Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Διευθέτησης Ορεινών Υδάτων και Διαχείρισης Κινδύνου Προπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗ ΟΡΕΙΝΩΝ ΥΔΑΤΩΝ Ι Κεφάλαιο 8 ο Φ. Π. Μάρης Αναπλ. Καθηγητής
Γενική Διάβρωση, υποβάθμιση, διακίνηση φερτών υλών, απερήμωση
Γενικοί Ορισμοί Ως γενική διάβρωση ή απλώς διάβρωση ορεινής λεκάνης απορροής ή μιας έκτασης χαρακτηρίζεται η διαδικασία της απαγωγής από τα όμβρια ύδατα στερεών υλικών που έχουν παραχθεί με οποιονδήποτε τρόπο στην επιφάνειά τους, της μεταφοράς και της απόθεσης των υλικών αυτών εκτός της λεκάνης ή της έκτασης. Το μέγεθος της γενικής διάβρωσης εκφράζεται με την απαγόμενη, λυτή (μη συμπαγή) ποσότητα φερτών υλών σε ορισμένο χρονικό διάστημα (tn/έτος ή m 3 /έτος). Υποβάθμιση ορεινής λεκάνης ή μιας επιφάνειας είναι το ιδεατό, ισόπαχο, συμπαγές (μη λυτό) γεώστρωμα, που λόγω της γενικής διάβρωσης αποσπάται από την επιφάνεια της ορεινής λεκάνης ή μιας έκτασης και μεταφέρεται προς τα κατάντη με τη μορφή φερτών υλικών. Συνεπώς η υποβάθμιση είναι το αποτέλεσμα της γενικής διάβρωσης (mm/year, m 3 /km 2, tn/km 2 ). ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 3
Διακίνηση φερτών υλών είναι η διαδικασία της παραγωγής, της μεταφοράς και της απόθεσης φερτών υλικών στο χώρο των χειμαρρικών ρευμάτων ή σε μια έκταση. ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 4
Κανονική και επιταχυνόμενη γενική διάβρωση και υποβάθμιση Η διάβρωση των ορεινών λεκανών αποτελεί σημαντικό μορφογενετικό παράγοντα στην επιφάνεια της Γης. Από την άποψη αυτή, η γενική διάβρωση και η υποβάθμιση διακρίνονται σε κανονική ή γεωλογική και σε ακανόνιστη ή επιταχυνόμενη διάβρωση. Κανονική ή γεωλογική διάβρωση ή υποβάθμιση είναι η διηνεκής γεωλογική εξεργασία των εξάρσεων της Γης, όταν αυτές βρίσκονται υπό αδιατάρακτο φυσικό περιβάλλον, δηλαδή όταν το έδαφος και η φυσική βλάστηση δεν έχουν υποστεί ανθρωπογενείς καταστροφές ή αλλοιώσεις. Η γενική διάβρωση του είδους αυτού προχωρεί με πολύ βραδύ ρυθμό, ιδίως στις περιοχές που καλύπτονται από κανονικά δάση. ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 5
Ακανόνιστη ή επιταχυνόμενη διάβρωση ή υποβάθμιση είναι η εξεργασία των γήινων εξάρσεων υπό διαταραγμένο φυσικό περιβάλλον, δηλαδή όπου η βλάστηση και το έδαφος έχουν υποστεί έντονη ανθρωπογενή επίδραση, όπως πυρκαγιές, βοσκή, λαθροϋλοτομίες, εκχερσώσεις, κλπ. Ο βαθμός της διαταραχής αντικατοπτρίζει συνήθως και το βαθμό επιτάχυνσης της διάβρωσης. Η διάκριση της γενικής διάβρωσης (υποβάθμισης) σε κανονική και επιταχυνόμενη γίνεται με γεωμορφολογικά κριτήρια, συνεπώς αφορά ευρείες εκτάσεις και αναφέρεται κυρίως σε εκτατικά χειμαρρικά φαινόμενα (επιφανειακή, αυλακωτή, μικρή χαραδρωτική διάβρωση, επιπόλαιες γεωλισθήσεις, κλπ.) τα οποία μπορούν να αποτραπούν με την παρουσία ή την ίδρυση δάσους. Δεν αναφέρεται στα εντατικά φαινόμενα (χαραδρωτική, φαραγγωτή, πρανική διάβρωση), τα οποία δεν επηρεάζονται από την ύπαρξη δάσους. ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 6
