate. The comparison of two empirical methods for determination of the amount of dissolved phosphorus shows that in the areas with significant erosion intensity the results provided by the "Enrichment Ratio" method are similar to the results provided by the newly derived method "Eutrophication Potential?. In the catchment with the significantly lower erosion intensity the "Eutrophication Potential" method provides a higher value of transported dissolved phosphorus than the "Enrichment Ratio" method. The newly derived ?Eutrophication Potential? method is a suitable tool for modeling the transport of dissolved phosphorus from the localities with the intensive soil erosion. These localities (unprotected arable land or arable land with low-protective vegetation cover) participate in the erosion events in the Czech Republic in a fundamental way. The main advantage of this new method is the fact that it is not necessary to know the share of dissolved phosphorus in the total amount of phosphorus in the surface runoff. The determination of this share is usually problematic.