Γεωγραφικά συστήματα γενικής διάβρωσης των ορεινών λεκανών απορροής Ως σύστημα γενικής διάβρωσης ή υποβάθμισης του γεωϋποθέματος χαρακτηρίζεται ο συνδυασμός των χειμαρρικών φαινόμενων που επικρατεί σε μια ευρεία περιοχή και οι συνέπειες της. Τα συστήματα διάβρωσης εμφανίζουν την παρακάτω γενική γεωγραφική κατανομή. 1. Παγετωνικό σύστημα διάβρωσης, 2. Παραπαγετωνικό σύστημα διάβρωσης, 3. Σύστημα διάβρωσης της εύκρατης ζώνης, 4. Σύστημα διάβρωσης της παραμεσόγειας ζώνης, 5. Σύστημα διάβρωσης των υποτροπικών περιοχών, 6. Σύστημα διάβρωσης των τροπικών περιοχών και 7. Σύστημα διάβρωσης ερημικών και ημιερημικών περιοχών. ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 7
Ένταση της υποβάθμισης ορεινών λεκανών του ευρωπαϊκού χώρου Λεκάνη Απορροής Έκταση (km 2 ) Μέσο φορτίο φερτών υλών (m 3 /year) Υποβάθμιση λεκάνης (m 3 /km 2, year) (mm/year) Rhein 6691 3.650.000 545 0.54 Julia 232 50.000 215 0.21 Auchtbach 12 40.000 3.333 3.3 Albula 900 75.000 83 0.08 Flembach 82.5 14.000 170 0.17 Nolia 28 900.000 32.143 32.1 Aare (Brienzersee) 554 155.000 280 0.3 Aare (Brielersee) 2662 260.000 97.7 0.10 Maggia 926 508.000 549 0.55 Verzasca, Magglia 2897 1.116.500 385 0.38 ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 8
Έρευνες του Κωτούλα (1972, 1975, 1984) έδειξαν ότι η μέση ετήσια υποβάθμιση του ελλαδικού χώρου ανέρχεται τουλάχιστο σε 647,2 m 3 /km 2 /έτος ή 0,65 mm/έτος Συνεπώς, κάθε χρόνο αποσπώνται από τα ορεινά και μεταφέρονται στα πεδινά του ελλαδικού χώρου φερτές ύλες που φθάνουν τουλάχιστο τα 131.990 km2 647,2 m 3 /km 2 /year = 86.000.000 m 3 Ο όγκος αυτός αντιστοιχεί σε ένα ολόκληρο ελληνικό νησί με επιφάνεια 35 km 2 και βάθος 2,5 m (όσο και η Πάτμος). ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 9
Ρεύμα Έκταση Λεκάνης (km 2 ) Μέση ετήσια απόθεση φερτών υλών (m 3 /year) Ειδική ετήσια απόθεση φερτών υλών (m 3 /km 2 /year) Υποβάθμιση λεκάνης (mm/year) Αλιάκμονας 7312 8.215.000 1.123 1,12 Περιφερειακή τάφρος Αλμωπαίος 1050 620.000 590 0,59 Εδεσσαίος 316 147.000 466 0,47 Αραπίτσα 294 84.300 287 0,28 Χείμ. Σκροπ 108 42.500 394 0,39 Χείμ. Τριπόταμος 217 74.700 344 0,34 Λοιποί χείμαρροι 258 68.000 263 0,26 Λουδίας Διάφ. Χείμαρροι 422 25.000 59 0,06 Λοιποί χείμαρροι Τάφρος Αξιού 246 40.000 163 0,16 Διάφοροι Χείμαρροι 65 18.000 277 0,30 Γαλλικός 930 250.000 269 0,30 Σύνολο 11.218 9.585.000 Οι ετήσιες αποθέσεις ρευμάτων που διαρρέουν την πεδιάδα της Θεσσαλονίκης και η υποβάθμιση της λεκάνης ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο απορροής 8 τους (Kotoulas,, 1984) 10
Διακίνηση φερτών υλών Διάβρωση της χέρσου και η απόθεση των υλικών Η διακίνηση φερτών υλών (διάβρωση, μεταφορά και απόθεση των υλικών) αποτελεί φυσική διαδικασία, που διαδραματίζεται σ όλη την επιφάνεια της Γης. Οι ενδογενείς (τεκτονικές) και ηφαιστειακές δραστηριότητες προκαλούν την ανύψωση τμημάτων του στερεού φλοιού της Γης και των σχηματισμό των εξάρσεων (ορέων, οροπεδίων). Η διάβρωση η οποία δρα επάνω στις εξάρσεις αυτές έχει ως αποτέλεσμα να μεταφέρονται τα υλικά από τα απορρέοντα ύδατα στα φυσικά βυθίσματα. Η μεταφορά των υλικών γίνεται διαμέσου του τοπικού υδρογραφικού δικτύου, η δε απόθεση τους οδηγεί στον σχηματισμό αλλουβιακών αποθέσεων με τη μορφή ριπιδίων (κώνων πρόσχωσης, δέλτα). ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 11
Απόθεση των παραγόμενων φερτών υλών όγκου 2.656.000 m 3 /year του ποταμού Σπερχειού στο πεδινό χώρο δράσης Περιοχή Απόθεσης Κώνοι πρόσχωσης και ενδιάμεσες κοίτες ορεινών ρευμάτων Κεντρική κοίτη ποταμού (m 3 /year) 531.182 424.945 Αποθέσεις (%) 20,00 16,00 Δέλτα ποταμού Υποθαλάσσιο χώρο Σύνολο Δέλτα κεντρικής κοίτης Ευρύτερη περιοχή του (παλιά κοίτη, τάφρος) 1.023.062 110.126 566.594 2.655.909 38,52 4,15 21,33 100,00 ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 12
Μέση ετήσια αιωροφορτία στις διάφορες ηπείρους (Holeman,, 1963) Ήπειρος Συνολική επιφάνεια λεκανών απορροής (km 2 ) Μέσο ετήσιο αιωροφορτίο (Mp/km 2 ) 10 3 Mp Βόρεια Αμερική 20.730.000 85,95 1.780.000 Νότια Αμερική 19.410.000 56,07 1.090.000 Αφρική 19.930.000 24,57 490.000 Αυστραλία 5.180.000 40,33 210.000 Ευρώπη 9.320.000 31,56 290.000 Ασία 26.920.000 536,20 14.430.000 Σύνολο 101.490.000 18.290.000 ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 13
Άμεσος προσδιορισμός της γενικής διάβρωσης στις ορεινές λεκάνες απορροής Μέθοδος με μετρήσεις σε μικρές, αντιπροσωπευτικές επιφάνειες των ορεινών λεκανών Επιλέγονται μικρές, αντιπροσωπευτικές επιφάνειες στις ορεινές λεκάνες, επί των οποίων διεξάγονται μετρήσεις (τυποποίηση USA: 22m x 1.80m). Οι αντιπροσωπευτικές επιφάνειες πρέπει να απομονώνονται από τις γειτονικές εκτάσεις, ώστε να αποφεύγεται η εισροή ή εκροή επιφανειακής απορροής και υλικών από τον περίγυρο ή προς αυτόν και να καταμετρείται ακριβώς το μέγεθος των κατακρημνισμάτων, της απορροής και της διάβρωσης. Η μέθοδος προσφέρεται κυρίως για καλλιεργούμενες εκτάσεις με ήπιο ανάγλυφο, στις οποίες κυριαρχεί η επιφανειακή διάβρωση που παράγει λεπτόκοκκα υλικά (αιωροφορτία) ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 14
Εκτίμηση της γενικής διάβρωσης και της υποβάθμισης σε ορεινές λεκάνες απορροής Μέθοδοι εκτίμησης Μεγάλο ενδιαφέρον από πρακτική άποψη έχει ο προσδιορισμός της μέσης ετήσιας υποβάθμισης που γίνεται με βάση το μέσο ετήσιο φορτίο φερτών υλών των ρευμάτων. Στα μικρότερα χειμαρρικά ρεύματα το στερεοφορτίο αποτελεί το σύνολο σχεδόν του φορτίου των υλικών που αυτά μεταφέρουν, το δε στερεοφορτίο ενός ιδιαίτερα έντονου πλημμυρικού γεγονότος είναι συχνά μεγαλύτερο του μέσου ετήσιου στερεοφορτίου τους (γεγονός που έχει ιδιαίτερη σημασία στις διευθετήσεις των μικρών χειμαρρικών ρευμάτων). Για τον προσδιορισμό της γενικής διάβρωσης και της υποβάθμισης στις ορεινές λεκάνες απορροής σε ετήσια βάση ή και για μεμονωμένα πλημμυρικά γεγονότα αναπτύχθηκαν διάφορες μέθοδοι στοχαστικές και προσδιοριστικές. ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 15
Στοχαστικές μέθοδοι Από τις στοχαστικές (εμπειρικές) μεθόδους σπουδαιότερες είναι οι εξής: 1. Fournier, 2. Corbel, 3. Gavrilovič, 4. USLE, 5. MUSLE και 6. RUSLE. ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 16
Προσδιοριστικές μέθοδοι Από τις προσδιοριστικές (αναλυτικές) μεθόδους σπουδαιότερες είναι οι εξής: 1. WEPP, 2. CREAMS, 3. AMSWER, 4. ERIC και 5. GHO (ελβετική) ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 17
Μέθοδος Universal Soil Loss Equation, (USLE, Wischmeier, Schmith) (Η εξίσωση επικεντρώνεται στον προσδιορισμό της υποβάθμισης από επιφανειακή και αυλακωτή διάβρωση, που δημιουργείται σε γεωργικά εδάφη, για τα οποία παρέχει ιδιαίτερα καλά αποτελέσματα). A = R K L S C P (t/ha, year) Όπου Α: ετήσια γενική διάβρωση ή υποβάθμιση του εδάφους ως μέση ετήσια τιμή ή και ως μέγεθος ενός πλημμυρικού γεγονότος. Αφορά κυρίως αιωροϋλικά, αφού προέρχεται από επιφανειακές και αυλακωτές διαβρώσεις. R: συντελεστής για την διαβρωτικότητα της βροχής. Υπολογίζεται με βάση την κινητική ενέργεια και το ύψος του συνόλου των κατακρημνισμάτων του έτους από όλες τις διαβρωτικά ενεργές βροχές [(kg/m 2 ) (mm/h)] K: συντελεστής για την διαβρωσιμότητα του εδάφους. Παρέχει την ετήσια υποβάθμιση δεδομένου εδάφους ανά μονάδα R στην τυπική κλιτύ, δηλαδή σ εκείνη μήκους 22m κλίσης 9% [(t/ha) (kg/m 2 ) (mm/h)]. L: συντελεστής για την επίδραση του μήκους της κλιτύος σε σχέση με την επίδραση της τυπικής κλιτύος με τις ίδιες συνθήκες. S: συντελεστής για την επίδραση της κλίσης της κλιτύος σε σχέση με την τυπική κλιτύ υπό κλίση 9% και κάτω από τις ίδιες συνθήκες. C: συντελεστής για την κάλυψη με βλάστηση και τον τρόπο χειρισμού της επιφάνειας. Παρέχει την σχέση της υποβάθμισης της επιφάνειας με δεδομένη καλλιέργεια (φυτά, βαθμός κάλυψης, τρόπος καλλιέργειας κλπ.) προς εκείνη της τυποποιημένης κλιτύος. P: συντελεστής για την προστασία κατά της υποβάθμισης. Παρέχει την σχέση της υποβάθμισης με βάση τα υπάρχοντα αντιδιαβρωτικά μέτρα προς εκείνη της τυποποιημένης κλιτύος με καλλιέργεια κατά την μέγιστη κλίση και χωρίς αντιδιαβρωτικά μέτρα. Οι συντελεστές L και S με τη μορφή γινομένου (L S) χαρακτηρίζονται ως τοπογραφικός ή μορφολογικός παράγοντας ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο ή παράγοντας 8 αναγλύφου. 18
Μέθοδος Modified Universal Soil Loss Equation, (MUSLE) Προέρχεται από τροποποίηση της μεθόδου USLE. Αντικαθίσταται ο συντελεστής διαβρωτικότητας Κ με δύο άλλους συντελεστές, τον όγκο V και την μέγιστη επιφανειακή απορροή q p. Παρέχει το φορτίο φερτών υλών που παράγει μια ορεινή λεκάνη ή υπολεκάνη απορροής λόγω της γενικής διάβρωσης και λόγω των εκτατικών χειμαρρικών φαινομένων, κατά τη διάρκεια μιας συγκεκριμένης βροχόπτωσης λόγω της γενικής διάβρωσης ή υποβάθμισης. Y o 9,05 (V q p ) 0,56 K L S C P (t) Όπου Υ ο : βάρος των παραγόμενων φερτών υλικών κατά μια ορισμένη βροχόπτωση από μια επιφάνεια ή από μια λεκάνη απορροής (χωρίς ενδιάμεσες αποθέσεις) V: όγκος επιφανειακής απορροής κατά τη συγκεκριμένη βροχόπτωση (m 3 ) q p : μέγιστη, επιφανειακή απορροή FL Q q (m 3 p 0,278 /s) T ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 19 A
Οι παράγοντες K, L, S, C, P υπολογίζονται όπως και στη μέθοδο USLE. Ο όγκος V της επιφανειακής απορροής υπολογίζεται με τη βοήθεια της σχέσης: V 10 3 h Ne F L (m 3 ) F L : επιμέρους επιφάνεια της λεκάνης απορροής (km 2 ) Q: απορροϊκό ύψος βροχής (mm), το οποίο υπολογίζεται με τον τύπο του Anderl: h ne (h N: ύψος βροχής (mm) Ne A v ) c c a o -k (N-A v ) e -1 (mm) Av: αρχικές απώλειες λόγω υδατοσυγκράτησης, διείσδυσης στο έδαφος και επιφανειακής υδατοσυγκράτησης πριν την έναρξη της απορροής (mm) c: μέγιστος, τελικός συντελεστής απορροής μετά από πολύ μακρά διάρκεια βροχόπτωσης. Κ: συντελεστής αναλογίας σε l/mm P l : W z : q B : ειδική, τοπική παράμετρος αριθμός της εβδομάδας, που χαρακτηρίζει την εποχή του έτους βασική απορροή ως μέτρο, το οποίο υποκαθιστά την υγρασία του εδάφους πριν την βροχόπτωση (l/s km 2 ) ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 20
όπου Μέθοδος Gavrilovič Προσδιορίζει την μέση ετήσια γενική διάβρωση ή υποβάθμιση στις ορεινές λεκάνες απορροής των χειμαρρικών ρευμάτων Τ: συντελεστής θερμοκρασίας, ο οποίος παρέχεται από την σχέση: t 0 : η μέση ετήσια θερμοκρασία ( C) στη λεκάνη απορροής h: μέσο ετήσιο ύψος βροχής της λεκάνης (mm) π: ο αριθμός 3,14159 F: η επιφάνεια της λεκάνης (km²) W T h π z: συντελεστής διάβρωσης ο οποίος υπολογίζεται από τη σχέση x: συντελεστής που εκφράζει τη μείωση της αντίστασης του γεωλογικού υποθέματος κατά της διάβρωσης ανάλογα με την κατάσταση και την καλλιέργεια του και με βάση την κατάσταση της βλάστησης. Δίνεται από πίνακα και κυμαίνεται μεταξύ 0,05 και 1,0. y: συντελεστής της διαβρωσιμότητας του γεωλογικού υποθέματος ο οποίος εξαρτάται από την πετρολογική και την εδαφολογική σύσταση των λεκανών. Παρέχεται από πίνακα και κυμαίνεται μεταξύ 0,2 και 2. φ: συντελεστής που εκφράζει το είδος και το βαθμό της διάβρωσης των λεκανών απορροής. Επίσης παρέχεται από πίνακα. J: μέση κλίση της λεκάνης απορροής. Z 3 F (m 3 /year) T Z x y (φ 0 t 0,1 10 ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 21 J)
Περιγραφή της ορεινής λεκάνης απορροής και της μορφής του φυτοκαλύμματος της Ι. Λεκάνες απορροής πριν από την εκτέλεση υδρονομικών έργων: Έδαφος πλήρως υποβαθμισμένο, μη καλλιεργήσιμο Αγροί καλλιεργούμενοι σε κλιτύες Αμπελώνες χωρίς βλάστηση στο έδαφος Υποβαθμισμένες δασοσυστάδες και θαμνώνες με υποβαθμισμένο έδαφος Λιβάδια, αγροί με τριφύλλι και άλλες παρόμοιες καλλιέργειες Εκτεταμένες δασοσυτάδες και θαμνώνεςσε καλή κατάσταση ΙΙ. Λεκάνες απορροής μετά την εκτέλεση υδρονομικών έργων Διευθετημένες κοίτες με φράγματα Αγροί καλλιεργούμενοι συχνά κατά τις ισοϋψείς Αγροί καλά καλλιεργούμενοι Αγροί καλλιεργούμενοι κατά λωρίδες οριζόντιες Αγροί βαθμιδωμένοι Αμπελώνες κατά τις ισοϋψείς Υποβαθμισμένα εδάφη μετά από αναχλόαση, βελτιωμένα λιβάδια Εδάφη με αγωγούς ανάσχεσης και συγκράτησης του νερού Επιφάνειες λεκανών με αναδασώσεις συνοδευόμενες και από βαθμίδωση του εδάφους ΙΙΙ. Μορφή του φυτοκαλύμματος Μικτές δασοσυστάδες και πυκνοί θαμνώνες ή δασοσυστάδες αραιές με υποόροφο Δασοσστάδες κωνοφόρων με υπόροφο ασθενή ή θαμνώνες όχι σύμπυκνοι Δασοσυστάδες κωνοφόρων και θαμνώνες υποβαθμισένοι, λιβάδια Λιβάδια και εδάφη καλλεργούμενα, υποβαθμισμένα Επιφάνειες χωρίς φυτοκάλυμμα Μέση τιμή συντελεστή Χ 1,00 0,90 0,70 0,60 0,40 0,05 0,70 0,63 0,54 0,45 0,36 0,32 0,30 0,27 0,10 0,05 ~ 0,20 0,20 ~ 0,60 0,40 ~ 0,60 0,60 ~ 0,80 ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 22 0,80 ~ 1,00
Είδος πετρώματος και υπεδάφους Σκληρά πετρώματα, ανθεκτικά στη διάβρωση Πετρώματα μετρίως ανθεκτικά στη διάβρωση Εύθρυπτα πετρώματα (σχίστες, συμπαγείς άργιλλοι, κλπ.) Αποθέσεις, μορένες άργιλλοι, ψαμόλιθοι και άλλα λιγότερο ανθεκτικά πετρώματα Πολύ ευαίσθητα στη διάβρωση πετρώματα και εδάφη Τιμή συντελεστή y 0,2 ~ 0,6 0,6 ~ 1,0 1,0 ~ 1,3 1,3 ~ 1,8 1,8 ~ 2,0 ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 23
Είδος και βαθμός διάβρωσης των λεκανών Ασθενής διάβρωση στις λεκάνες απορροής Διάβρωση επιφανειακή στα 25 ~ 50% της λεκάνης Επιφανειακή διάβρωση, ολισθήσεις και αποθέσεις, καρστική διάβρωση Τα 50 ~ 80 % της λεκάνης υποβαθμισμένα από χαραδρώσεις και ολισθήσεις Λεκάνες πλήρως υποβαθμισμένες από έντονες διαβρώσεις και ολισθήσεις Τιμές συντελεστή φ 0,1 ~ 0,2 0,3 ~ 0,5 0,6 ~ 0,7 0,8 ~ 0,9 0,9 ~ 1,0 ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 24
Η μέθοδος του Kronfellner Kraus ή του μέγιστου δυνατού στερεοφορτίου Η μέθοδος προσδιορίζει το μέγιστο δυνατό φορτίο φερτών υλών ή του μέγιστου δυνατού στερεοφορτίου γενικά και ιδίως των μικρών χειμαρρικών ρευμάτων των ορεινών και πολύ ορεινών περιοχών, το οποίο μπορεί να αποτεθεί στον κώνο πρόσχωσής του μετά από έκτακτο πλημμυρικό γεγονός. Αυτό αποτελείται κυρίως από αδρομερή υλικά, ο όγκος των οποίων προσεγγίζει σχεδόν το συνολικό φορτίο φερτών υλικών που παράγεται στην ορεινή λεκάνη λόγω της μέγιστης δυνατής υποβάθμισης κατά τη διάρκεια του συγκεκριμένου έκτακτου γεγονότος. Το μέγεθος του μέγιστου δυνατού φορτίου φερτών υλών στις ορεινές λεκάνες απορροής με έκταση έως 80 km 2 δίνεται από την σχέση: G ολ k J F J: Μέση κλίση κεντρικής κοίτης, στα ανάντη της υπόψη θέσης (%) F: Έκταση λεκάνης απορροής (km 2 ) K: συντελεστής που εκφράζει τη χειμαρρικότητα του ρεύματος ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 25
Οι μικρές ορεινές λεκάνες με έντονο ανάγλυφο και ευπαθές γεωϋπόθεμα έχουν υψηλές τιμές (κ = 1500), ενώ οι μεγαλύτερες, δασωμένες μικρές τιμές (κ = 500). Στην Αυστρία ο συντελεστής Κ εκτιμάται ως εξής: Σε ρεύματα με ιδιαίτερα έντονο χειμαρρικό δυναμικό: k 1750 e 1 0,018 F Σε ρεύματα με έντονο χειμαρρικό δυναμικό: k 1150 1 0,014 e F Σε ρεύματα με κανονικό χειμαρρικό δυναμικό: k 540 1 0,008 e F Σε ρεύματα με σχετικά ήπιο χειμαρρικό δυναμικό: k 254 e 1 0,0016 F ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 26
Συνίσταται να εφαρμόζεται η σχέση σε μικρές ορεινές λεκάνες απορροής με ενιαία κεντρική κοίτη. Η μέθοδος προσδιορίζει επίσης και το δυνατό (μέγιστο) βάθος της κοίτης που εκσκάπτουν τα απορρέοντα ύδατα στους κώνους πρόσχωσης ή στις κοίτες αναμετακίνησης των χειμαρρικών ρευμάτων και γενικά στα ριπίδια τους με κλίση έως 25% και σχετικά αδρομερή σύσταση. Το μέγεθος του δίνεται από την ακόλουθη σχέση: h 1,5 0,125 t J k (m) Όπου h t : το μέγιστο βάθος της εκσκαπτόμενης κοίτης στον κώνο πρόσχωσης (m) α: ελάχιστο βάθος κοίτης από διάβρωση. Συνίσταται να χρησιμοποιείται α = 1,3 ~ 1,5 m J k : κλίση του κώνου πρόσχωσης (%) ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 27
ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 28
ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 29
Απερήμωση Η υποβάθμιση των λεκανών απορροής των χειμαρρικών ρευμάτων συνεπάγεται την αγονοποίηση των εδαφών τους. Η δε συνεχής υποβάθμιση του στερεού φλοιού της Γης από τα ρέοντα ύδατα οδηγεί στην απώλεια των πολύτιμων αποθεμάτων του πλανήτη μας σε παραγωγικά συστατικά. Όταν η υποβάθμιση προκαλείται σε περιοχές άνυδρες, ή ολιγόϋδρες δημιουργούνται συχνά στα εδάφη τους συνθήκες που μοιάζουν με εκείνες των ερήμων. Ως απερήμωση χαρακτηρίζεται η αγονοποίηση του εδάφους των λεκανών απορροής στις άνυδρες, ημιάνυδρες και ημίυγρες περιοχές, η οποία οφείλεται στην υποβάθμιση του εδάφους. Η απερήμωση, η οποία δεν πρέπει να συγχέεται με την ερημοποίηση της Γης, δηλαδή με την μετατροπή της σε έρημο, οδηγεί στην εμφάνιση γνωρισμάτων των ερημικών περιοχών. Η απερήμωση εκδηλώνεται με τις ακόλουθες ανθρώπινες δραστηριότητες: Την υπερκαλλιέργεια του εδάφους, Την υπερβόσκηση της Γης, Την αποψίλωση και Την ακατάλληλη άρδευση. ΔΟΥ Ι - Κεφάλαιο 8 30